Bygga solcellsregulator: step-up och MPPT

[gunne]

Tjena.

Till mitt elbåtmotorprojekt har jag tänkt koppla en solpanel främts för att hålla batterierna laddade när båten inte används.

Batterierna är seriekopplade till 48V. Solpanelen jag har fått tag på är från Naps och ar följande data: Max Power50W, Typical Imp 3A, Typical Vmp 16,7V, Typical Isc 3,2 A, Typical Voc 21,1 V.

Jag vill bygga en step-up regulator tlll denna så att jag kan ladda min 48voltsbatteribank. Det är ju även trevligt om man kan implementera MPPT (Maximum Power Point Tracking) och gå ner till lämplig underhållsladdningsnivå när batterierna är fulla. Därmed behöver jag en reglerbar step-up-konverterare så att jag kan variera utspänningen.

Någon som kan rekomendera en step-up-krets? denna?

Eller kör man step up till 60V och sen PWM med en uC för att få rätt spänning?

Någon som har gjort något liknande eller har länktips?

[danei]

Jag skulle köra stepup med en µC. Varför göra det i två steg?

[gunne]

Du menar att jag använder uCns PWM-möjligheter för att åstadkomma spänningsökningen till rätt nivå? Jag är ingen fena på detta så förklara gärna lite.

[AndersG]

Finns en färdig lösning från microchip:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 01211A.pdf

[gunne]

Tackar för den länken. Nu använder jag AVR och vill ha 48V-laddning men det borde ju gå att lista ut hur man ska göra m.h.a. det dokumentet.

[AndersG]

Visst! Tekniken är densamma.

[gunne]

Nu har jag kommit igång igen med det här projektet och börjat skissa lite på ett schema. Jag har utgått ifrån den PDF som AndersG länkade till ovan men med lite andra kretsar.

Solpanelen är på 50W och detta står på den:
Max power 50 W
Typical Imp 3 A
Typical Vmp 16,7 V
Typical Isc 3,2 A
Typical Voc 21,1 V

Men man kanske vill dimensionera grejjerna så att de pallar för en större solpanel oxå.

Här är schemat:

Klicka här för pdf.

shuntförstärkaren INA204, FET-drivaren TPS2812D och Atmega861 har jag liggandes så de vill jag gärna använda. För att ladda 48V blybatterier så kan man ju komma upp till ca 14,4*4 ~60 V på utgången. Utströmen borde väl bli max 3/4 A ungefär. FETen ska jag byta till nåt annat, måste bara leta bland lådorna först.

Nu till frågan: Kommer det att funka?

Nä, jag har lite specifika frågor oxå. Jag är inte så bra på elektronik så ha överseende med eventuella dumma misstag och frågor.

1: Funkar lösningen med strömförsörjning via solpanelen? LM1117 vill ha max 20V in och det är ju precis på gränsen om solpanelen maxar. Nu såg jag att TPS2812 bara vill ha max 15V. Ska jag ha en 12V-regulator först och sen en 3,3V efter? I övrigt med kondingarna och så? Lagom värden?

2: Hur stor skall induktansen L1 vara? Varför och hur ska jag tänka när jag dimensionerar den? Vilken typ skall det vara?

3: Shottkydioderna valde jag bara nåt billigt på elfa som tålde 100V. Hur ska jag tänka? Lågt framspänningsfall och klara ström och spänning?

4: I pdf:en ovan håller de på med komparatorer för att undvika överspänning etc. Jag tänkte att man kan göra allt det i mjukvara istället. Man vet ju spänning in, ström och spänning ut så då borde man kunna variera tillslagstiden på FETen för att reglera allt. Eller?

5: Vad har jag missat och tänkt helt fel på?

Edit: Hittade den här länken till en boost-converterberäknare i en annan tråd. Ger mig ett värde kring 70-100 uH.
Edit2: BUZ 342 var N-FETen jag hade. Vds 50V, Id 60A Rds(on) 0.01 Ω. borde funka.

[gunne]

Hmm. På TIs hemsida står det att FET-drivaren klarar 40V men i databladet står det 15V. Vad tror ni, databladet stämmer antagligen? Tyvärr.

Det känns ju lite onödigt att först ha en spänningsregulator ner till 12V och sen en till ner till 3,3V. Både kostnads-, plats- och verkningsgradsmässigt. Men hur ska man annars göra?

[gunne]

Jag dammade av det här projektet igen och tittade över schemat lite. För att få plats i den lilla kopplingsdosan som redan sitter på solpanelen så har jag bytt lite komponenter för att göra allt mindre. En attiny25 fick det bli istället. Jag har även bytt spänningsregulator till en som klarar lite högre spänning och kopplat om FET-drivaren lite.

PDF


Jag har shottkydiod som klarar 100V och 10A med Vf på 0,62V. Bra? För högt framspänningsfall?
FETen klarar 100V och 42A och har Rds On 0,014 ohm. Borde duga?

Mitt stora huvudbry just nu är induktansen. Jag har letat runt på farnell men vet inte riktigt vad jag ska leta efter. Om jag antar att ca 70uH är bra och att den måste klara 60V och 3/4 A så måste jag ju ändå välja i dungeln. Power inductor? Choke? Coil? Denna? Om nån kan leda mig i rätt riktning vore jag tacksam.

[AndersG]

Vilken induktans? Du har två Om det är för en switchare så brukar det stå i katalogerna vilka som är lämpliga.

[gunne]

Jag menar L1 som är del av step-upkretsen. Den andra är ju bara ett filter för matningen till Attinyn.

Vilka kataloger menar du?

Induktansen är ju beroende av switchfrekvensen så om man ökar den kan man ju ha en mindre spole men får då mer switchförluster antar jag. Vad är en bra nivå att lägga sig på? 50kHz? 200kHz? Eller väljer man en induktans som är så stor som man får plats med och sen anpassar switchfrekvensen?

[AndersG]

Både värde och typ är viktiga. Typen, för förlusterna och värdet för kretsen. De flesta kretsar har designregler hur du räknar ut optimal spole, men nu använder du inte en sådan... Kanske du ändå kan ta tips från tex:
http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX635-MAX637.pdf

[gunne]

Tackar. Hittade den här oxå där det står en del. Får läsa och räkna lite.

Jag kom på att jag kanske måste tänka på vad som händer när batteriet blir fulladdat. För att se när det händer är det kanske smart att mäta strömmen efter spolen och dioden istället så att man ser hur mycket som faktiskt går ut ur kretsen. Då ska ju spänningen gå ner till underhållsladdning på 13,6*4V, utströmmen kommer gå mot noll och all ström från panelen gå ner till jord via spolen och FETen. Eller ska man kanske mäta strömmen både in och ut?

[bearing]

Den här sidan ger ett förslag på lämplig induktans:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... mps_e.html

Epcos, som gör ferrit-stommar, har ett program som heter:
Ferrite Magnetic Design Tool

Med hjälp av programmet är det ganska enkelt att välja en stomme och knappa in induktans samt ström för sedan se vilket luftgap och antal lindningsvarv som behövs.

Jag är inte säker, men jag gissar att vid de här frekvenserna gör skin-effekten att spolen inte fungerar så bra om den lindas flera lager, och inte heller om tråden är tjockare än skin-djupet.

[TotteBasicPic]

Det hela verkar som att gå över ån för vatten med step up Volt.
varför inte bryta upp batterierna och ladda dom var för sig. 4 * 12 volt
Om det inte är helt nöd vändligt att ladda under drift mycket enklare och billigare.

H.Thomas

Edit:

Eller blir motor strömen så hög att brytarna kostar för mycket ?