Контроллер солнечной батареи не использует умножителей для получения максимальной мощности
 
Главная... → Контроллер солнечной батареи не использует умножителей для получения максимальной мощности
Контроллер солнечной батареи не использует умножителей для получения максимальной мощности

 

Контроллер солнечной батареи не использует умножителей для получения максимальной мощности

Солнечные фотогальванические батареи находятся среди наиболее эффективных, недорогих и масштабируемых «зеленых» альтернатив ископаемому топливу, и практически ежедневно исследователи анонсируют новые достижения фотогальванической технологии. Но успешное применение солнечных батарей все еще зависит от приложения усилий в части эффективности преобразования энергии. На рис. 1 приведена одна из причин такого внимания. Функция полезной мощности, отдаваемой солнечной батареей в нагрузку, зависит от вырабатываемого напряжения, которое в свою очередь зависит от инсоляции – то есть от интенсивности солнечного света – и температуры самой батареи. Работа на кривой зависимости ток/напряжение где либо еще кроме точки максимальной получаемой мощности приводит к снижению эффективности работы и потере доступной энергии. Следовательно, контроль точки максимальной мощности является необходимой функцией в передовых системах управления источниками солнечной энергии, так как это может увеличить практическую эффективность часто на 30 % и более.

Контроллер солнечной батареи не использует умножителей для получения максимальной мощности

Благодаря своей простоте, самым распространенным алгоритмом определения точки максимальной мощности является внесение возмущений и наблюдение реакции, для чего периодически вносят изменения или модулируют напряжение нагрузки; вычисляют, или наблюдают моментальное изменение получаемой мощности; и используют фазовую зависимость между модуляцией нагрузки и вычисляемой мощностью в качестве обратной связи для нахождения максимума отдаваемой мощности на кривой ток/напряжение. Данный алгоритм является основой схемы определения и контроля точки максимальной мощности (рис. 2, желтый фон) но с добавлением (на голубом), которое выполняет функцию обратной связи аналогичную вычислению мощности на основе данных напряжения, тока и времени но без использования сложных обычных умножителей. Данная идея опирается на хорошо известную логарифмическую зависимость транзисторного перехода, VBE=(kT/q)log(IC/IS)=(kT/q)[log(IC)–log(IS)], где VBE - это напряжение база-эмиттер. Кроме того, принимается во внимание тот факт, что сложение логарифмов чисел математически эквивалентно их умножению. Как это реализовано.

Данный алгоритм является основой схемы определения и контроля точки максимальной мощности (рис. 2, желтый фон) но с добавлением (на голубом), которое выполняет функцию обратной связи аналогичную вычислению мощности на основе данных напряжения, тока и времени но без использования сложных обычных умножителей

Конденсатор C2 обеспечивает 100 Гц модуляцию с амплитудой приблизительно 1 В (амплитудное значение), или возмущающие 1 В импульсы от S2/S3 КМ/ОП генератора на входе напряжения фотогальванического источника, V. В соответствии с кривой ток/напряжение солнечной батареи, входной ток, I, в свою очередь модулируется напряжением V с соответствующим возникновением модуляции входной мощности (ток умноженный на напряжение за заданное время). IC1A усиливает IQ1 до величины I?x1, где I - ток солнечной батареи а x1 - коэффициент усиления. IC1B усиливает IQ2 до величины равной V/499 k?, где V - напряжение солнечной батареи. Таким образом, VQ1=(kT1/q)1[log(I)–log(IS1)+log(x1)], и VQ2=(kT2/q)[log(V) –log(IS2)–log(499 k?)]. VQ1 - напряжение база-эмиттер Q1; k -константа Больцмана; T1 - температура Q1; q - элементарный заряд электрона; I - величина входного тока от солнечной батареи на отрицательном терминале; IS1 - ток насыщения Q1; x1 - произвольная величина усиления, которую определяет IC3; V напряжение на положительном терминале входа солнечной батареи; IS2 ток насыщения Q2; K температура в градусах Кельвина; VPF - сигнал обратной связи по мощности; и VIP - вычисленный сигнал входной мощности. Так как k, q, IS1, IS2, x1, и 499кОм являются константами, а T1=T2=T, то для задач алгоритма внесения возмущений и наблюдения реакции, в котором важно только изменения тока и напряжения при возмущении, можно принять VQ1=(kT/q)log(I), и VQ2=(kT/q)log(V). Последовательное соединение Q1 и Q2 дает нам VPF=VQ1+VQ2=(kT/q)[log(I)+log(V)]=(kT/q)log(VI), и, так как IC1B имеет величину усиления три без инверсии, VIP=3(kT/q)log(V I)?765 µV/% при изменении мощности в Ваттах. Сигнал VIP соответствующий логарифму мощности подведен через C1 к синхронному демодулятору S1, а интегратор сигнала ошибки и управляющий операционный усилитель IC1C интегрирует выпрямленный S1 формируя выходной сигнал на C3. Интегрированный сигнал ошибки IC1C замыкает цепь обратной связи на стабилизаторе IC3 и приводит к получению желаемой функции отслеживания точки максимальной мощности. Использование микромощных компонентов и соответствующего подхода к проектированию, удерживает общее потребление энергии схемой отслеживания точки максимальной мощности на уровне приблизительно 1мВт, что исключает существенное влияние схемы на величину повышения эффективности работы – основной цели создания данной схемы. В то же время, упрощение интерфейса между схемой отслеживания точки максимальной мощности и регулятором до всего трех линий подключения - I, V, и F – означает, что вы можете легко приспособить универсальную схему отслеживания точки максимальной мощности к большинству импульсных стабилизаторов и контроллеров. Следовательно, эта идея конструкции обеспечивает улучшение эффективности, благодаря схеме отслеживания точки максимальной мощности, в небольших системах с питанием от солнечных батарей, в которых более сложные, дорогие и менее экономичные решения себя не оправдывают.

 



Комментарии..

    Комментариев нет..
Тип комментария
Имя *
Email

Введите проверочный код *