MPPT контроллер заряда на STM32F334C8T6 / Хабр
В комментариях под моими предыдущими статьями неоднократно возникал вполне резонный вопрос: «Зачем делать dc/dc преобразователи на микроконтроллере, когда есть готовые?» и я в качестве ответа постоянно упоминал, как наиболее яркий пример, контроллер заряда с алгоритмом MPPT. Но сказать это одно, а показать… уже куда интереснее и нагляднее, поэтому сегодня расскажу о своем небольшом вялотекущем проекте такого контроллера.
Проект контроллера является открытым, все исходные файлы доступны на github. Сам контроллер является достаточно простым в реализации, построен он на топологии buck, в нем применены доступные компоненты и все это дает хорошую повторяемость даже без особых знаний. Компоновка разъемов и компонентов выполнены таким образом, чтобы данный контроллер можно было использовать и как отладочную плату для изучения силовой электроники, и как готовое устройство, останется просто изготовить корпус для него.
Собственно MPPT — это процесс поиска точки максимальной мощности у солнечной панели. Наличие данного алгоритма в контроллере позволяет в определенных условиях значительно повысить эффективность использования солнечных панелей. Когда производитель пишет на панели мощность, например, 100…200…250…320 Вт, то имеет ввиду номинальную мощность солнечной панели при уровне инсоляции 1000 Вт/м
В реальных условиях при ясном небе максимальный уровень инсоляции имеет значения от 250 Вт/м2 где-нибудь в Норвегии и до 900-1000 Вт/м2 в Северной Африке. Из этого следует, что на Севере солнечная панель не выдаст своей заявленной мощности, а вот в Африке легко. НО… Как только на небе появляются тучи, которые затеняют солнечную панель, то уровень инсоляции снижается. Вспомните погоду за последний месяц, много ли идеально солнечных дней вы видели? Если вы с Краснодара, то возможно много, а вот у жителей средней полосы облаков однозначно больше.
Собственно в чем проблема… При снижение освещенности солнечной панели — изменяется расположение точки максимальной мощности (ТММ) на ВАХ реальной солнечной панели. Теперь давайте разберемся что же такое ТММ… Для этого берем солнечную панель с заявленной мощностью 200 Вт (у меня это Delta BST200-24P) и снимаем с нее вольт-амперную характеристику (ВАХ) при уровне инсоляции в 1000 Вт/м
Если посмотреть на график мощности, то на нем четко виден пик в котором панель отдает максимально возможную мощность — это и есть ТММ. Так же если из этой точки опустить линию вниз, то она пересечет ВАХ — координаты этой точки являются тем самым результатом, который необходимо найти. Если говорить проще: «MPPT — это процесс поиска точки на ВАХ в которой произведение тока и напряжения имеет максимальное значение»
Дополнительно стоит обратить внимание, что солнечная панель может выдавать несколько больше, это нормальное явление, т.к. эффективность ее зависит не только от уровня инсоляции, но еще и от температуры. Если поставить панель под солнце, то через несколько часов она достаточно сильно нагреется и мощность упадет примерно на 10%.
Теперь давайте разберемся что именно будет делать контроллер заряда и зачем ему МРРТ. Как ранее было сказано — уровень инсоляции будет значительно меняться в процессе эксплуатации: облака, пасмурная погода, рассвет и закат Солнца, соответственно будет изменяться и ВАХ солнечной панели:
На графике изображены ВАХ для 4-х случаев: 1000, 800, 600 и 400 Вт/м2 и соответственно для каждого случая у нас будет своя точка на ВАХ, где произведение тока и напряжения будет иметь максимальное значение.
Существует множество алгоритмов поиска ТММ, начиная от простейшего «0,8*Uxx» до различных сканирующих алгоритмов с нейронными сетями, но более подробно об алгоритмах и их реализации в коде я расскажу в отдельной статье. Надеюсь вам стало понятно, что такое ТММ и зачем мы ее ищем, теперь можно перейти непосредственно в железу.
Теперь необходимо решить что же должен уметь контроллер, чтобы обеспечить необходимый функционал. Во-первых, контроллер заряжает АКБ, а следовательно необходимо реализовать CC/CV управление (стабилизация тока и напряжения) на выходе и для этого понадобиться измерять ток и напряжение на выходе. Во-вторых, для поиска ТММ необходимо измерять ВАХ солнечной панели, а значит нужно измерять ток и напряжение на входе. В-третьих, должен быть понижающий dc/dc, который опустит входное напряжение до 12 или 24В, в данном случае это будет синхронный buck. Это все позволит реализовать основной функционал устройства, в итоге функциональная схема будет выглядеть так:
Как видите ничего сложного нет, схема очень похожа на пример из данной статьи и отличия лишь в дополнительных цепях обратной связи для реализации алгоритма поиска ТММ и процесса заряда. Помимо этого необходимо реализовать защиту от перегрева, от сквозных токов, добавить парочку интерфейсов для общения с внешним миром и удобного обновления прошивки.
Технические характеристики:
- Входное напряжение: 15…60В
- Выходное напряжение: 12/24В
- Номинальный выходной ток: 20А
- Алгоритмы МРРТ: да
- Частота преобразования: 100 кГц
- Защита от сквозного тока: да
- Защита АКБ: OVP и OCP
- Интерфейсы: USB, Modbus
- Ресурс: не менее 50 000 часов
- Габаритные размеры: 110х90х20 мм
Особых изысков в данном решение не предполагается, основной уклон на повышенную надежность, эффективность алгоритмов ТММ и сохранение адекватной стоимости контроллера. Из удобств было решено заложить гальванически развязанный USB для настройки и перепрошивки управляющего микроконтроллера + его можно использовать для отладки, если SWO вам не нравится. Так же для реализации удаленного управления и мониторинга заложил RS-485, который надежен, дешевый в реализации и позволяет организовать связь на расстояние до 1000 метров. От wi-fi и прочего радио отказался сразу, т.к. контроллер обычно эксплуатируется в металлическом щите и как вариант в ж/б здании.
На КДПВ видно, что устройство состоит из двух печатных плат: 4-х слойных модуль управления и основная 2-х слойная плата. Внимательные могут заметить, что модуль управления похож на решение из прошлой статьи, только основательно переработанное. И действительно, после испытания предыдущей версии control board и после обсуждений в комментариях было решено внести ряд глобальных изменений:
- Отказ от вертикального монтажа в разъем и переход к горизонтальному. Это позволило решить проблему с разъемом и обойтись обычными 2.54 мм PLS-ами, а так же значительно уменьшить высоту устройства. С вертикальной версией высота контроллера была бы 60 мм, а не 20 и был бы велик шанс отломить плату управления. Сейчас же она не выступает на фоне остальных компонентов и по-прежнему занимает мало места;
- Размеры платы уменьшены до 90х35 мм;
- Контроллер STM32F334R8T6 заменен на более компактный и дешевый STM32F334C8T6. Эта замена так же привела к уменьшению количества каналов для управления полумостом с 5 до 4-х. Как показала практика данный контроллер не вывозит управление разом 5-ю полумостами, разве что совсем простые алгоритмы. Исходя из этого было решено отказаться от корпус LQFP-64 в пользу LQFP-48;
- Добавлен гальванически развязанный USB, а если быть точнее, то мост USB-UART, т.к. в самом микроконтроллере нет аппаратного USB интерфейса;
- С платы управления убрана микросхема PHY для RS-485, т.к. нужна она не всем и не всегда, но для ее возможного использования на разъем выведен UART и дополнительный gpio для управления прием/передачей. Так же теперь на основную плату можно поставить гальванически развязанный PHY и не быть привязанным к выбранному мною решению;
- На отладочный разъем помимо интерфейса SWD было решено вывести и SWO для более удобной отладки программы.
Теперь перейдем к выбору компонентов для основной (силовой) части преобразователя. В своем предыдущем рассказе о топологии Buck я поведал о выборе силовых компонентов (транзисторы, конденсаторы, дроссель) и о методике расчетов их номиналов. Сегодня хотелось бы чуть подробнее рассказать о не менее важных компонентах, а именно про драйвер управления силовыми ключами, датчики тока и прочее.
Датчик тока
Для управления зарядом АКБ и измерения ВАХ солнечной панели необходимо измерять постоянный ток в диапазоне от 0 до 20А. Вариантов измерить постоянный ток не так много, самые эффективные и простые способы — токовый шунт и датчик на эффекте Холла. В первой версии я опробовал связку «шунт + INA194», вариант в общем-то рабочий, но сам монитор оказался достаточно шумным и была проблема в измерение токов менее 3-4А. Проблема решалась увеличением номинала шунта и цифровым фильтром, но тогда повышалась мощность, выделяемая на шунте в виде тепла, чего сильно не хотелось.
Изначально вариант с применением датчиков Холла я откинул сразу, а именно серии ACS (например, ACS758 или ACS711), т.к. в прошлом уже пытался их применить, но они сильно врали и у них низка полоса измерения. Правда в одном из обсуждений человек рассказал об успешном опыте применения данных датчиков, оказалось, что относительно новые серии перестали реагировать на малейшие наводки, главное чтобы около них не было ничего железного или того, что может намагнититься. Измерять мне нужно постоянный ток в системе, где скорость изменения тока не высока, а следовательно и полосы в 100 кГц хватит. Исходя из простоты и цены решения во второй версии MPPT контроллера я поставил ACS713ELCTR-30A. У Allegro есть две версии датчиков — DC и DC/AC, мне переменку измерять не нужно, а следовательно выбор очевиден в пользу DC, которые так же обладают бОльшим значением «вольт на ампер». Это позволило достаточно точно измерять не только большие значения тока, но и малые на уровне 0,3…0,5А с реальной погрешностью ±5%. Схема включения данного датчика крайне проста:
Включение стандартное, никакой магии в схеме нет, единственное что необходимо сделать — «согласовать» выходной диапазон датчика 0…5В с тем, что может измерить АЦП у микроконтроллера STM32, а именно с диапазоном 0…3,3В. У датчика выход напряжением, он линеен и увеличение выходного напряжения на 133 мВ означает увеличение тока, протекающего через датчик, на 1А. Исходя из этого минимальное напряжение на выходе 0В, а максимальное 30А * 133 мВ/А = 3,99В. Теоретически делитель напряжения можно было бы не ставить, т.к. максимальный ток всего 20А и следовательно напряжение на выходе будет в пределах 2,66В и никак не угрожает входу АЦП, но лучше перестраховаться. Возможно после тестирования и длительной обкатки устройства я все таки уберу делитель и поставлю повторитель напряжения на ОУ.
Драйвер управления затворами транзисторов
Еще на стадии идеи я решил сразу отказаться от полной гальванической развязки управляющей схемы от силовой, это банально дорого, хотя и избавляет от наводок и защищает цифровую часть. Введение гальванической развязки 2-х напряжений и драйвера повысило бы цену преобразователя на 40%. Поэтому от любимых драйверов Infineon серии 1ED/1EDI пришлось отказаться и выбрать что-то приличное с бутстрепным питанием верхнего ключа, мой выбор пал на достаточно новое решение — NCP5183DR2G. Драйвер показал себя в работе очень стабильным и достаточным для управления парой mosfet-ов на частоте 100 кГц. Минус в нем я нашел один — отсутствие отдельного входа, например, ShutDown или Enable для выключения драйвера в случае аварии, поэтому для реализации защиты необходимо ставить дополнительную дискретную логику или использовать аппаратный вход FAULT в самом микроконтроллера STM32F334. Я выбрал второй вариант и пока он меня не подвел, хотя изначально относился скептически к надежности такого решения. Схема управления транзисторами выглядит так:
Решение простое и понятное, единственное добавлю от себя — конденсатор С1 должен быть керамическим с диэлектриком X7R и желательно не самый поганый, оригинального Yageo/Murata/Samsung хватит всем. Вся остальная рассыпуха может быть и брендом попроще. Кстати, о «муках выбора» номинала затворных резисторов R1 и R5 вы можете прочитать в данной статье.
Выходные конденсаторы
Выше я заявил о приоритете надежности и ресурса преобразователя, а следовательно необходимо устранить все слабые места. В современных dc/dc преобразователях по моему мнению осталось одно слабое место — электролитические конденсаторы, которые так или иначе через некоторое время «сохнут» и деградируют, что приводит сначала к росту пульсаций и перегреву, а затем к выходу преобразователя из строя.
В моем контроллере заряда целых 2 таких места: конденсаторы на входе и выходе. Было решено заменить выходные электролиты на твердотельные полимерные конденсаторы (как в ваших видеокартах), которые куда легче переносят работу на токах в десятки ампер и обладают ресурсом на порядок выше, чем у самого качественного электролитического конденсатора. Минус у них один — цена, данное удовольствие от Panasonic стоит 2$/шт, но оно того стоит.
На входе устройства напряжение может достигать 60В, а это значит, что твердотельные полимерные конденсаторы уже не поставить, их просто нет, максимум 35В. Правда есть гибридные варианты, это промежуточное звено между электролитом и твердотельным конденсатором, они есть до 100В. У данного типа конденсаторов жидкий электролит заменен на пастообразный, что позволяет в разы повысить его ресурс.
Самые внимательные могут заметить, что выходные твердотельные конденсаторы разные на двух платах. Я думаю, что все «оценили» стоимость за конденсатор 120 мкФ 35В, электролит от Wurth стоит в 10 раз дешевле. Исходя из этого я решил для тестов купить альтернативу конденсаторам 35SEK330M от Panasonic. Ну как альтернативу… есть такая азиатская компания Lelon, которая делает полный аналог (с их слов) конденсаторов от Panasonic. На одну плату я поставил оригинал, на другую аналог, сами устройства у меня уже тестируются около месяца и пока разницы действительно не замечено, посмотрим какой будет итоговый ресурс, но для желающих уронить цену в 5 раз до 0,4$/шт советую задуматься.
Общие сведения по компонентам
Хотелось бы отдельно сказать о политике выбора компонентов и решений. Так как идея предполагает использование данного контроллера не только для изучения на столе, но и работу «в поле», то было решено использовать только проверенных производителей и не использовать китайские компоненты (кроме опыта с Lelon) и различные поделки с алиэкспресс. В моем варианте исполнения и в BOM-е фигурируют оригиналы с digikey от производителей типа Infineon, TI, ON, ST, Yageo, Bourns и прочие. В принципе никто не запрещает вам поставить компоненты попроще, с того же алиэкспресс, но будьте готовы к снижению надежности и КПД контроллера.
Про силовые компоненты и методику расчетов я уже писал в своей статье про buck, прочитать ее можно тут. Я лишь приведу те результаты, что у меня получились:
Индуктивность силового дросселя — 30 мкГн, намотан на кольце R32/20/10 из материала Kool Mu. Кольцо откровенно с запасом выбрано, т.к. планировались эксперименты с частотой и повышением тока;
Емкость выходных конденсаторов — около 300 мкФ, в реальности емкость набрана существенно бОльшая, что уменьшило выходные пульсации. Я пробовал работу и с 3-мя конденсаторами, все отлично, так что если вы надумаете повторить, то смело оставляйте половину посадочных мест под выходные конденсаторы пустыми. В принципе можно попробовать впаять 6 обычных электролитических конденсаторов, если нет возможности купить твердотельные. По моим предположениям работать контроллер будет без каких-либо проблем;
Транзисторы (IPD053N08N3GATMA1) я выбрал те, что были у меня в запасах и достаточно легко покупаются. Если у вас уже есть ключи или не смогли купить те, что заложены у меня, то выбирайте транзистор с сопротивлением канала не более 8 мОм и затвором не более 100 нКл. В противном случае КПД достаточно сильно упадет и транзисторы будут существенно перегреваться.
Так же наверняка найдутся те, кому лень идти на github, поэтому оставлю полную схему устройства в формате PDF:
Железная часть проекта выполнена в Altium Designer 19, так же проект можно открыть в Curcuit Studio. Для тех, кто не хочет связываться с покупкой софта или пиратством, есть принципиальная схема в PDF и Gerber-файлы, этого вам будет достаточно для самостоятельного заказа печатных плат и сборки МРРТ контроллера.
Теперь что касается софта… В ближайшее время я «причешу» тестовый проект на котором сейчас работают контроллеры и так же выложу на github, все желающие смогут посмотреть реализацию тех или иных модулей, а может и помочь в его написании и поиске ошибок. Так же планирую пару статей касательно софтовой части управления dc/dc преобразователем, а именно про П-, ПИ-, ПИД-регуляторы, их реализацию, цифровые фильтры и соответственно про алгоритмы поиска ТММ.
В дальнейшем предполагается еще одна ревизия железа, т.к. в процессе работы вылезли небольшие, но неприятные мелочи, например, с некоторой вероятностью без прошивки на выводах МК может появиться лог.1 и она откроет оба транзистора и приведет к КЗ. Данная проблема побеждается или предварительной заливкой прошивки перед первым включением контроллера или более правильный путь — установка резисторов 10 кОм, подтягивающих входы HIN и LIN на землю (GND). Хотя и в текущем состоянии контроллер работоспособен, но хочется в дальнейшем «вычистить» все потенциально проблемные места.
Как всегда хотелось бы поблагодарить PCBway за предоставленные печатные платы и трафареты, которые были использованы в процессе сборки прототипов. Так же отдельное спасибо всем, кто воспользовался кнопкой для донатов, пойду пропью ваша поддержка будет потрачена на железо и это выльется в какую-нибудь интересную статью.
Так же у меня осталось 2 комплекта печатных плат, если кто-то захочет собрать контроллер, то отдам безвозмездно в добрые руки. От вас лишь потребуется собрать и при наличии желания потом написать мне свои замечания и предложения. Желающие пишите в личку.
Проекты на Github
Наконец то я перерисовал и осмыслил схему, с точки зрения даташитов схема правильная, ну раз реализована тем более рабочая.
Схема перерисована в зеркальном отражении, так что в качестве ненавистного монтажа не стоит сильно ломать голову, так же подключение стабилизатора и транзистора выполнил мах понятно, что уменьшит поиски датащитов.
Самое главное схема управляется по — а не по +!
75NF75 — управляющий ключ.
Прошу не копировать и не выставлять данную информацию! Такой схемы в инете просто нет!
Фото принадлежит проекту peling.ru https://peling.ru/2013/10/08/realizatsiya-mppt-svoimi-silami-podklyuchaetsya-pered-lyubyim-kontrollerom-parol-tolko-dlya-zavsegdatyih-polzovateley/
Собрав эту схему можно установить перед контроллером не обладающим данной функцией мы получим неплохой КПД на входе! Цена деталей которые нужны для реализации и повторения схемы не должна превысить 100 -200р
В дальнейшем эта схема будет обозначатся в виде квадрата и иметь буквенный индех в открытых темах как КMPPT- копия или клон МРРТ.
Микросхема 555 достаточно распространена и служит в данной схеме генератором импульсов.
Похожую схему я обдумывал и для ускорителя. Только хотел собрать генератор на ЛА3 🙂
По приходу щупов засниму выходной сигнал с генератора. В данной схеме ключ 75нф75 управляться генератором, и именно ключ подключаем в разрыв провода по минусу с входа СБ. Где 2 нога вход к которому подключаем СБ , 3 нога выход к контроллеру.
Спасибо Владимиру, теперь можно посмотреть форму сигнала и частоту раньше чем я думал:)
Другие статьи
Поделиться ссылкой:
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
Похожее
Что это, для чего, чем лучше PWM, а также распаковка, разборка, тестирование, всё это будет в обзоре.
Заинтересовавшихся прошу.
Теория:
Сначала немного о том для чего нужен контроллер заряда. И действительно, достаточно просто соединить солнечную батарею (СБ) с аккумулятором (АКБ), и при наличии хоть какого-то света, а еще лучше — солнечного, от солнечной батареи пойдет зарядный ток в аккумулятор и без использования контроллера.Итак, что будет, если не применять его совсем? При прямом подключении солнечной панели к аккумулятору пойдет зарядный ток и напряжение на клеммах аккумулятора начнет постепенно расти. Пока оно не достигнет предельного напряжения зарядки (которое зависит от типа аккумулятора и его температуры), прямое подключение будет равнозначно присутствию контроллера моделей PWM или ON/OFF, поскольку в этом режиме эти модели просто соединяют вход и выход.
При достижении предельного напряжения (около 14 Вольт), ON/OFF контроллер, который является самым дешевым из всех типов, просто отключит солнечную батарею от аккумулятора и заряд прекратится, хотя в реальности аккумулятор заряжен еще не полностью и для полной зарядки требует поддержания на нем предельного напряжения в течение еще нескольких часов. Эту задачу решает PWM контроллер, который при помощи широтно-импульсного преобразования (ШИМ или, по английски — PWM) понижает напряжение солнечной батареи до нужного значения и поддерживает его.
Если же не использовать никакого контроллера, то необходимо постоянно следить при помощи вольтметра за зарядным напряжением и в нужный момент отключить солнечную панель. Но если забыть ее отключить, то это приведет к перезаряду, выкипанию электролита и сокращению срока службы аккумуляторов. Однако, если отключить ее не вовремя, как при использовании простого ON/OFF контроллера, аккумуляторы останутся заряженными не полностью (примерно на 90%), а регулярный недозаряд в конечном итоге приведет к значительному сокращению их срока службы.
Тут я думаю с необходимостью контроллера заряда можно закончить и перейти к описанию типов контроллеров заряда. Хотя про 2 типа (ON/OFF и PWM) уже было сказано выше. В общем существует третий тип контроллеров, так называемые MPPT контроллеры заряда. Для чего они нужны продемонстрирую на следующем графике:
На этом графике приводится нагрузочная характеристика стандартной 12 вольтовой солнечной панели с напряжением холостого хода около 20 вольт. Если подключить эту панель к 12 вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее через PWM контроллер, можно получить рабочие точки в диапазоне 10-14,5В. Однако точка максимальной мощности солнечной панели находится выше (на этом графике это 17 вольт). И если снимать с панели эту мощность именно в этой точке, КПД всей солнечной установки будет выше. Вот для этого и применяются MPPT контроллеры. MPPT это Maximum Power Point Tracking, т.е. отслеживание точки максимальной мощности. Само отслеживание этой точки может осуществляться по разным алгоритмам и в разных MPPT контроллерах оно реализовано по разному. В самом простейшем случае эту точку можно задавать вручную. Таким образом, главное отличие MPPT контроллера от PWM это наличие у первого преобразователя напряжения, из-за которого напряжение на солнечной панели не будет равно напряжению на аккумуляторной батарее.
Ну вот, надеюсь не сильно заумно написал.
MPPT контроллеры штука не из дешевых. Их стоимость начинается от 300 долларов. Описываемый же контроллер стоит существенно дешевле. Посмотрим чем он хорош или плох, как получится…
Упаковка и комплектация:
Контроллер отправлен был почтой EMS, но в России это обычная Почта России, ни каких курьеров, даже по телефону не позвонили. Отличие только в необходимости заполнять 2 квитанции на почте вместо одной.
Внутри пластикового конверта находилась коробка с контроллером дополнительно обмотанная вспененным полиэтиленом.
Внутри коробки сам контроллер дополнительно был обёрнут также вспененным полиэтиленом и пакетом с «пупыркой».
Комплект поставки: контроллер, инструкция и сертификат качества.Внешний вид:
Верхняя часть корпуса контроллера выполнена из глянцевого белого пластика, нижняя из алюминия с рёбрами и крепёжными отверстиями. Нижняя часть корпуса также выполняет и роль радиатора.
Размеры контроллера следующие:
Параметры:
Наклейка с наименованием модели прибора, а также с основными электрическими параметрами расположена на верхнем торце корпуса
Более широко параметры описаны в инструкции:
Как видно, существует 5 модификаций данного контроллера. В основном отличаются модели максимальным током заряда-разряда, но есть и младшая можель с уменьшеным максимальным напряжением солнечной батареи (СБ)Органы управления, индикации и клеммы/разъёмы:
Органы управления (2 кнопки) и индикации (ЖК дисплей) расположены на передней части корпуса, а клеммы и разъёмы на нижнем торце.
ЖК дисплей чёрно-белый, выглядит так (пузырьки это не снята защитная плёнка):
Показания на цифровой части дисплея циклически меняются с индикацией слева к чему именно они относятся, т.е. загорается соответственно PV, BATT или LOADПодключается контроллер следующим образом (цифрами указана очередность подключения):
Первым обязательно нужно подключить аккумулятор, т.к. сам контроллер питается именно от него. Следующим указано, что нужно подключить нагрузку в виде ламп освещения и только потом солнечную батарею. Тут разницы нет можно и наоборот, сначала солнечную батарею. В виде нагрузки указаны лампы освещения потому, что в контроллере предусмотрены различные режимы управления этим выходом нагрузки в зависимости от наличия напряжения на СБ, что равносильно светлому времени суток. Т.е. по появлению и исчезанию напряжения на СБ контроллер понимает, когда происходит рассвет и закат. И можно настроить включение света на некоторое время после заката и на некоторое время до рассвета. Все эти времена можно изменять в широких пределах.
Остальных потребителей, напрямую или через инвертор, нужно подключать непосредственно к аккумуляторной батарее. Но в этому случае нужно следить за уровнем напряжения АКБ. Если использовать инвертор для преобразования в сеть 220 вольт, то обычно инверторы уже сами следят за этим напряжением и отключают нагрузку при переразряде АКБ.Помимо винтовых клемм также есть зелёный разъём для подключения датчика температуры, который нужно располагать рядом с АКБ для более правильного процесса заряда-разряда, но если этот датчик не подключать, то контроллер считает что температура АКБ постоянна и составляет 25 градусов Цельсия.
Также у контроллера есть и разъём RJ45, но это не порт Ethernet, а порт RS-485 для подключения либо специального внешнего блока МТ50 (он ко мне тоже пришёл, обзор также напишу), либо специального ПО «Solar Station Monitor» для компьютера через преобразователь RS-485.
Также в этот порт можно подключать и специальный программатор. Алгоритмы работы:
Пару слов о выборе максимальной мощности СБ и этапах заряда АКБ. Данная информация получена из инструкции и частично проверена мной в реальности.Итак, как я писал выше в разделе «Теория», у СБ есть такая точка на нагрузочной характеристике при которой мощность отдаваемая СБ будет максимальной. Но эта точка не находится всё время в одном месте, а меняется в зависимости от погоды, температуры, частичной затенённости и др. Этих точек бывает даже несколько, но реальная только одна.
Поэтому неплохо бы эту точку отслеживать. Вот производитель указывает, что эта точка автоматически отслеживается по «специальному алгоритму, разработанному производителем». Так это или нет проверить сложно, но то, что она меняется могу подтвердить. Например, при ясном солнце напряжение СБ выбрано одно, при появлении тени от облака напряжение СБ может даже повысится в связи с тем, что контроллер решил точку максимальной мощности сдвинуть, для чего уменьшил потребляемый ток, за счёт чего напряжение СБ повысилось.Процесс заряда АКБ также не пущен на самотёк, он состоит из 3 стадий:
А — Основной заряд. На этом этапе, напряжение батареи еще не достигло постоянного значения, контроллер работает в режиме постоянного тока, обеспечивая максимальную мощность от СБ (MPPT режим).
Б — Выравнивающий заряд. Когда напряжение батареи достигает заданного значения постоянного напряжения, контроллер начнет работать в режиме выравнивающего зарядна. Этот процесс уже не MPPT режима, т.к. ток зарядки будет постепенно снижаться. Длительность этого режима 2 часа по умолчанию, но пользователь может настроить время и напряжение заряда в соответствии со своими запросами. Данный этап используется для предотвращения перегрева и чрезмерного выделение газов аккумуляторной батареи. Для некоторых типов АКБ при выравнивающем заряде происходит перемешивание электролита, т. о. происходит балансирование напряжений элементов аккумуляторной батареи. Выравнивающий заряд увеличивает напряжение АКБ, выше, чем при стандартном напряжении, вследствие чего происходит газификация электролита батареи.
С — Поддерживающий заряд. После стадии постоянного напряжения (стадия В), контроллер уменьшает ток зарядки, чтобы установить поддерживающее напряжение. Затем контроллер уменьшает напряжение, зарядка продолжается с меньшим напряжением и током. Это приведет к снижению температуры аккумулятора и предотвратит газообразование. Цель этапа — стабилизация напряжения, чтобы компенсировать собственное потребление, сохраняя полную емкость батареи. На этапе подзаряда, мощность от СБ почти полностью идёт в нагрузку. Если мощность нагрузок увеличится, контроллер выйдет из состояния поддерживающего заряда батареи в этап подзаряд.
Возможно процесс заряда сильно перемудрён, но самое главное, что величины всех напряжений этапов зяряда можно вручную менять. Т.о. можно подстроить этот контроллер к практически любому типу АКБ, главное понимать что делаешь. 🙂
Разборка:
Чтобы разобрать корпус контроллера, необходимо открутить 4 винта с обратной стороны и снять пластиковую часть. Внутри находится основная плата с платой ЖК индикатора смонтированной на основной мезонинным способом. Также отдельно видны 2 последовательно соёдинённых дросселя, намотанных на тороидальных сердечниках и залитых компаундом. Интерес вызвал способ крепления платы к алюминиевой части корпуса — радиатору. Плата крепится всего одним винтом через специальное приспособление, которое распределяет прижимное усилие на транзисторы и диодную сборку.
Если открутить этот единственный винт, то плату можно приподнять. На радиаторной части корпуса наклеена изолирующая теплопроводящая прокладка к которой и прижимаются силовые транзисторы (IRF100B202) и диодная сборка (MBR10200CT) в корпусах ТО-220.
На плате ЖК индикатора, под самим индикатором находится контроллер ЖК дисплея НТ1621В. 
Под платой ЖК индикатора можно увидеть основной микроконтроллер прибора. Прочитать маркировку не удалось. Для этого нужно отпаять плату ЖК индикатора. Я поленился это сделать.
На основной плате есть и другие микросхемы. Для прочтения маркировки я использовал минимикроскоп.
Штука обалденная, рекомендую. Обзор на этот микроскоп был на данном ресурсе. Вот что удалось через него увидеть.
LM2901 — это сборка из 4 компараторов в одном корпусе;6L02E — сборка из 2 операционных усилителей.
Тестирование:
Для начала проверим потребялемый ток от АКБ
Потребляемый ток составил 30 мА, что примерно соответствует току саморазряда автомобильного аккумулятора.Далее проверим точность измерения напряжения АКБ, для чего вместо АКБ подключим регулируемый источник питания и параллельно клеммам мультиметр.
К точности измерений, как видно из фото, претензий нет.Проверим работу самого принципа МРРТ, для чего к клеммам подключения АКБ подключим регулируемый БП (АКББП) с напряжением подразряженного аккумулятора, около 12 вольт. К клеммам СБ подключим другой регулируемый БП (СББП) с напряжением примерно равным точке максимальной мощности, около 18 вольт. В первый момент ток от СББП не потребляется и напряжение на АКБ равно выставленному на АКББП, т.е. 12 вольт.
Через некоторое время ток от СББП начинает расти что вызывает поднятие напряжения на АКББП. Но выше максимально допустимого для выбранного типа АКБ напряжение не возрастает, хотя на СББП напряжение остаётся равным 18 вольтам.
Т.е. в лабораторных условиях вроде бы всё работает.Пора переходить к реальным испытаниям. Для чего я подключил обозреваемый контроллер в свою «квартирную солнечную электростанцию» вместо простейшего PWM контроллера, который исправно трудился до этого уже больше года.
В принципе всё работает. В связи с тем, что на ЖК экране контроллера одновременно увидеть и напряжение СБ и напряжение АКБ невозможно, т.к. они индицируются там по очереди, то продемонстрировать работу контроллера именно в МРРТ режиме тяжело. Но мне пришел внешний блок МТ50, о котором я вскользь упоминал выше и которому посвящу отдельный обзор. И его экран гораздо информативнее. Вот с помощью него я и продемонстрирую этот режим:
Как видно из фото с СБ снимается 16 вольт при токе 1,2 ампера, а в АКБ втекает 1,5 ампера при напряжении 13,4 вольта. Т.е. режим МРРТ на лицо. Видеообзор:
Итог:
Прошу не вдаваться в вопросы целесообразности использования солнечной энергетики в домашнем хозяйстве, считайте это хобби. В таком случае вопросы отпадают.По поводу контроллера: К качеству сборки и функционирования у меня претензий нет, в отличии от другого МРРТ контроллера, который я обозревал ранее.
Плюсы данного контроллера:
+ автоматическое отслеживание точки максимальной мощности в реальном времени;
+ пассивное охлаждение;
+ возможность изменения подавляющего большинства параметров;
+ возможность дистанционного контроля и управления по интерфейсу RS-485.
Руководство и ПО я выложил в облаке.
Наверно на этом всё. В следующем обзоре расскажу про внешний блок МТ50.
Удачи!
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
MPPT контроллер своими руками | Видео
Для просмотра онлайн кликните на видео ⤵
MPPT своими руками 6 Подробнее
MPPT своими руками 1 Подробнее
Почему MPPT лучше, чем PWM ? В чем разница MPPT и PWM контроллер заряда Подробнее
MPT-7210A — Лучший MPPT контроллер заряда! распаковка, тест солнечная электростанция Подробнее
Разработка MPPT контроллера на Ардуино (Arduino) своими руками. Часть 9. Термоконтроль. Подробнее
MPPT controller mppt контроллер 1 Подробнее
Разработка MPPT контроллера на Ардуино (Arduino) своими руками. Подробнее
Контроллеры для солнечных батарей с MPPT от DFRobot Подробнее
Разработка MPPT контроллера для солнечных панелей. Монтаж и тестирование Подробнее
MPPT контроллер для солнечной батарей и свинцово-кислотного аккумулятора. Подробнее
Разработка MPPT контроллера на Ардуино (Arduino) своими руками. Часть 3. Оптодрайвер затвора A3120. Подробнее
Вскрытие обзор бюджетного MPPT контроллера! Найдены недочёты 😉 Подробнее
Мощный Контроллер заряда 100А своими руками. Подробнее
ПРОСТИЙ КОНТРОЛЕР ЗАРЯДУ ДЛЯ СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ СВОЇМИ РУКАМИ Подробнее
MPPT controller mppt контроллер 2 Подробнее
MPPT vs PWM Сравнение эффективности солнечных контроллеров за день в переменную облачность Подробнее
Простая солнечная система без контроллера заряда Подробнее
Разработка MPPT контроллера на Ардуино (Arduino) своими руками. Часть 4. КПД преобразования. Подробнее
Высококачественная система солнечных батарей mppt diy
Особенности нашего солнечного контроллера заряда
-
Может устанавливать параметры через верхнее программное обеспечение ПК
- Трехступенчатая зарядка
- Три варианта разряда
- 4 вида обычных стандартных батарей на выбор
- Может быть параллельно параллельно бесконечно
- Связь по RS232
- Пиковая эффективность до 99%
- Система аккумуляторной батареи постоянного тока 12 В / 24 В / 48 В автоматическое распознавание
- Максимальное входное напряжение фотоэлектрической системы до 100 В постоянного тока
Технические характеристики контроллера солнечной зарядки
| Модели: 12 В / 24 В / 48 В серии | 15А | 20А | 25А | 30А | 40А | |
| Режим зарядки | MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) | |||||
| Метод зарядки | Три этапа : постоянный ток (MPPT), постоянное напряжение, плавающий заряд | |||||
| Syste m тип | DC12V / 24V / 48V | Автоматическое распознавание | ||||
| Системное напряжение | 12V система | DC9V ~ DC15V | ||||
| 24V система | DC18V ~ DC30V | |||||
| 48V система | DC36V ~ DCV | |||||
| Время плавного пуска | Система 12В / 24В / 48В | ≤3S | ||||
| Время восстановления динамического отклика | Система 12В / 24В / 48В | 500us | ||||
| КПД MPPT | 12В / 24В / 48 В система | ≥96.5%, ≤99% | ||||
| ВХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ | ||||||
| Диапазон рабочих напряжений MPP | Система 12 В | DC14V ~ DC100V | ||||
| Система 24 В | DC30 ~ DC100V | |||||
| Система 48 В | DC60 ~ DC100V | |||||
| Низкое входное напряжение | 12В система | DC14V | ||||
| защитная точка | 24В система | DC30V | ||||
| 48В система | DC60V | |||||
| Низкое входное напряжение | 12В система | DC18V | ||||
| Точка восстановления | 24В система | DC34V | ||||
| 48В система | DC65V | |||||
| Точка защиты высокого входного напряжения | 12В / 24В / 48В система | DC110 | ||||
| Точка восстановления высокого входного напряжения | Система 12 В / 24 В / 48 В | DC100V | ||||
| Максимальная фотоэлектрическая мощность | Система 12 В (Вт) | 213 | 284 | 355 | 426 | 568 |
| Система 24 В (Вт) | 426 | 568 | 710 | 710 | 852 | 1136 |
| 48 В система (Вт) | 852 | 1136 | 1420 | 1704 | 2272 | |
| CHARGE CHRECTRESTICS | ||||||
| Выбираемые типы батарей (гель по умолчанию | 12 В / 24 В 24 В / 24 В 48 В система | Герметичная свинцово-кислотная, вентилируемая, гелевая, никель-кадмиевая батарея | ||||
| батарея) | (Можно также определить другие типы батарей) | |||||
| Постоянное напряжение | Система 12 В / 24 В / 48 В | Пожалуйста проверьте зарядное напряжение в соответствии с типом батареи. | ||||
| Плавающее зарядное напряжение | Система 12В / 24В / 48В | |||||
| Номинальный входной ток | Система 12В / 24В / 48В | 15А | 20А | 25А | 30А | 40А |
| Ток -ограниченный | 12В / 24В / 48В система | 20А | 25А | 30А | 35А | 45А |
| Защита | ||||||
| Температурный коэффициент | 12В / 24В / 48В система | ± 0.02% / ℃ | ||||
| Температурная компенсация | Система 12 В / 24 В / 48 В | 14,2 В- (Самая высокая температура-25 ℃) * 0,3 | ||||
| Выходные пульсации (пиковые) | Система 12 В / 24 В / 48 В | 200 мВ | ||||
| Точность стабильности выходного напряжения | Система 12 В / 24 В / 48 В | ≤ ± 1,5% | ||||
| Характеристики выходного разряда | ||||||
| Выходное напряжение | База от напряжения батареи | |||||
| Низкое напряжение Защита точки выхода | По умолчанию 10.5V; Восстановление 11В; Может быть регулируемым | |||||
| Номинальный выходной ток | 30A | |||||
| Выходной контроль | Включенный режим, Выключенный режим, режим управления напряжением PV | |||||
| Режим настройки выходного управления | Кнопка контроллера или программное обеспечение ПК | |||||
| Дисплей | ||||||
| Светодиодный цифровой ламповый дисплей | Напряжение аккумулятора, ток зарядки | |||||
| Светодиодный дисплей | Индикатор зарядки, индикатор нагрузки LOAD | |||||
| ПК (порт связи) | RS232 | |||||
| Защита | ||||||
| Защита от низкого входного напряжения | Проверьте входные характеристики | |||||
| Защита от высокого входного напряжения | Проверьте входные характеристики | |||||
| Защита от перегрузки заряда | да | |||||
| Защита от низкого напряжения разряда | да | Защита от высокого тока разряда | да | |||
| Защита от перегрева | да | |||||
| Прочие параметры | ||||||
| Шум | ≤40дБ | |||||
| Тепловыделение | Самоохлаждение | Вентиляторное охлаждение | ||||
| Компоненты | Импортируемый материал По стандартам ЕС | |||||
| Сертификация | CE \ FCC \ RoHS | |||||
| Физический | ||||||
| Измерение Д х Ш х В (мм) | 205 * 168 * 60 | |||||
| Размер упаковки Д х Ш х В (мм) | 265 * 196 * 110 | |||||
| Н.G (кг) | 1,8 кг | |||||
| GN (кг) | 2 кг | |||||
| Механическая защита | IP25 | |||||
| Окружающая среда | ||||||
| Влажность | 0 ~ 90% относительной влажности (без конденсации) | |||||
| Высота над уровнем моря | 0 ~ 3000 м | |||||
| Рабочая температура | -20 ℃ ~ + 50 ℃ | |||||
| Температура хранения | -40 ℃ ~ + 75 ℃ | |||||
| Атмосферное давление | 70 ~ 106 кПа | |||||
| * Спецификация только для справки.Подлежит изменению без предварительного уведомления | ||||||
Применения нашего контроллера солнечной зарядки
- Компьютер
- Холодильник
- Кондиционер
- Другие бытовые приборы
- Солнечная система
- Контроллер батареи
Фотографии продукта
Упаковка и доставка
Наши сертификаты
Информация о компании
Информация о компании
Наши услуги
Условия торговли:
- Union, Union, TG, TG, TG T, T, T PayPal; 30% депозитов; 70% баланса до доставки.
- Срок поставки: 8-15 дней
Почему выбирают нас?
1.We Китай Ведущий производитель контроллеров.
2.Alibaba Оценено 3 года поставщиком золота.
3.Проверено Инспекционным учреждением Бюро Веритас Сертификейшн.
4.100% контроль качества перед отгрузкой.
5. Лучшее качество и лучший сервис с конкурентоспособной ценой.
6. Хорошее послепродажное обслуживание и опыт
Как с нами связаться?
Отправьте ваш запрос в подробности ниже, нажмите «Отправить» сейчас!
,CPE-контроллер солнечной зарядки — это высокотехнологичный продукт, основанный на многофазной технологии синхронного выпрямления (MSRT). Он подходит для автономной системы солнечной энергии. Контроллер встроен с усовершенствованным алгоритмом управления MPPT, в любом В этой ситуации он может быстро и точно отследить точку максимальной мощности биения (MPP) фотоэлектрической матрицы, чтобы получить максимальную солнечную энергию во времени. Это также может резко улучшить энергетическую эффективность солнечной системы.
Основные характеристики:
Автоматическое управление напряжением системы 1,12 В / 24 В / 48 В, дополнительно 36 В, можно установить напряжение.
2. Датчик температуры, связь RS485, USB и другие приложения могут быть выбраны для облегчения расширения приложений пользователем.
3. Оптимизированная конструкция корпуса, эффективная защита от помех, отличные характеристики рассеивания тепла.
4.Уникальная инновационная технология отслеживания максимальной мощности (MPPT), эффективность отслеживания до 99%.
5.Принять температурную компенсацию, настроить параметры зарядки и разрядки автоматически, что может продлить срок службы батареи.
6. ЖК-дисплей, может отображать зарядное напряжение, ток и другую информацию, а также параметры могут быть установлены.
7. Память внутри контроллера может записывать данные, а запись истории может быть проверена в любое время.
8. Изображение на ЖК-дисплее с изображением, режим работы с несколькими нагрузками
9. Защита от перегрева, защита от короткого замыкания от перегрузки, защита от перезаряда от перезарядки, защита от обратного тока аккумулятора
10.Дополнительная система проверки батареи для обеспечения согласованности одного напряжения батареи в серии.
Спецификация:
Марка: UEIUA
Номер модели: CPE-48030
Максимальный ток: 30A
Режим управления: MPPT
Дисплей: ЖК-дисплей
Материал корпуса: Алюминиевый сплав
Рабочая температура: -25 — + 55 °
Пакет включает в себя:
1 х Солнечный контроллер
Солнечный контроллер заряда и разряда: серия X инструкций
Краткое введение в отдельные рабочие части
1: хост контроллера работает независимо: рабочие параметры для заводских настроек (исходные параметры), если необходимо изменить Параметры, вам необходимо подключить панель управления (дисплейная плата)
2: плата управления (дисплейная плата), могут работать отдельно, но не могут работать независимо друг от друга, необходимо подключить контроллер сети главного компьютера, прочитайте модель можно нормально работать.
3 ： На интерфейсе контроллера C: загорается зеленый и желтый индикатор: зеленый свет всегда горит, указывая на то, что система работает нормально, зеленый свет мигает, показывая, что нагрузка работает, и желтый индикатор всегда включен,
Это означает, что солнечная панель подключена, и желтый индикатор мигает, указывая на то, что зарядка заряжается.
4: работа по разделению платы управления (табло), скорость передачи: 9600 бит, максимальное расстояние поддержки 1000 метров.
Интерфейс связи — это универсальный сетевой интерфейс; хост и плата дисплея работают раздельно, для нормальной работы необходимо, чтобы соединение работало; (обратите внимание, что собственный сетевой интерфейс подходит только для продуктов нашей компании и не совместим с продуктами других производителей).
1.Максимальная сила тока: 60A / 80A
2. Линия установки (мм²): 16 мм²
3. Линия установки (#AWG): 4 # (AWG)
4. Вес: ≤800g
5.Пиковая мощность Панель солнечных батарей (макс. Wp) ： 750 Вт
6. Конфигурация емкости аккумулятора: ≥600 Ач
7. Размеры: 188 * 28 * 61 (мм) —- Φ5
Интегрированный таймер (функция освещения)
1, ЖК-дисплей,
2, удобный интерфейс,
3, режим зарядки ШИМ + MPPT,
4, параметр, который пользователь может сбросить,
5, клавиша для открытия и закрытия нагрузки,
6, ключ для восстановления заводских настроек,
7, защита батареи от обратного разряда,
8, защита батареи от обратной полярности
9, защита батареи от напряжения,
10, перегрузка, защита от короткого замыкания,
11 , Функция автоматической температурной компенсации,
12, может заряжать и разряжать одновременно, всегда держать батарея в полном состоянии
13, USB 5V зарядка (ток 2400 мА / 2.4A) Дополнительно
Комплектация:
1 * 60A / 80A MPPT Solar Controller
1 * Английский Руководство пользователя
1 * Temp Sensor
В комплект поставки входят:
1 x 60A / 80A MPPT Solar Controller || 1 х Английский Руководство пользователя || 1 х Датчик температуры.
1. Как распознать настоящий солнечный контроллер MPPT
- MPPT солнечный контроллер с индуктивным сердечником.
- Конструкция цифровой интегральной микросхемы обеспечивает солнечный контроллер MPPT с диапазоном входного напряжения PV и автоматическим распознаванием напряжения системы (12В, 24В или 48В).
- Для солнечного контроллера MPPT входное напряжение выше, чем выходное напряжение; входной ток ниже выходного тока. Но для солнечного контроллера ШИМ входное напряжение совпадает с выходным напряжением; входной ток равен выходному току. Солнечный контроллер
- MPPT (95-99%) имеет более высокую эффективность, чем солнечный контроллер PWM (60-70%). Солнечный контроллер
- MPPT имеет трехступенчатый режим зарядки (CC, CV и CF), который может продлить срок службы батареи на 1-2 года.Солнечный контроллер PWM чаще всего работает в режиме зарядки CC или CV, который не очень хорошо защищает аккумулятор.
2. Контроллер может подходить для системы 12В, 24В и 48В. Какая система наиболее выгодна для клиентов?
Система48V — лучший выбор. Потому что мощность потерь пропорциональна току (P = I2 * R). Чтобы уменьшить значение тока, лучше всего поднять напряжение системы.
Некоторые клиенты могут подумать, что более низкий ток будет влиять на скорость зарядки.На самом деле, это неправильное понимание. Скорость зарядки зависит от выходной мощности контроллера. Это означает, что выбор системы с самым высоким напряжением наиболее выгоден для клиентов.
3. Некоторые клиенты спрашивают: «Почему напряжение зарядки контроллера MPPT ниже, чем у контроллера ШИМ?»
Как известно, контроллер MPPT имеет трехступенчатый режим зарядки: быстрая зарядка, постоянная зарядка и плавающий заряд. Но у ШИМ-контроллера есть только один режим зарядки: быстрая зарядка.
В режиме быстрой зарядки контроллер будет использовать самое высокое напряжение или ток для зарядки батареи (в диапазоне медленного заряда батареи), когда емкость батареи достигает 80%, контроллер MPPT переключится в режим постоянной зарядки. В режимах с постоянным зарядом и плавающим зарядом зарядный ток или напряжение контроллера MPPT может быть ниже, чем у ШИМ-контроллера. В этих двух режимах контроллер MPPT уделяет больше внимания защите аккумулятора. Вот почему контроллер MPPT может продлить срок службы батареи.
Если вы действительно хотите сравнить зарядное напряжение или ток контроллера MPPT с контроллером ШИМ, проверьте напряжение в режиме быстрой зарядки контроллера MPPT.
4. Какое напряжение нагрузки постоянного тока?
Напряжение нагрузки постоянного тока совпадает с напряжением системы. Если напряжение системы составляет 12 В, напряжение нагрузки постоянного тока также составляет 12 В.
5. Сколько контроллеров MPPT может быть параллельно?
Контроллеры MPPT той же модели могут быть параллельно без ограничения количества
Больше вопросов, вы можете связаться с нами напрямую.
,