Po čase jsem se rozhodl přestěhovat původní měnič a při té příležitosti jsem vyrobil novou verzi. Cílem bylo opravit drobné nedostatky, zejména doplnit zesilovač k bočníku měření proudu, komunikační sběrnici nahradit galvanicky izolovaným USB a měnič celkově zmenšit.
Topologie synchronního buckboost měniče se velmi osvědčila svojí vysokou účinností a možností regulovat napětí panelů na obě strany což je nutnost při použití panelů s 60V nominálním napětím, které zejména v létě jedou okolo 55V i méně. Pro větší napětí panelů už by stačil jen snižující měnič, jenže ten je třeba doplnit relé anebo tranzistorem pro odpojení panelů v noci, aby na nich nebylo napětí baterek přes substrátové diody mosfetů. Buckboost topologie tenhle problém nemá a při vypnutí řízení je obousměrně neprůchozí.
Schema je už trochu přehlednější než minule
Bočník měření proudu je tentokrát na panelech, doplněný invertujícím zesilovačem záporného úbytku, který šetří počet součástek. Měření proudu a napětí na panelech je pro MPP sledovač snazší než měřit až výstupní nabíjecí proud baterek, protože se do sledované veličiny nepromítá přebíjení kondenzátorů v měniči, které může sledovací algoritmus snadno mást.
Místo flybacku je pro vlastní napájení použit třísvorkový DC/DC měnič, použitý má maximální vstupní napětí 72V, pro zvýšení rozsahu vstupního napětí pro panely naprázdno je doplněn lineárním zdrojem se zenerkou a darlingtonem, který je za běžného provozu do 60V na panelech plně otevřený a neúčastní se. Výhodou je nižší spotřeba oproti řešení s flybackem. Obvod dále obsahuje HW ochranu proti přebíjení baterie, zde nastavenou na 54V, pomocí TL431 a T6, který ji po vybavení drží až do restartu napájení. Komunikace pro čtení naměřených dat je tentokrát galvanicky izolovaný UART s přechodkou na USB.
Výkonové tranzistory jsou použity dva typy, 150V ze strany panelů a 100V ze strany baterek. Tlumivka navinuta na jádru KAH130-125A (nízkoztrátový železoprach, modrý). Spínací frekvence je 40kHz, možná by šla snížit.
Řídící SW musí při zapnutí změřit napětí na obou stranách měniče a spočítat výchozí střídu, se kterou může začít spínat tranzistory, aby nedošlo k proudovému rázu při přebíjení kondenzátorů na jiné napětí.
Obecně buckboost topologii lze řídit různými způsoby, ale zde jsem volil ten, který drží maximální možnou střídu na jednom z polomostů a řídí vždy jen jeden podle toho, jestli je potřeba režim buck nebo boost. Výhodou je přenášení výkonu tlumivkou co nejdelší čas, tedy tlumivkou teče proud odpovídající vstupu resp. výstupu na rozdíl od stavu, kdy by buck měnič neustále napětí snižoval a boost opět zvyšoval. Nejvyšší střída horních tranzistorů musí být maximálně asi 96% kvůli použití nábojových pump v napájení driverů (bootstrapu).
Celé zařízení je zamontováno v uzavřené hliníkové krabičce s chladičem přišroubovaným zvenku za tranzistory. Protože jsou tranzistory nahoře, teplý vzduch z tlumivky odvádí její ztráty na chladič také.
Data za celý den se ukládají v paměti MCU a večer je můžu uložit, když to stihnu, než je taková tma, že panely nedají vlastní spotřebu, která je přibližně 1W.
Závěr:
Původní měnič po odladění SW fungoval spolehlivě, u nového HW je třeba ještě zkontrolovat oteplení při maximálním proudu, jestli se měnič uchladí v menší krabičce.
Příloha, řídící SW: https://drive.google.com/file/d/1gizqfk0lp13TYozKvAHodpLDwiIeTuOu/view?usp=sharing
Žádné komentáře:
Okomentovat