neděle 6. listopadu 2022

MPPT pro 12V s STM32

 Nejstarší 12V systém je stále v provozu pro svícení na stole, radio a jiné drobnosti, ale v zimě výkon nikdy nestačil. Osadil jsem nové LED pásky, které mají při stejné svítivosti 1/4 příkonu, ale pořád mi přišlo, že přicházím o výkon. Starší MPPT s atmegou měl přecijen velkou vlastní spotřebu, tak jsem si řekl, že zkusím postavit úspornější a menší.

Vznikl miniaturní měnič, který se vejde do krabičky dvou din modulů.

Parametry 

Vstupní napětí max 30 V

Vstupní proud max 2 A

Výstupní napětí max 15 V

Klidová spotřeba 120 mW

Spínací frekvence 64 kHz


Schema:

Hlavní snižující měnič s T3, D3 a L2 reguluje napětí panelů podle žádaného MPPT algoritmem, případně omezuje napětí baterky, když je nabitá. V noci se výstup měniče od baterie odpojí pomocí T4. Tím se vypne i napájení MCU, ráno pak MCU znovu startuje když napětí na panelech přesáhne asi 8,5V.

Ranní start funguje tak, že se přes R18 a R2 otevře hlavní a následně pomocný měnič, který vytoří napětí pro MCU. Když nastartuje, sepne ihned T4 a začne spínat hlavní i pomocný měnič. Pomocný měnič má střídu vypočtenou z napětí baterie tak, aby napětí na jeho výsupu bylo asi 5V, lineární stabilizátor na 3,3V má potom menší ztráty.

Napětí z bočníku je zesíleno pomocí IC2, aby měl MPPT algoritmus dostatečné rozlišení vstupních hodnot. Bočník je zbytečně velké hodnoty, pro větší výkon panelů je vhodnější menší.

Hlavní i pomocný měnič beží na 64kHz, aby stačily malé tlumivky. I přes to samotná silovka bere jen 50mW na na ztráty, zbytek klidové spotřeby odebírá MCU. Zapojení obsahuje ochrannu proti přebíjení baterie v podobě IC3, který zablokuje spínání tranzistoru při výstupním napětí 15V, např. když MCU nenastartuje, měnič zůstane běžet v lineárním režimu.

Komunikační RS232 je oddělena optočleny v primitivním zapojení, pro napájení ze strany PC je třeba nahodit signál RTS nebo DTR podle toho, který vodič se použije. (sériové myši bývaly napájené pomocí DTR)


Teď není moc hezké počasí, ale přece to něco vyrábí a zatím na svícení stačí. Panely jsou 2x6Wp sklon 90° jeden na JV a druhý na JZ (montáž na stěnách větracího komínku)

Pro srovnání panely vyrobily 27Wh za polojasného dne 8.11.2022, což je 2,25h instalovaných Wp, stejný den systém s panely vodorovně vyrobil 1,61h a systém se sklonem 30° na JZ vyrobil 3,25h instalovaných Wp.

Funkci MPPT algoritmu můžeme zkontrolovat pomocí zobrazení napětí na výkonu v průběhu dne. Měl by být vidět stabilní trend, ne rozsypané body po celém grafu. Případně je vhodné upravit délku a výsku kroku MPPT (tedy periodu hledání a velikost změny žádaného napětí panelů v každém kroku).

Zapojení v provozu dva týdny, čekám na nějaký hezký den, kdy bude vidět čistý průběh výkonu z panelů v průběhu celého dne. Nicméně na zimu to vypadá, že panely svisle vyhovují.