Filutova dílna

Elektronika, vychytávky a další věci

Profa – levný MPPT regulátor

Tak jsem tady s něčím, co snad někomu pomůže. Vývoj jsme s Datonem už téměř dokončili a tak tady nabízím levný analogový regulátor s funkcí MPPT. Cena regulátoru, když vezmu jen součástky se nepřehoupne přes 300Kč. Zatím je regulátor navržen pro proudy z panelu do těch 7A (pro vyšší by to také bylo možné, záleží jakou tlumivku člověk sežene – nebo by si jí musel navinout. Daton by asi poradil) a taky trubičkové pojistky jsou do 10A, muselo by se modifikovat provedení. Na výstupu do akumulátoru dá tedy max 10A.


Je odolný proti zkratu, jsou tam pojistky jak pro aku, tak pro spotřebiče.Vstupní napětí od panelu mám momentálně povolené do 25V(dané kondenzátorem na vstupu). Pokud by měl někdo zájem o větší vstupní napětí, výměnou za kondenzátor na vyšší napětí a drobnou úpravou, by bylo možné i vyšší. Tou hlavní předností je funkce MPPT, která funguje tak, že si uživatel nastaví na svorkách panelu pracovní napětí panelu podle doporučení výrobce (procesorové MPPT regulátory píšou, že si to umí zjistit samy, ale nemám ověřenu správnou funkčnost. Procesorové provedení zní pěkně…pěkně to prodává, ale pokud je špatně napsaný program pro procesor….tak je to horší než analogový regulátor a cena je o dost vyšší než u obyčejných).V regulátoru jsem využil hodně věcí z PC zdrojů (z těch vadných – ty součástky co jsem použil jsou většinou dobré – odchází kondenzátory v 90% případů). Z PC zdroje jsem použil i chladiče pro chlazení BUZ 11 a schottkyho dvojité diody, která musí být od chladiče izolovaná, pokud je na společném chladiči s BUZ11.
Kondenzátory zapojené k panelu i AKU jsou koupené speciálně pro pulzní provoz. Ten 22000 /25V stál u GM electronic 125,-, šly by použít i obyčejnější, ale pro vyšší napětí cca min pro 100V, jinak se můžou zahřívat, zdouvají se po čase a zničí se a často i připojené zařízení – viz nekvalitní PC zdroje.

Součástí regulátoru je i automatika pečující o akumulátor a funguje následovně:

1)Při dosažení napětí na akumulátoru na nastavenou úroveň (14,5-14,7V pro cyklický režim) omezí nabíjení, aby se napětí drželo na této úrovní, ikdyž jsou připojené spotřebiče.(je důležité nastavit tohle napětí, pokud se akumulátor nenabíjí doplna, mohlo by dojít k “sulfataci” desek a snížení kapacity a životnosti).

2)Připnutí adaptéru pro spotřebiče (pokles napětí aku pod 12V) v případě, že energie ze solarních panelů není a akumulátor je již vybitý (celý systém používám pro napájení všech prvků počítačové sítě místo adaptérů a tak musí být zajištěna trvalá funkčnost – odběr asi 2A). Adaptér napájený z 230V se odepne opět v nastaveném okamžiku (13,5V na akumulátoru). Adaptér aku i nepatrně dobíjí (cca 0,5A) pro případ, kdyby mrkla elektrika, aku byl vybitý a nevypadlo vše a chvilku to vydrželo.

3)Odpojení akumulátoru od zátěže při poklesu napětí pod nastavenou mez 10,7V. Toto nastane jen v případě, že vypadne elektřina (adaptér je mimo provoz) a aku bude vybitý. Znovu se do zařízení připojí po dosažení asi 11V.

Princip

Zjednodušeně řečeno….koncepce automatiky je taková, že celé zařízení funguje jako ON-LINE UPS pro 12V spotřebiče s nabíjením ze soláru, v případě nedostatku slunečních paprsků se napájení zátěží přepne na externí adaptér, který svým výkonem musí zvládnout napájení spotřebičů – já to využívám pro napájení komponentů počítačové sítě-ideální jsou universální adaptéry pro Notebooky s výstupem 15V (Nebo by se dal použít i PC zdroj s drobnou úpravou aby se zvýšilo napětí aspoň na 13,5V). Jedinná drobná nectnost zařízení je mírné “pískání” tlumivky při činnosti (když se umístí někde mimo,třeba ven,vůbec to nevadí).

Konstrukce nabíječe je pulsní (dnes odborně nazýváno MPPT). Zjednodušeně to znamená, že drží napětí na panelu na napětí doporučovaném výrobcem a ten rozdíl napětí mezi panelem a aku převádí na proud do aku, takže do aku teče vždy vyšší proud než z panelu. Řídím se heslem “v jednoduchosti je síla“ a tak celé zařízení je postaveno jednoduše, levně, za pomocí diskrétních součástek a hlavně snadno opravitelné, což v případě procesorových obvodů je problém bez vybavení.

Jinak jsem chtěl ještě říci, že pokud někdo nemá obtokové diody u svého panelu, tak s tímto regulátorem to vůbec nevadí, protože jak poklesne napětí na některých článcích kvůli zastínění, tak regulátor omezí proud, aby napětí zůstalo na panelu pořád na optimální úrovni a nedochází k přepólování článků.

Když veznu svůj příklad, jak už jsem psal v diskusi, mám zatím panely o výkonu celkem 100W.  Optimální pracovní napětí panelu je 17,5V, při kterém dají 5,8A při ideálních podmínkách(ty ale nemám, panel je kolmo). Do vybitého akumulátoru mi v tu chvíli teklo až 7,5A. Vlastní spotřeba regulátoru při nečinnosti je asi 0,06A, při činnosti se pohybuje asi od 2 do 5W. Zpětný proud do panelu tam řešený nemám, protože jsem měřil zpětný proud za tmy, kdy je na panelu asi 12V a byl jen 0,006A(v mém případě). Zařazením diody proti zpětnému proudu bych při činnosti přišel zase zbytečně asi o 3W, ale kdo chce, klidně si ji tam může dát – do série s panelem, třebas do svorkovnice panelu. Plošný spoj již mám hotový a pokud bude mít někdo zájem, zašlu jej. I třebas ve formátu brd.

Ideální je umístit regulátor co nejblíže k panelu a akumulátoru. To proto, aby nebyly zbytečné úbytky na přívodech. Nezdá se to, ale i pouhé půlvoltové úbytky na vedení nás při větších proudech připravují o energii. Pouhý 0,5V úbytku od panelu a 0,5V k akumulátoru je už téměř při těch dvanácti voltech 10% energie pryč. Třebas v mém případě…musím nastavit napětí na regulátoru na 16,8V – úbytky na 2x4m vodiče 4mm2, když dám víc, už je vidět, že padá proud.

Plošný spoj

Plošňák má rozměry 138*98mm. Obrázky jsou v plné velikosti

Vlastnosti regulátoru:

Vstupní napětí: max.25V

Proud z panelu: 7A

Ochrana proti zkratu: ANO (tavné pojistky)

Ochrana proti zpětnému toku proudu do panelu: NE (pokud někdo chce, stačí vložit diodu)

Spotřeba regulátoru při nečinnosti: 0,06A

Spotřeba regulátoru při činnosti: 2 až 5W

Fungování: V on-line režimu = jako UPS

Převod napětí na proud (MPPT): ANO (regulátor může dát víc proudu než je

maximum panelu)

26.10.2012

Po více jak roce, co jsem realizoval svůj první analogový regulátor, bych se chtěl s Vámi podělit o výsledky. Trochu se změnily hodnoty některých součástek, ale zapojení v základu zůstalo stejné (mezitím jsem si vyrobil duální regulátor, který funguje tak, že když je jeden aku již nabitý, přebytek začne tlačit do druhého… To je ale většinou jen v létě – regulátor je na stejném základu, jen je vyroben 2x a doplněn o automatiku přepínání AKU). Posílám i pár fotek, kde uvidíte můj minirozvaděč, kde se ukrývá veškerá elektronika – mám to umístné mezi PC stolem a stěnou aby to nebylo vidět, žena je dosti na úklid a každej káblík jí vadí  :-)  Takhle je to skryté a je to viditelné jen z boku (vím, vzhled sice nic moc…ale preferuji hlavně funkčnost :) ). Dále na fotkách vidíte, jak vypadá uložení dvou akumulátorů 12V/100Ah v černé skřínce v obyváku – kdo neví nepozná, stejné mám totiž i reprobedny, ze zadu jsou autokonektory na připojení nějakých 12V autozařízení. Dále na fotkách uvidíte, jak mám umístěné panely na balkóně paneláku. Bohužel je balkón otočen na východ a svítí mi tam slunce jen asi 5 hodin v létě a asi 2,5 hodiny v zimě. Instalovaný výkon panelů je papírově 355W….ale náklon není, takže je to o dost méně.
Tak, a co mi to napájí….v létě bez problému a ještě s přebytky veškeré prvky sítě (cca 2A odběr) a kompletně osvětlení celého bytu, které jsem předělal na 12V a používám 12V úsporky a LED pásky. Teď, když začíná zima a jsou hodně mlhy, jsem rád, že mi to uživí osvětlení bytu :) ,ten zbytek se automaticky přepnul na provoz ze sítě (nebo si to můžu zvolit sám, jak chci)….ALE zálohováno z AKU. Dále jsem na jeden akumulátor napojil UPS, která slouží jako záloha pro PC, TV a HIFI systém – už jsem měl možnost otestovat….půlhodinový výpadek v létě  -bouřka a my jsme si doma svítili a dívali na TV jako by se nic nedělo… :) ..to kvetla u některých lidská závist :-D ….A taky, když ženě přišly penízky vrácené za elektriku, je po “vrčení” :-D ..ono je to totiž drobet omezuje ve věšení prádla na balkon…můžou až po 11:30.. :-D
Zrovna dnes je u nás krásně a tak se můžu podělit o výsledky měření a účinnosti tohoto analogového regulátoru. Z panelů teče proud 10,7A při napětí 16,3V = 174W,do aku jde 12,4 A při napětí AKU 13,3V = 164W takže po výpočtu účinnosti je to skoro 94% výkonu panelů jde do aku, což si myslím, že na analog této ceny a složitosti je to výborný výkon. Kdo by měl zájem, můžu mu schéma duál regulátoru zaslat,  nebo pokud by byl větší zájem i tady publikovat, ALE Ti, kdo preferují digitál, těm bych asi smíchem prodloužil život… :) ALE…. Oni umí něco, já taky.. :) Pracoval jsem taky s CMOS, TTL obvody…ALE analog má své kouzlo…mnozí mi to potrvrdí, i třebas pro TV vysílání …..u digitálu buď všechno nebo nic..u analogu nějaký ten duch nevadil…..že ano!! Všechno má své pro a proti……
Tak, tolik vše po delší době….jsem marod a tak je čas.. :)

Jen musím dodat z mé …ale i od jiných zkušeností , pro maximální využití MPPT regulátorů je třeba používat panely se 3 propojovacími páskami mezi články….mají strmější VA křivku, víc se z nich dá získat!!!…když jsem dělal doma testy,u panelů se dvěma pásky (aspoň, co mám k dispozici já) je ta křivka tak “zaoblená”,že při hledání – nastavování optimálního pracovního napětí panelu (ať je zahřátý, nebo ne) nebylo pomalu možné ten bod najít….pomalu jsem zvyšoval napětí na panelu, sledoval výpočty voltampérovou křivku, kdy dá největší výkon (taky proud do aku by měl růst)…vypočty měly minimální nárůst výkonu, jen v jednom bodě začal proud klesat….takže ať jsem nastavil 15V nebo 17V,šel z panelu téměř stejný výkon….kdežto, když jsem proměřoval panel 3-páskový…nárůst výkonu a tím pádem i proudu se zvyšováním napětí panelu byl viditelný. Pozor ALE, to už to bylo taky hodněkrát psané….všechno tohle razantně ovlivňují průřezy a délky kabelů…Já už mám k panelům i AKU 10mm2 a délka max 4m.

« Předchozí příspěvek
Další příspěvek »

108 reakcíZanechte komentář: →

  1. experimentátor

     /  28.10.2012

    Děkuji za upřesnění, pokouším se momentálně vytvořit regulátor “timnolan”. Tam jsou senzory na napětí a proud. Programu rozumím tak z 10%, takže těžko můžu dělat závěry. Pokus je zatím neúspěšný. Škoda, že už sem nechodí Pavel, ten to nějak rozchodil. Docela bych rád jeho poznatky.

    Odpovědět
  2. Pavel P

     /  28.10.2012

    Já jsem to sice rozchodil, ale předělal pro větrnou elektrárničku. Ale klidně se ptej, jestli tě něco ohledně toho zapojení (nebo programu) zajímá.

    Odpovědět
    • Bojado

       /  18.10.2013

      Ahoj, jsem tak trošku začátečník ve využívání větrné energie a beru každou pomoc, které se mi dostane :) . Našel jsem zcela náhodou tuto debatu ohledně mppt na využití solární energie a vzhledem k tomu, že se tu hraji s výrobou generátoru na bázi permanentního magnetu (ke kterému jsem se dostal celkem náhodou) a na zahradě mám větrno, tak jsem si řekl, že by takový 3kW horizontální větráček nebyl zcela od věci. Jak Ti to funguje na Tvé elektrárničce a dalo by se to použít i na mé 3kW? Dík za odpověď.

      Odpovědět
      • Pavel P

         /  19.10.2013

        No jde o to čemu říkáš větrno. Na to, aby se vyplatilo zabývat se větrníkem místo solárními panely, to už bys tam musel mít sakra hodně větrno. Já mám sice pořád větrník na střeše, ale jen z nostalgie. Vyrobená energie je mizivým zlomkem energie ze soláru. Ale mám jen 400W malou mašinku. Jak člověk nemá roční průměr aspoň 4,5 nebo radši 5m/s, tak je to nanic. A to je jen opravdu málo kde, většinou jen na horách.

        Odpovědět
        • Pavel P

           /  19.10.2013

          Ale abych byl konstruktivní :) Ano. Pokud máš na zahradě fujavec a/nebo bydlíš na horách, proč ne. Druhá varianta je postavit minimálně 15 m stožár. Radši víc. Aby přesahoval okolní překážky (domy, stromy) nejmíň o 5 metrů, radši 10. Jinak v našich podmínkách (Česko) neuspěješ. Většinu dní to nedává nic, občas pár wattů, v lepším případě desítek wattů. Při pár vichřičkách před bouřkou to dá párkrát za rok plnej výkon, přičemž se bojíš, jestli všechno vydrží a neodlítne to do vedlejší vesnice a nedej bože to při tom někoho nezabije. Takže jak už jsem řekl – pokud fakt nemáš hodně ostrej vítr, nech to být. Mnohem jednodušší je položit na střechu pár solárních panelů a dát si nohy na stůl. Dá to MNOHEM víc, než vrtulník a bez údržby.

        • Bojado

           /  21.10.2013

          Pavel P: Ale abych byl konstruktivní Ano. Pokud máš na zahradě fujavec a/nebo bydlíš na horách, proč ne. Druhá varianta je postavit minimálně 15 m stožár. Radši víc. Aby přesahoval okolní překážky (domy, stromy) nejmíň o 5 metrů, radši 10. Jinak v našich podmínkách (Česko) neuspěješ. Většinu dní to nedává nic, občas pár wattů, v lepším případě desítek wattů.Při pár vichřičkách před bouřkou to dá párkrát za rok plnej výkon, přičemž se bojíš, jestli všechno vydrží a neodlítne to do vedlejší vesnice a nedej bože to při tom někoho nezabije. Takže jak už jsem řekl – pokud fakt nemáš hodně ostrej vítr, nech to být. Mnohem jednodušší je položit na střechu pár solárních panelů a dát si nohy na stůl. Dá to MNOHEM víc, než vrtulník a bez údržby.

          Omlouvám se, že jsem se neozval rychleji, sobota, neděle, práce mimo domov. Ono to tu u nás na Jizerkách skoro na kopci těch 6 a víc m fouká zcela pravidelně a abych se dostal nad okolní budovy a stromy, tak mi bude stačit stožár 4m. A hlavně vrtule už je, vertikální a říkají, že na malý vítr jsou tyto nejlepší, nemluvě o tom, že bych se zcela rád připojil k těm několika “nostalgikům”, kteří mají možnost koukat, jak se něco točí. Jinak máš samozřejmě pravdu, solar je solar, ale ten bych musel kupovat :) .

        • Pavel P

           /  21.10.2013

          Tak teď sis tak trochu protiřečil :) nejdřív Jizerky a a pak vertikální větrník na malej vítr :)
          Jakou máš teda konstrukci? Nemáš foto někde?

        • Bojado

           /  22.10.2013

          Sem se asi nedají vkládat obrázky, poslal bych to e-mailem, můj e-mail bojan.dobrovic@hotmail.cz pošleš mi prosím kontakt?

  3. experimentátor

     /  28.10.2012

    Udělal jsi nějaké úpravy v zapojení? FET označený Q1 je tam jako oddělení akumulátoru od panelu? Předpokládám, že ho lze nahradit diodou (minimálně na oživování)? Jaká je funkce spínače S2 a LED diod?
    Pro pořádek odkaz http://www.timnolan.com/uploads/Arduino%20Solar/ArduinoSolar.pdf

    Program do Arduina s patřičnou knihovnou bez problémů nahraju. Protože jsem odpálil Atmegu (svoji neopatrností), čekám na novou.

    Odpovědět
  4. Pavel P

     /  29.10.2012

    Q1, D3 a R2 lze vynechat a propojit Q2 přímo s R1. Nebo použít tu diodu. Pokud ale diodu, dal bych ji až před baterii, pak při experimentování neodpálíš mosfety (taky jsem to tak udělal).

    Jak už jsem tu někde psal, zapojení není vhodné na panely s vyšším napětím naprázdno než 20 voltů, jinak něco odejde, buď Arduino, nebo IR.

    Odpovědět
    • experimentátor

       /  30.10.2012

      Aha . Q3 jsem odpálil proudem z akumulátoru už taky, krásně z něj vyšlehnul plamen a několik sec. hořel. Myslel jsem, že za to může nefunkční Amega. Tu jsem odkouřil větším napětím než 5V na analogovém vstupu (místo odporového děliče na výstupu byl použit potenciometr a nastaven na max). Ještě že to odnese jen Atmega , která je v patici a jde vyměnit. Arduino to naštěstí vydrží.

      Odpovědět
  5. Pavel P

     /  29.10.2012

    LED blikají, když regulátor funguje.

    Spínač měl asi původně něco ovládat, ale ani v popisu, ani v programu o něm není ani zmínka. Takže netuším. Já jsem ani LED ani spínač neosazoval.

    Odpovědět
  6. toky

     /  30.10.2012

    potřeboval bych dotaz-pokud je blbej,tak mne nebičujte-dík :
    dejme tomu je panel xx parametrů,solarní regulatgor,baterie,měnič. lze z měniče dodávat do sítě napětí ?zapojilo byse do okruhu rodinného domu,až po elektroměru.pokud to jde,nebylo by nějaka schéma apod. ?

    Odpovědět
  7. Pavel P

     /  30.10.2012

    Na to existují speciální měniče, říká se jim GTI (grid tie inverter). Ty se připojují přímo na panely a druhou stranou přímo do sítě, kam přidávají výkon. Není potřeba ani regulátor ani baterie.

    Honit něco takového ještě přes regulátor a baterii by byla strašná ztráta účinnosti, tedy zbytečné mrhání pracně získanou energií. Regulátory něco sežerou (okolo 10%) a i baterie seženou minimálně 20% dodané energie (ty lepší). K tomu ještě střídač, který zase minimálně 10% sežere a už jsi jen lehce nad polovinou původního výkonu.

    Bohužel připojení GTI do sítě v ČR není legální. Musle bys zajistit, aby nic z té energie neproniklo přes elektroměr ven z domu, což je téměř nemožné, obzvlášť, máš-li elektroměr s dálkovým odečtem. Tam stačí jediná chyba a už máš na krku neoprávněnou manipulaci s elektroměrem a tučnou pokutu.

    Odpovědět
  8. Jirkap

     /  4.11.2012

    Dobrý den,
    stavím mppt regulátor z Vašich stránek
    http://www.filutovadilna.cz/z-vasi-dilny-galerie/profa-levny-mppt-regulator/comment-page-2#comment-2448
    , ale nevím jakou tlumivku použít. Napsal byste mi, prosím, kolik má mít
    závitů, jakého průměru a na jakém jádru?

    Předem děkuji

    Jiří Polcar

    Odpovědět
    • Profa

       /  4.11.2012

      Dobrý den,
      Tak já jsem zprvu použil tlumivku z PC zdroje,který měla průměr jádra asi 27mm a měla myslím 10z vinutého dvěmi vodiči o průměru asi 1mm,ostatní vinutí jsem nezapojil,záleží jaký proud bude regulátor zpracovávat.V současné době jsem zkusil použít i trafo z PC zdroje (čím větší,tím lepší).

      Odpovědět
      • Profa

         /  4.11.2012

        Ještě doplním,bazva toho toroidu musí být žluto bílá nebo zeleno modrá

        Odpovědět
  9. daton

     /  4.11.2012

    Mě se osvědčil toroid z PC zdroje s průměrem 32mm s 20 závity vinuto 1mm vodičem.
    Aůe používám nižší frekvenci než Profa.

    Odpovědět
  10. Sando

     /  29.7.2013

    Dobry den.
    Pustil som sa do vyroby MPPT regulatora ale vsimol som si ze ani v scheme ani na osadzovaku nie su oznacene 3 suciastky.
    Jedna sa o 2 kondenzatory pri tranzistoroch BC546 a BC337 a jednu diodu vedla 9.1V zeneriek v casti spinacej automatiky mosfet.
    Viete mi prosim napisat ake suciastky by som mal pouzit?
    Dakujem.

    Odpovědět
    • Profa

       /  5.8.2013

      Též přeju dobrý den a omlouvám se za zpoždění v odpovědi-dovolená.
      Takže ta dioda je 1N4148 a ty dva kondenzátory jsou-ten zapojen v emitorech tranzistorů je 100M/10V a ten druhý 22M/10V.Hodnoty nejsou kritické,můžou se použít i větší.

      Odpovědět
  11. tomket

     /  11.1.2014

    nešel by nějak podobně levně udělat MPPT měnič?
    Firma mi doporučila toto:

    http://www.ostrovni-elektrarny.cz/index.php?category=fv-ohrev-vody&detail=NzkwMDEw&detail_name=mppt-tracker-menic-2kw

    ale tolik peněz do toho dávat nechci. Podle obrázku to nevypadá že by to mělo stát tolik peněz.

    Odpovědět
  12. daton

     /  13.1.2014

    Ten co jsme zde zkonstruovaly a doladily je dobrý a na výkony do 300W úplně stačí. Pokud chceš více pak dva nebo koupit. Je zde ještě verze s Arduinem ale tu jsem nezkoušel – zatím.

    Odpovědět
    • tomket

       /  13.1.2014

      klidne si postavim treba 10 podle vaseho navodu, verim ze je to dobre udelane, ale ja mam panely na ohrev vody a od panelu ke spirale to mam cca 15 m, takze potrebuji na vystupu stridavy proud. tzn. mppt stridac. sel by treba upravit vas mppt regulator na menic?
      nevite jake jsou asi ztraty ss proudu v zavislosti na delce vedeni?
      dekuji.

      Odpovědět
      • experimentator

         /  15.1.2014

        Myslím, že je to naprostá hloupost. Proč střídavý proud? Delší vedení se řeší buď velkým průřezem vodičů nebo větším napětím.

        Odpovědět
  13. daton

     /  20.1.2014

    Taky si myslím že to není rozumné měnit na střídu jen kvůli 15m řešil bych to zvýšením napětí, ale pokud to je jen na spirálu pak bych asi ani nic nestavěl a propočetl a zapojil to tak aby se to ukrmilo jen z panelů bez regulátorů a měničů. Už jsem to tu jedomu dopisovateli radil a nestěžoval si ;-)

    Odpovědět
  14. roman srom

     /  29.7.2015

    dobry den mam prozbu neda se sestavit regulator ci menic mam 4 panely po 255W spiralu110,120v 800w potreboval bych nejaky vyrovnavac co je na trhu je dost moc dekuji

    Odpovědět
  15. ciaarkow201

     /  11.12.2015

    Dobry den potreboval bych MPPT regulator mam panely s napetim naprazdno 63V pracovni 44V takze ten regulator bych asi znicil takhle vysokym vstupnim napetim jak to schema upravit abych to mohl pouzit na takove napeti? dekuji.

    Odpovědět

Zanechte reakci