突发奇想: MPPT能否用硬件来实现?

elder60 · 发表于 2011-11-29 08:18:05

最近,在学习太阳能的过程中,看了一些太阳能充电器的资料,有点感悟:
凡是简单的充电器,都不考虑MPPT,凡是考虑MPPT的,都必然有MCU,ADC之类.
故发问:
MPPT难道就不能用硬件来实现吗?

当然,我自己也在思索,好像至少要一个乘法器,找了半天,都不便宜...

magicjunbo · 发表于 2011-11-29 08:48:23

对于mppt，目前还确实没有人用硬件实现过。目前比较成熟的都是模糊控制之类的。

linghu2 · 发表于 2011-11-29 09:26:01

老人家可以的,就是非常麻烦,可靠性不如MCU那个

elder60 · 发表于 2011-11-29 09:56:50

谢谢!
我知道是会麻烦的.为了防止老年痴呆,搞搞脑筋.
不知ls是否想过此类问题? 其实就是一个专用芯片的原型.

linghu2 · 发表于 2011-11-29 11:10:04

回复【3楼】elder60 60岁老头

我知道是会麻烦的.为了防止老年痴呆,搞搞脑筋.
不知ls是否想过此类问题? 其实就是一个专用芯片的原型.
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没有搞过这个,百度出来的

MPPT_charge_controller[1]MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point
Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
　　要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。这样设定的原因，（有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊）在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V!
　　现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高 20%-30%。
　　从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器

其实就是
1,检测电压变化

2,驱动电机旋转一定角度

不停执行,1,2.找到最大电压

我没有想到如何用纯硬件方式实现2

smset · 发表于 2011-11-29 12:27:26

还不如用cpu, 比如stm8 ，才几块钱，带AD,一路采集电流，一路采集电压，用C语言做乘法，扫描等都可以，就解决问题。

ywl0409 · 发表于 2011-11-30 18:42:13

也许用硬件是可以的，但是很费脑子和片子的。

huangdog · 发表于 2011-11-30 19:02:18

回复【6楼】ywl0409 老黄牛
也许用硬件是可以的，但是很费脑子和片子的。
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把MCU用数字电路实现算不算呢？

mtswz213 · 发表于 2011-11-30 20:04:25

看sT的官网，有专门的MPPT芯片！

elder60 · 发表于 2011-11-30 20:46:34

好像是意法和国半两家,尚不清楚是否内置MCU.

一种新颖的基于扰动观察法的MPPT控制芯片设计江帆吴晓波浙江大学超大规模集成电路研究所
此文是2008年的.我没有下载下来.

shsyf · 发表于 2011-11-30 21:48:44

有模拟乘法器,也不算复杂.

http://www.elecfans.com/article/88/131/189/2008/200802217839.html

······

我的意思是连这都不想用.

实际只要实测二个数值, 光伏的输出电流和实时温度.

建一个带补偿的电压:
使实时电流越大, 电压越偏高.]
使实时温度越高, 电压越偏低.

这个电压最终控制双路boost交叉执行升压对电池充电.

eduhf_123 · 发表于 2011-11-30 23:05:27

回复【9楼】elder60 60岁老头
好像是意法和国半两家,尚不清楚是否内置mcu.
一种新颖的基于扰动观察法的mppt控制芯片设计江帆吴晓波浙江大学超大规模集成电路研究所
此文是2008年的.我没有下载下来.

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传上来：
点击此处下载 ourdev_700400P33ERE.pdf(文件大小:781K) (原文件名:一种新颖的基于扰动观察法的MPPT控制芯片设计.pdf)

elder60 · 发表于 2011-12-1 06:24:51

谢谢小伙子.

shsyf · 发表于 2011-12-1 12:14:32

小功率的,还是简单点的现实.

模拟电路实现的MPPT.

(原文件名:aaa.jpg)

elder60 · 发表于 2011-12-1 12:58:29

此电路仅考虑让DC/DC在太阳能电池在开路电压的下降一定比例(比如0.8)的情况下工作.
也太简单了吧!

fugeone · 发表于 2011-12-1 13:22:02

我也为这个问题头疼，目前毫无头绪

shsyf · 发表于 2011-12-1 13:24:25

回复【14楼】elder60 60岁老头
此电路仅考虑让dc/dc在太阳能电池在开路电压的下降一定比例(比如0.8)的情况下工作.
也太简单了吧!
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这也算是一种思路. 仅供参考.
至少也是实时跟踪了.

要说跟踪峰值功率, 用模拟电路实现,不可能太难.

也许借重boost电路的特点,简洁有效的办法,可以想得出来.

想到不一定做到, 做到必须先想到.

elder60 · 发表于 2011-12-1 14:11:12

想到不一定做到, 做到必须先想到. 很好!

借重boost电路的特点,指的是什么?

shsyf · 发表于 2011-12-1 14:37:18

boost电路属“功率源”电路, (有别于“电压源”和“电流源”).

把“功率源”电路针对“峰值功率”,挖到宝的概率不低.
······

刚刚想到一个办法, 就是把“测电流”.代替“测功率”, 问题就简化了.

根据蓄电池的容量远大于光伏板的容量.
完全可以在短时间(一个比较周期)内认为“电池端是恒压的”,
那么充电电流就可以代表充电功率. 峰值电流就等于峰值功率.

周期性的,间隔的发出一个扰动脉冲,适当干涉DC变换器的占空比,使之找出峰值电流,并随之维持......

应该不难实现,也没什么明显的漏洞.

elder60 · 发表于 2011-12-1 16:07:18

不错,峰值电流就等于峰值功率. 进了一大步了.
请继续.看来我要准备恭喜你了.

shsyf · 发表于 2011-12-2 11:13:22

哈, 谢谢!
要得到老头一声肯定,可不容易哦. 咱这个点子该顶得上几篇硕士论文了吧.

想法公开了,有能力具体实现的人就不会少.

要是做成模块,可能会有市场需求. 但拼的就是不大的成本空间了.

······
这几天刚刚把桌子理干凈,正好可以插进这个实验.

我把电路大致试出来后,发邮件或实物给你. 你再帮验证和补充. 电路就不在这儿继续公开了.

预计一星期.

linghu2 · 发表于 2011-12-2 11:41:09

回复【20楼】shsyf

要是做成模块,可能会有市场需求.  但拼的就是不大的成本空间了. 

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现在低端的STM8F103F2P6,MCU才1~2块,你的电路能做到吗?

shsyf · 发表于 2011-12-2 12:51:42

回复【21楼】linghu2 令狐二中
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你说的只是处理器芯片价吧? 再加外围元件, 再加PCB和人工等等,就远不止一二元了. 还只是一个MPPT功能.

我说的就只是采样电流. 是整合进DC模块, MPPT部分的成本就几乎趋近于零.

比较的就该是整合了MPPT功能的DC充电模块的成本了.

eduhf_123 · 发表于 2011-12-4 11:52:21

回复【12楼】elder60 60岁老头
谢谢小伙子.
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啊，不敢当、不敢当！
举手之劳，何足挂齿。

eduhf_123 · 发表于 2011-12-4 11:55:06

大致想了下，如果不用软件来追踪、而用硬件来实现的话，需要的是一个正反馈模型？

elder60 · 发表于 2011-12-21 16:13:22

回复【21楼】linghu2 令狐二中
现在低端的stm8f103f2p6,mcu才1~2块...
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请给个stm8f103f2p6的相关资料和购买处.谢谢!

顺便烦请介绍一下STM32 STM8最近的行情.

hb527 · 发表于 2011-12-23 20:08:32

思路值得继续

hilam · 发表于 2013-8-7 13:29:52

二年前的这个想法还是不错的,路灯用STM8就够了,光伏逆变器/发电站ST和TI都有成熟方案拉,哈哈,MPPT挺能吓唬新手,研究一下,也不是什么难题

PowerAnts · 发表于 2020-3-22 13:18:41

elder60 发表于 2011-12-1 12:58
此电路仅考虑让DC/DC在太阳能电池在开路电压的下降一定比例(比如0.8)的情况下工作.
也太简单了吧! ...

不考虑线损的话，0.8是PV最大功率电压与开路电压的黄金比值

突发奇想: MPPT能否用硬件来实现?

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