солнечная панель MPPT и зарядка аккумулятора

Характеристики солнечной панели IV сильно нелинейны; это приводит к графику Power-Voltage, показывающему максимум при заданном напряжении Vmpp на панели .

Как вы указали в своем вопросе, бывает, что кривая IV меняется со временем в зависимости от освещенности и температуры, а также меняется Vmpp. Вот почему ищутся методы отслеживания Vmpp: выжать как можно больше энергии из источника, т. е. из панели .

Между вашей панелью и элементом хранения (аккумулятором, суперконденсатором) находится схема сбора данных, основанная на топологии (переключаемого) преобразователя постоянного тока (например, повышающего); Внутри этой схемы реализованы методы MPPT, чтобы поддерживать входное напряжение комбайна (т. е. выходное напряжение панели) как можно ближе к Vmpp. Поэтому, когда вы ориентируетесь на MPPT, основное внимание уделяется оптимальной передаче мощности от источника к сборщику (что, в свою очередь, само по себе приведет к некоторым потерям, да!). Как говорит RoyC, оптимальный заряд батареи — это совсем другая история.

Возможно, вам поможет приведенная ниже схема: фотогальваническая панель моделируется как источник тока, подключенный параллельно диоду (представляющему PN-переход); цель MPPT состоит в том, чтобы поддерживать напряжение V как можно ближе к Vmpp .

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Для ясности я нарисовал одну из возможных реализаций солнечного комбайна на основе Boost. ИС, которую я поместил в схему, представляет собой триггерный компаратор Шмитта, задачей которого является удержание напряжения на его неинвертирующем выводе как можно ближе к Vref. Можно установить Vref = Vmpp для достижения нашей цели.

^{смоделируйте эту схему}

Теперь: как мы можем сгенерировать Vref = Vmpp?

Даже в этом случае есть разные возможности: например, может быть разработана дополнительная схема синхронизации для периодического отключения нагрузки солнечной панели, чтобы держатель пиков мог «улавливать» напряжение холостого хода панели Voc. Можно видеть, что Vmpp обычно представляет собой примерно постоянную долю Voc, независимо от условий окружающей среды. Зная отношение Vmpp/Voc, можно использовать делитель напряжения для получения Vmpp, начиная с сохраненного значения Voc.

Соображения по поводу приведенной выше схемы:

• это всего лишь пример реализации: следует отметить, что для включения и выключения полевого МОП-транзистора не требуется внешняя логика управления; вместо этого выход компаратора выполняет эту задачу, что очень полезно в приложениях, где нельзя использовать микроконтроллеры с энергопотреблением;
• маломощный компаратор получает питание от входной клеммы комбайна; поскольку это имеет некоторые колебания (в основном в зависимости от значения индуктора и временной задержки компаратора), для его сглаживания можно использовать RC-фильтр.

Другие возможные решения для сбора урожая включают использование микроконтроллеров, реализующих своего рода алгоритм «Возмущай и наблюдай»: как показано в другом ответе, в этом случае условия работы немного изменяются при отслеживании отклика входной мощности.

Трекеру mppt требуется 2 независимых напряжения для входа и выхода. Выходное напряжение будет фиксированным, но входное напряжение должно быть переменным и изменяемым за счет динамического изменения входной «нагрузки».

Вашему трекеру придется постоянно сканировать входную «нагрузку», перемещаясь вверх и вниз, чтобы найти входную «нагрузку», которая дает наибольшую выходную мощность.

Алгоритм должен быть примерно таким:

Set input load change direction as +
Loop {
Input load increase/decrease 1 step. 
If output power is greater than before,  set this as new Maximum Power Point. 
Is not, invert input load change direction (if it is + it will become -).  
} 

Программа достаточно проста в реализации. Трудной частью будет аппаратный дизайн.