Buck step-down AVR[M8] Regulator MPPT - Weryfikacja schematu

Witam.
Generalnie proszę o weryfikację załączonego schematu.

Całość ma pracować jako regulator MPPT do instalacji PV a-Si o napięciu pracy w okolicach 236VC i mocy około 1,4kW.

Założenia:
- Programowalne napięcie wyjściowe w zakresie 12V-MPP instalacji PV (~236V)
- Pilnowanie MPP po stronie pierwotnej, a raczej niedopuszczenie do jego przekroczenia w dół.

W obecnym zarysie, aby oszczędzić sobie pracy, planuję zastosować bebechy ze zwykłego zasilacza impulsowego 5V typu kostka wpinana w gniazdko sieciowe (moduł oznaczony na schemacie jako 5V PSU).
Może istnieje lepszy sposób na zasilenie części sterującej z tak niestabilnego źródła jakim jest PV?

MCU oczywiście z załączonym brown out detection, ustawiony na 4V. Oscylator wewnętrzne 8MHz RC.
Na schemacie brakuje klawiatury matrycowej, ale to akurat pikuś. Planuje wykorzystać pozostałe, wolne porty oraz przerwanie int0 do jej obsługi.
Eeprom zaś do przechowywania nastaw.
Co do bocznika, być może wygrzebie w szpargałach jakiś o większym spadku na 1A.

Dziękuję i pozdrawiam.

mikrokontroler tego nie przeżyje, szczególnie w opcji drugiej, po prostu wyparuje

Poczytaj o sprzężeniach zwrotnych na TL431, zwłaszcza że dajesz PC817 a ostatecznie i tak nie masz separacji galwanicznej.

Sterowanie N-mosfetem jest złe, poczytaj jak się nimi steruje i zastanów się dlaczego to nie zadziała.

I właśnie to jest powód, dla którego warto się spytać nim się zrobi coś, do czego ma się delikatnie mówiąc wątpliwości

Zastanawiam się nad takim rozwiązaniem do pomiaru napięć: http://ea.elportal.pl/crozukl004.html tylko pytanie jak będzie z dostępnością w moim mieście.... TL431 są dostępne na 100%, ale jak będzie z liniowością takiego pomiaru? Wczytam się dokładnie nt. TL431 dokładnie, to będę myślał, co dam w miejsca TP1, TP2 oraz Vout.

Co do mosfeta... Nie będę komentował... Po dokładnej analizie głupota straszna Myślę, że tak będzie lepiej (załącznik). Jeszcze mam wątpliwości co do R5 i D5, ale sam driver już powinien działać.

Ja bym Tobie polecił użyć dedykowanego sterownika do takiej przetwornicy i nauczyć się jak korzystać z sprzężenia zwrotnego w taki sposób by układ robił co Ty chcesz. Dopiero jak już uruchomisz taki układ, to zacznij dokładać do niego mikrokontroler.

Pomiar prądu do kitu 75mV z bocznika dzielisz przez 59 co da 1,3mV na pełny zakres, jak to zmierzysz na ADC?

Wyrzyć ten transoptor i tak nie pełni żadnej funkcji pozatym że ogranicza szybkość przełączania i komplikuje układ.

_lazor_ wrote:

Ja bym Tobie polecił użyć dedykowanego sterownika do takiej przetwornicy i nauczyć się jak korzystać z sprzężenia zwrotnego w taki sposób by układ robił co Ty chcesz. Dopiero jak już uruchomisz taki układ, to zacznij dokładać do niego mikrokontroler.

Zastosuję się do tej porady. Na pewno nie zaszkodzi poćwiczyć przed dokończeniem tego projektu. Może lepszy pomysł będę miał jak te nieszczęsne IL300.
Ponadto zastosowanie dedykowanego układu scalonego wydaje mi się nawet lepszym rozwiązaniem. Pozostaje mi wtedy jedynie wpływać Atmegą na Vref dedykowanego sterownika i mam wszystko, czego potrzebuję. Do tego przetwornica uzyskuje pewną autonomię od MCU.

jarek_lnx wrote:

Pomiar prądu do kitu 75mV z bocznika dzielisz przez 59 co da 1,3mV na pełny zakres, jak to zmierzysz na ADC?

Prawda, nie zmierzę. Zmiana bocznika na ACS712ELCTR-20A-T powinna rozwiązać ten problem. Daje to 100mV/A i mam przy tym separację.
Można łatwo poprawić ten wynik dodając op-amp.
Zostaje problem pomiaru napięcia przy zachowaniu separacji.

jarek_lnx wrote:

Wyrzyć ten transoptor i tak nie pełni żadnej funkcji po za tym że ogranicza szybkość przełączania i komplikuje układ.

Jeśli zrezygnować z separacji logiki od reszty, to zgoda.

Zastosuj TLP250 to bardzo dobry driver do Mosfeta z optoizolacją , tylko zasilanie drivera słabe 100 k opornik i dioda zenera to chyba zbyt duże ograniczenie prądowe dla drivera który ma formować duże szpilki prądowe. Kondensator przy atm8 trochę za duży daj 22uF .

Witam ponownie!
Po przerwie wróciłem do tego projektu.
Odpuściłem sobie tak szeroki zakres regulacji Vout i kilka bzdurnych pomysłów - zbędne koszty, a i tak mało praktyczne by było.
Proszę zatem o ponowną weryfikację+wytknięcie błędów.

- Cewka ze względu na dostępność materiałów i stacjonarny charakter pracy urządzenia, będzie wykonana jako powietrzna.
- R6 zostanie zamieniony na porządny, zewnętrzny bocznik 60A/75mV. Oczywiście wartości elementów przy op-ampie IC4B również zostaną ponownie przeliczone. Zapytam tylko aby się upewnić, czy powyższy bocznik o takich oznaczeniach osiąga te 75mV spadku przy 60A (pytam ponieważ jeszcze nie przyjechał i nie sprawdzę tego osobiście )?
- W układzie "Crow bar" z braku transili w eaglu, zastosowałem zwykłą zenerkę, jednak planuję użyć transila.
Można jakoś dodatkowo zabezpieczyć ten układ po za chamską metodą na spalenie bezpiecznika w razie W?
- D6 i D7 wstawiłem takie, bo mam je na stanie. Obawiam się tylko ich niskiego napięcia zaporowego (straty swoją drogą).
- RS485 jak mniemam powinien zostać zakończony rezystorem-terminatorem 120ohm i mile widziana jest optoizolacja.
- PSU logiki zasilam przed układem zabezpieczającym ponieważ uC będzie mógł wykryć zadziałanie "łoma" i elegancko zaraportować to do oddalonej konsolki-loggera po RS485.
- Ograniczenie prądu ładowania akumulatorów (do 7,5A - 1/10C). Tu pytanie jak to zrobić najsensowniej? Pytanie powstało ponieważ to akumulatory żelowe.
Na ten moment rozpatruję 2 opcje.
1. Długa i nieco bardziej efektywna - wykorzystać wolne piny PWM i ADC Atmegi oraz zrealizować to na dodatkowym zestawie: mały mosfet, op-amp+mały bocznik, filtr wyjściowy LC i wszystko w obrębie tego układu, co dodatkowo zwiększy rozmiar PCB (które w zasadzie prawie skończyłem projektować na stan obecny).
2. Prosta i ze sporymi stratami- wstawić zewnętrzny, liniowy ogranicznik w postaci 2n3055 w darlingtonie+rezystor ograniczający prąd bazy.
Tak czy inaczej musi być jeszcze dioda między akumulatorem a inwerterem na dodatnim biegunie.
Uprzedzając pytanie - inwerter jest na bazie transformatora, zatem i cały układ jest galwanicznie odseparowany od przyszłych odbiorników.

Prędzej się załamiesz niż zrobisz 32uH cewkę powietrzną, użyj rdzenia proszkowego.

przy R26 i R27 przydała by się dioda zaporowa by nie rozładowywać kondensatora C4, który powinien być trochę większy, no chyba że przeliczyłeś i taki Tobie wyszedł.

To tyle co zauważyłem przy kawie w pracy, głębszego review nie będę robić, gdyż nie mam na to czasu.

Mam wątpliwości co do sposobu zasilania TLP250, ten układ może pobierać do 11mA prądu, żeby tyle popłynęło na rezystorach R26 i R27 musiało by się odłożyć 660V to chyba nie realne w tym układzie, a mamy jeszcze rezystor R5 który zmarnuje kolejne 12mA, no i fakt że tranzystor czasem przewodzi wtedy prąd przez R26 i R27 płynie w odwrotną stronę.

Dławik - policzyłem sobie wersję powietrzną, wynik obliczeń sugeruje wymiary zbliżone bardziej do sporego wiadra i chyba skończy się tak, że kupię gotowca od ferystera. Mają w ofercie dławik 47uH/50A. To powinno mi spokojnie wystarczyć.

Zasilanie TLP250 - Chciałem tę sekcję uprościć do granic możliwości, lecz zabawa w zmniejszanie rezystancji to raczej ślepa droga.
Widzę z obecnym rozwiązaniem więcej problemów niż pożytku.
Tym bardziej, że napięcie zasilania z macierzy będzie sobie pływać w zależności od pory dnia/pogody, a przy tym też dość znacznie prąd R26 i R27.
Wobec tego, prawdopodobnie do przetwornicy zasilającej logikę nawinę dodatkowe uzwojenie i zasilę TLP250 po bożemu - ze stabilizowanego, odseparowanego galwanicznie źródła.
Przynajmniej sterowanie mosfeta będzie stabilne i zniweluję część zupełnie niepotrzebnych strat.

Witam,

Kiedyś gdy chciałem sobie trochę poczytać o mppt natknąłem się na taką fajną publikacje :Link

Masz tam cały opis samego mppt jak i układu. Około 150 stron

W tej publikacji wykorzystano taki układ złożony z przerywacza podwyższającego i obniżającego sterowanego atmegą. Dość fajne rozwiązanie bo w mppt musisz regulowac +/- napięcie a przy pracy blisko wypełnienia 0,5 przerywacze mają chyba największą sprawność a o sprawnośc tu przecież chodzi



Może na coś się przyda.

EDIT:

Do obliczenia cewki polecam taką publikacje:
wpisz w google: "Cezary Sałbut Praca inżynierska Zasilacz impulsowy o programowanym napięciu wyjściowym"

na stronie 24 znajduje się bardzo uproszczona procedura projektowania, co prawda transformatora impulsowego ale można takiej metody też użyc do cewki toroidalnej z rdzeniem ferrytowym obliczasz indukcyjność za pomocą współczynnika "AL" a potem sprawdzasz na wykresie czy przy takiej liczbie zwojów oraz założonym prądzie max. nie dochodzi do nasycenia (bo jak nasycisz rdzeń to maleje indukcyjność i całe napięcie odkłada się na małej rezystancji drutu zamiast indukowania się siły elektromotorycznej - SEM)

A jeśli by cię interesowało dokładne projektowanie elementów indukcyjnych to polecam książkę: (dostępną w internecie)
"transformer and inductor design"