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Circuito Rastreador I/V para Aplicações Solares MPPT

A otimização da energia por rastreamento é o principal recurso que torna o conceito MPPT solar tão único e eficiente, onde a curva I/V complexa e não linear do painel solar é rastreada e comutada para criar condições ideais máximas para a carga conectada.

O Conceito de Circuito

Eu tenho me esforçado para projetar algo que, no verdadeiro sentido, acompanhe a curva I/V ou a curva de potência do painel e a corrija automaticamente sempre que se desviar dos pontos ideais. O projeto proposto é baseado nos mesmos fundamentos, mas aqui incluí apenas o estágio de rastreamento I (atual) para manter as coisas simples. Na verdade, é a corrente que realmente importa e é diretamente proporcional à potência do painel, então pensei que manter esse parâmetro no controle poderia cumprir o trabalho.

Vamos tentar entender o design com as seguintes observações:

Como funciona o circuito

Olhando para o diagrama de circuito do rastreador de curva MPPT I/V solar proposto, o BC547 na extrema direita, juntamente com o resistor de 10k e o capacitor de 1uF, forma um gerador de rampa linear.

O estágio central que compreende os dois ICs 555 forma um gerador de saída controlado por PWM variável, enquanto o estágio IC 741 se torna o estágio real do rastreador de corrente.

Quando a tensão do painel solar se conecta ao coletor BC547 e ao terra, devido à presença da rede base 10k/1uf, o seguidor do emissor fornece uma tensão levemente crescente para o estágio do gerador de 555 PWM.

A rampa ativa o IC2 e o força a gerar uma saída PWM correspondentemente crescente em seu pino 3 que vai para o portão do mosfet do driver.

O mosfet responde a esses pulsos e aumenta gradualmente sua condução e fornece corrente para a bateria na mesma ordem incremental.

Assim que a entrada de corrente na bateria começa a aumentar, um nível de tensão equivalente é traduzido através do resistor de detecção de corrente Rx, que é aplicado a um pino # 3 do 741 IC.

O potencial acima também atinge o pino 2 de 741 através do diodo 1N4148 em queda, de modo que o pino 2 segue esse potencial em conjunto com o pino 3, mas fica para trás em cerca de 0,6 V devido à presença do diodo em série.

A condição acima permite que o opamp comece com uma saída alta que mantém os diodos em seu pino 6 polarizado inversamente.

Enquanto a corrente continuar subindo com a rampa, o pino 3 do opamp continua sendo maior que o pino 2, mantendo assim a saída mais alta.

No entanto, em algum ponto do tempo, que pode ser após a curva I/V ter acabado de cruzar, a saída de corrente do painel começa a cair ou cai abruptamente em Rx.

Isso é detectado pelo pino 3 imediatamente, no entanto, devido à presença do capacitor 33u, o pino 2 é incapaz de detectar e acompanhar essa queda de potencial.

A situação acima força instantaneamente a tensão do pino 3 a se tornar menor que o pino 2, que por sua vez reverte a saída do IC para zero, polarizando diretamente o diodo conectado.

A base do gerador de rampa BC547 é arrastada para zero forçando-o a DESLIGAR, e redefinir todo o procedimento de volta ao estado original. O processo agora começa de novo.

O procedimento acima continua e garante que a corrente nunca caia ou cruze a região ineficiente da curva I/V.

Esta é apenas uma suposição, um conceito que tentei implementar, pode exigir muitos ajustes e alinhamentos antes que possa se tornar verdadeiramente orientado a resultados.

A saída do mosfet pode ser integrada com um conversor baseado em SMPS para uma eficiência ainda maior.

CIRCUITO RASTREADOR I/V PARA APLICAÇÕES SOLARES MPPT

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FONTE


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