Алгоритм расчета потребляемой мощности

wlad773 · 13.04.2014, 20:44

Не работал с большими токами на большие расстояния и не задумывался о значительных потерях в проводах. Микруха просто чудо. Но есть пару вопросов. Она автономна? для ее работы не требуется контроллер? SPI только для вывода напряжений и тока? Какие дроссели применяются? Прикольное решение с 4-мя каналами, что бы разгрузить по току.
Я так понял, что у Вы солнечную энергию уже используете. Какую мощность она имеет, какую экономию по деньгам дает, есть ли электросеть, сколько солнечных дней в году?

mikaleus · 14.04.2014, 11:41

Я экспериментирую с разными батареями у меня только маломощные 2.4, 3, 18, 20 Вт. У приятеля на даче "полигон" для испытаний СБ. У него уже установлена стационарная100 Вт СБ. SPV1020 покупал через знакомых на DIGIKEY, сейчас она там тоже продаётся, но уже существенно дешевле:
http://www.digikey.com/product-searc...6708?k=SPV1020
Судя по всему на неё большой спрос - на складах не задерживается.
Дросселя, которые рекомендованы на демонической плате - ферритовые, SMD, рассчитанные на большой ток. Я использовал дросселя на сендасте (чёрные кольца) с u=60. Такие стояли на старой AMD материнке (зелёные дают очень большие потери). Намотка свитым жгутом из 8 эмаль-провода 0,335. Данная микросхема не требует управления от МК - она полностью автономна.
Мощность в морозный солнечный день м.б. до 105 Вт (пиковое значение с учётом платы). Летом падает до 82 Вт (причём снижение мощности даёт СБ). Летом хватает на освещение, LCD телевизор, ноутбук. Включаем насос для воды. Холодильник - пока только тренировались подключать... Выработка электроэнергии за прошлый год 126 кВт*часов (сентябрь был очень дождливым и "тёмным" - выработка составила порядка 10% от предыдущего года). Батарея не ориентирована на Солнце.
Тут ещё много работы для того, чтобы система работала. Есть разные идеи. Нужно пробовать.
Сейчас вопрос в деньгах не стоит, так как планируется полностью отключится от электросети - проблема с обрывами проводов после ветреной погоды (бригады хотят отдельно денюжку от хозяев, за удаления обрыва, хотя это их святая обязанность, и хотя они всё же ремонтируют, но 3-5 дней без электричества это испытание для жителя мегаполиса

).
Кроме того, идёт наработка решений для увеличения мощностей при установке новых СБ. Аккумуляторы тоже нуждаются в какой-то системе управления.

mikaleus · 14.04.2014, 11:54

Уточнение: управление от МК я не использовал - предполагается, что контроллер стоит далеко - возле батареи.

wlad773 · 22.06.2014, 11:12

И снова всем привет. Вроде все получилось и МРРТ, и показания, и отчеты, и контроль заряда. Сей час провожу тестирование на маленьком АКБ, а вместо СБ блок питания последовательно с резистором 5 Ом. Но не отпускает идея сделать еще и повышающий преобразователь. Сдается мне что при снижении напряжения на СБ ниже 14.4в или даже 15В(если учесть падение на элементах), можно еще много энергии выдавить. Что Вы об этом думаете. Стоит ли использовать SEPIC? Как-то он мне не нравится.

mikaleus · 23.06.2014, 11:45

Можно использовать SEPIC, можно ZETA, можно Cuk.
Объединяет их то, что используются "сдвоенный" преобразователь.
SEPIC - повышающий - понижающий
ZETA - понижающий - повышающий
Cuk - повышающий - инвертирующий
Любая из этих конструкций интересна. Следует отметить, что КПД будет зависеть от качества используемых реактивных компонентов. И, если дроссель можно сделать достаточно добротным или использовать готовый, то выбор конденсаторов достаточно ограничен. Вообще-то для низких напряжений (10 - 35 В) рекомендуют керамику, но значения требуемых емкостей получаются десятки микрофарад с напряжениями до 50 В. Для керамики даже X7R следует выбирать рабочее напряжение конденсатора хотя бы на 50%, чем предельное напряжение в конденсаторе. Кроме того, ёмкость конденсаторов нелинейно зависит от напряжения. Для силовой электроники, которая оперирует токами несколько ампер, может привести к выходу из строя конденсаторов. В любом случае, для керамики допустимо только постоянное напряжение на обкладках (пускай пульсирующее, но постоянное).
Использовал повышающий для построения системы, с учётом того, что складывать напряжения лучше по высокой стороне.
Хотя, если использовать с одной СБ на один аккумулятор, то скорее всего Cuk будет предпочтительнее - меньше пульсации по входу и выходу, а при использовании трансформатора, можно получить напряжение и без инверсии.
Для описания методики расчёта ZETA от TI можно заглянуть в журнал SCANTI
http://www.scanti.com.ua/bulleten.php?v=211&p=37
http://www.scanti.com.ua/bulleten.php?v=211&p=42

wlad773 · 24.06.2014, 09:46

mikaleus, спасибо за подробное объяснение. Про ZETA даже не слышал. В принципе SEPIC и CUK одинаковые только разной полярности. Но все 3 требуют выходного диода. Проводил тесты пока на малых токах( до 0,3А) и то из-за диода КПД падает до 5%. А если учесть мою нелюбовь к моточным изделиям, сложностям к приобретению ферритов, да еще и высокие требования к конденсаторам, то я пожалуй остановлюсь на схеме с одним дросселем и двумя тр-рами. А нельзя ли приспособить мосфет вместо диода. Я бы нарисовал свою идею, но не могу вставлять картинки, может кто объяснит.

mikaleus · 24.06.2014, 10:23

По поводу MOSFETом заменить диод, то в большинстве синхронных преобразователей именно так и делают. Но при малых мощностях для заряда-разряда затвора MOSFETа тоже требуется некоторая мощность, которая также снижает КПД. Т.е. каждый режим (малой и большой мощности) требует разного алгоритма: для малых мощностей - лучше оставить диод Шоттки, для больших наверное лучше управлять MOSFETом.
Для подобных "гибридов" у Vishay есть серия MOSFET+Shottky= FETKY - низковольтный MOSFET (вроде уже есть до 100 В, когда смотрел было до 40 В) со встроенным Диодом Шоттки.

Вставлять картинки можно в расширенном режиме ниже окна введения текста:
"Дополнительные опции", там "кнопка" "Управление вложениями" - там появляется дополнительное окно, где следует выбрать файл (или ссылку на файл) и выбрать "загрузить".

wlad773 · 24.06.2014, 17:03

Вот такая у меня идея. Заменить диод полевиком. Наверно даже можно соединить затворы VT2 VT3 без драйверов и буферов. В режиме понижающего преобразователя на VT4 подается ШИМ, VT2-закрыт, VT3 открыт. В режиме повышающего преобразователя VT4 открыт, VT2 и VT3 работают в противофазе.

mikaleus · 24.06.2014, 17:18

На подобную идею можно посмотреть тут на стр. 17-19. В принципе на БТ, но основные методы расчёта изложены нормально.
Ну и наверное имеет смысл смотреть на datasheet контроллеров у TI, Onsemi, Fairchild

Yurkin2014 · 24.06.2014, 17:31

Сообщение от wlad773

Вот такая у меня идея. Заменить диод полевиком.

А что ж Вы VD1 оставили-то ? Надо его тоже заменить полевиком !