Después de un par de fines de semana que aquí en Valencia salieron nublados, y no pude hacer los ensayos al aire libre necesarios, por fin luce el sol, y he podido trabajar en el proyecto de colaboración con la tienda IteadStudio. De hecho estas dos mañanas me han cundido bastante, y con la colaboración de mi novia, E. Fernández, he podido terminar el proyecto!! Esta mañana lo he montado todo, y lo he puesto a funcionar a pleno rendimiento, o por lo menos todo el pleno rendimiento que podía con la placa solar de 5W que dispongo, y que solo hacia medio día he conseguido obtener una potencia cercana a la nominal.
El proyecto, como todos sabéis consistía en la realización de un cargador de baterías que funcionara con energía solar. Este cargador de baterías, mediante un algoritmo de búsqueda del máximo punto de potencia, obtiene la máxima potencia que puede dar la placa solar y la mantiene, de forma que no se desperdicia energía. Además del convertidor de potencia, el sistema gestiona una página web en la cual podemos ver los parámetros de salida del convertidor, y el estado de este.
En la imagen se pueden ver los componentes del proyecto, que son de izquierda a derecha, la placa Iteaduino Due con la Ethernet shield para la comunicación ethernet, lo siguiente es la etapa de potencia, que como ya dije se trata de una fuente SEPIC, abajo de esta se ve la fuente de alimentación que coge energía de la batería para alimentar el circuito, arriba de la etapa se ve el sensor de corriente, por último a la derecha de la imagen se ve la batería que queremos cagar. Aunque en la imagen no se ve, hay una resistencia de 150 ohmios en paralelo con la tensión de entrada, y esta resistencia es necesaria ponerla por un error en el diseño de la fuente SEPIC, y es que el driver del MOSFET se alimenta desde este punto, y admite una tensión máxima de 15 voltios, mientras que la placa solar, sin carga puede llegar a dar hasta 20 voltios, Con esta resistencia en paralelo nos aseguramos de que esa tensión nunca supere los 15 voltios,en cambio estamos perdiendo potencia. También he puesto una resistencia en paralelo con los bornes de la batería, de forma que se simula un consumo externo. Esta resistencia no es necesaria en el funcionamiento normal, pero si la batería esta muy cargada, o muy descargada es recomendable ya que estabiliza la tensión de salida.
En general el funcionamiento del sistema es bastante bueno, aunque debido a que las corrientes de carga son pequeñas, nunca superiores en el ensayo a 50mA, el sistema no lee bien la corriente y oscila, pero en ensayos con más potencia, con corrientes superiores a 100mA, el sistema no oscila, y este problema se resuelve.
En cuanto al funcionamiento del Iteaduino Due, es muy bueno. Hasta ahora solo había trabajado con las placas Arduino UNO y MEGA, y he de decir que el salto que hay hasta las nuevas DUE es muy grande. En cuanto a la placa Iteaduino DUE su funcionamiento es muy bueno.
En el siguiente vídeo podéis ver el funcionamiento final del proyecto:
Todo el proyecto será de código abierto y lo podéis encontrar en el siguiente repositorio de GitHub.
Esto es todo, por ahora, respecto al cargador de baterías. Quiero dar las gracias a Iteadstudio por haberme dado la oportunidad de conocer más a fondo sus productos y facilitarme el material del que disponían para poder realizarlo.
IteadStudio
Proyecto muy interesante y por lo visto funciona muy bien.
ResponderEliminarYo también estoy en un proyecto similar pero con un panel de 36Voc y unos 5.5Asc (desconozco los detalles exactos ya que las compre sin la hoja de dato).
El panel la uso para cargar baterías de 12v con un reductor buck controlado por PIC con un rendimiento aproximado de 90%.
El único problema que creo que tengo es que la potencia máxima que le he podido sacar al panel son unos 105w, 24v 4.3A con duty de 50%. Del buck salen mas de 7A.
Es adecuado un buck para usarlo con paneles solares para cargar baterias?
Crees que al panel se le puede extraer mucho mas de 105w?
Creo que el problema es que el panel y la bateria lo separa solamente un inductor (+ switching mosfet), haciendo que el voltaje de panel intente acomodarse al de la batería.
Quizas se solucione colocando un boost antes del buck.
Te agradeceria si me iluminas el camino.
Gracias.
Hola Nestor, los valores que me estas diciendo, 36Voc y 5,5Asc no se corresponden con el punto de máxima potencia, sino con los valortes maximos que puede dar el panel por separado. Los 36 voltios los puede dar en circuito abierto, es decir, con una corriente de 0 amperios, igual pasa con la corriente, que es la que puede dar en corto circuito, es decir con 0 voltios de salida, nunca puedes obtener 36 x 5.5 = 198 vatios. Para obtener la potencia máxima del panel, debes fijarte en los valores Vmp e Imp, y multiplicándolos te saldrá la potencia máxima del panel.
EliminarEn cuanto a lo que comentas de que la tensión del panel intenta ajustarse a la d ela bateria no es cierto, de hecho para eso se pone el regulador. Eso sucedería si conectas el panel directamente a la batería, pero en ese caso no estarías obteniendo la máxima potencia.
¿Que valores aparecen en las características como Vmp e Imp?
Gracias por pasarte!
Un saludo.
Gracias por responder.
EliminarEl panel en realidad es casera echa con 64 celdas de 15cm*15cm. La compre en una caja que dice 4w, polycristalino. Buscando información por el modelo he llegado a un sitio chino pero solamente dice 4W 7A 0.57v
Los 4w creo que son falsos. 0.57v es el voltaje que obtengo en vacío y los 7A no lo obtengo ni en cortocircuito apuntando al sol directo. Lo máxima corriente obtenida en esa condición en mediodía fueron 5.5A.
Las pruebas las hago desde Buenos Aires, Argentina. No se si eso justifica la poca potencia obtenida.
El buck consta de un diodo schotky en la entrada, shunt 0.07ohm (para medir corriente y potencia de panel), 100uf, irf9530, schotky, toroide 150uHy,1000uf, batería.
El ciclo de trabajo lo tengo fijado en 50% a 50KHz que creo que es la que rinde generalmente bien. En esa condición obtengo del panel aproximadamente 24v 4.3A.
Ajustando el ancho (manualmente por falta de algoritmo por ahora) obtengo entre 5% y 10% mas potencia.
Lo del voltaje de panel que intenta ajustarse a la batería lo dije porque cuanto mas aumentaba el ancho, mas se acercaban esos voltajes.
No se si tiene alguna relación pero quizás un buck no sea adecuado para esto porque hay solamente un inductor entre el panel y la batería. Al SEPIC
le veo mas aislado en ese sentido.
He aprendido mucho con tu blog así que va directo a mis favoritos.
Saludos.
Hola de nuevo, lo que comentas de que al aumentar el ciclo de trabajo, las dos tensiones se van igualando es cierto, la explicación es que cuanta más corriente le pides al panel, menos tensión puede darte, ahora bien, ¿cual serie al punto mínimo de tensión que puede darte el panel?, pues seria una tensión igual a la de la batería, que se correspondería con una corriente de 0A, y un ciclo de trabajo del 100%, es decir, la tensión de entrada es la misma que la de salida.
EliminarYo en tu lugar haría una test al panel para intentar averiguar que valores son los nominales. La prueba seria la siguiente, conectas el sistema de forma que puedas variar tu manualmente el ciclo de trabajo, bien con un potenciometro, o bien con 1 pulsador. Empezando desde un ciclo de trabajo del 0%, en ese momento tu panel deberia dar la tensión Voc, a partir de ahí vas aumentado el ciclo de trabajo manualmente, veras como la corriente empieza a aumentar, y la tensión empieza a disminuir, aunque su producto, la potencia, aumentará. Si sigues aumentando el ciclo de trabajo la potencia aumentará hasta un valor, y a partri de ese valor empezará a disminuir, ese punto será tu máxima potencia, y esa tensión y corriente tus valores en el punto de máxima potencia. Si esto lo haces un dia muy soleado, y con un indice UV alto, puede que esa sea la máxima potencia del panel, aunque esto es complicado... De esa forma podrás caracterizar de forma experimental el panel.
Me alegra que el blog sirva a la gente. Gracias!!
Un saludo.
He armado el regulador para que deje un log de potencia, duty, hora y esas cosas en la pc y con el duty fijo a 50%, un dia soleado, la potencia era promedio de 88w durante 8hs. Potencia máxima de 110w~115w en mediodía.
ResponderEliminarHe armado el algoritmo seguidor de máxima potencia guiándome de este blog pero estos últimos 2 dias ha estado lloviendo y viendo el log, la producción fue pésima... pero sorpresa! Hoy a las 11:30 se ve que ha salido el sol durante 5 minutos generando 25v 6A y una potencia de 150w!!! 30% mas que mi producción record y ni siquiera fue un día soleado ni hora pico!
Estoy sorprendido y me muero por verlo en acción un día soleado.
Vaya que sorpresa!!, con ese panel podrás cargar baterías bastante grandes. Me alegro! Espero cuentes tus avances ;).
EliminarUn saludo.
Pablo.
Hola, sigo avanzando con mi regulador solar pero ya van una semana de días sin sol...
ResponderEliminarHe visto que para hacer pruebas has usado una fuente y me veo con la necesidad de armarme una. Mi idea es algo asi:
https://dl.dropboxusercontent.com/u/26279561/Regulador-Tension-Corriente.png
El esquema es bastante simple, LM317 con transistor auxiliar y regulador de corriente sensando el voltaje de la resistencia. .
Crees que una fuente de este tipo tiene un comportamiento similar a los paneles solares?
Gracias.
Hola Nestor! las pruebas que yo hice yo las di por válidas ya que de lo que se trataba era de que el sistema obtuviera el punto de máxima potencia, y para eso si que nos sirve, pero el comportamiento no es el mismo, ya que con la fuente podriamos obtener 0 voltios y toda la corriente, cosa que con un panel es imposible... pero para hacer pruebas yo creo que si que debe servir.
EliminarUn saludo!!
Luego de 3 semanas nublados, por fin ha salido el sol un día entero para hacer pruebas!
ResponderEliminarOcurre algo raro con la potencia extraída del panel. Resulta que los días sin nube le extraigo unos 115w alrededor del mediodía pero los días nublados con la salida eventual del sol, genera entre 140 y 160w hasta que vuelve a nublarse.
Tengo 3 sospechas.
Temperatura de panel: El panel se encuentra a bajas temperaturas por las nubes, mejorando el rendimiento en la eventual salida del sol.
Nubes generadoras: El panel recibe los rayos del sol, y también de las nubes blancas alrededor del sol. Se suma los rayos de las nubes y del sol.
Regulador con componentes al limite: La potencia máxima fueron 160w 6.6A. Los días con sol anda alrededor de 115w durante 4 horas.
Los componentes usados en el buck son, mosfet N irfz44n (+ bootstrap), schotky de 20 y 30A sacadas de fuente atx y un inductor de 150uHy.
A 115w con el cooler al máximo, los componentes se encuentran fríos pero no mejora la extracción. Cuando le estaba extrayendo los 160w, se sentía olor a flux quemado por la alta temperatura (olvide encender el cooler) pero le estaba sacando buena potencia.
El algoritmo de máxima potencia creo que funciona bien ya que ajusta el duty automáticamente.
Antes de saltar a 160w, el duty se encontraba a 40% y cuando salio el sol, el duty había aumentado a casi 60%.
Que opinas?
Hola Nestor!,
EliminarEn el parámetro que me fijaria yo no es en la potencia máxima, sino en la energía generada, que en los dias de sol ha de ser muy superior. En cuanto a la potencia máxima, he estado viendo algunos datasheets de paneles comerciales montados, por ejemplo los Blue Solar de Victron Energy (http://www.victronenergy.com.es/upload/documents/Datasheet-BlueSolar-Monocrystalline-Panels-ES.pdf), y estos tienen una pérdida de potencia máxima de 0.48%/ºC. Si tu panel es de 160W, pierdes 0,7W por grado, suponiendo un incremento de 30 grados en el panel cuando sale el sol son 23w menos. reoi recordar que me dijiste que el panel solar lo montaste tu con celdas ¿cierto?, por lo que seguro que las perdidas son mayores. Ahora bien, si esta es la causa del problema, observarás los dias de sol que la potencia máxima del panel disminuye conforme van pasando las horas, puedes hacer la siguiente prueba, mide la potencia máxima al principio de poner el panel, y mides la temperatura del panel, al cabo de un par de horas, vuelves a hacer las mismas medidas, y si es eso lo que ocurre veras que la temperatura ha aumentado (obvio) y la potencia ha disminuido... Sería interesante ver estos datos.
Cuando sale el sol es normal que el ciclo de trabajo aumente, ya que el panel puede sacar más potencia, así que en principio tu algoritmo MPPT funciona perfectamente.
Un saludo!
Hola pablo, estoy desarrollando una interfaz gráfica con C# para controlar 4 sepic en paralelo y graficar curva caracteristica y potecia ademas del mppt, tengo un problema con los sepic al ponerlos en funcionamiento al cabo de 40 o 50 minutos de activa un magnectotermico que he colocado por seguridad. los controlo con 4 señales pwm defasodos cada 10us,20us y 30us.
ResponderEliminaren esa lapso trabaja bien hace lo que quiero que esbajar el riple de la corriente de salida, pero no imagina por que no continua trabajando.
te agradecería tu opinión
GRACIAS
Hola richard, no entiendo bien el porqué de ese desfase, es decir, si controlas 4 sepic en paralelo, controlas cada uno por separado, no es así?, en cuanto al magnetotermico,¿donde lo has colocado?, luego, si quieres bajar el ripple de corriente, lo que has de hacer es aumentar el valor de la inductancia de la bobina, con unas bobinas de unos 470uH o 1mH, conmutando a una frecuencia de unos 30 a 50 khz, el rizado de corriente es mínimo.
EliminarUn saludo y gracias por pasarte!
hola Nestor podrías colaborare con tu proyecto es que estoy realizando unos similar y necesito una guia ya con programacion realizada te lo agradeseria
ResponderEliminar