MPPTは最大電力点追従制御の略で、接続されたバッテリーがソーラーパネルから利用可能な最大電力を利用するように、ソーラーパネルモジュールからのさまざまな電力出力を最適化するように設計された電子システムです。

前書き

注：この投稿で説明するMPPT回路は、「摂動と観測」、「増分コンダクタンス」、「電流掃引」、「定電圧」などの従来の制御方法を採用していません......など...むしろここでは集中して、いくつかの基本的なことを実装してみてください。

ソーラーパネルからの入力「ワット数」が、負荷に到達する出力「ワット数」と常に等しいことを確認します。
「ニー電圧」は負荷によって乱されることはなく、パネルのMPPTゾーンが効率的に維持されます。

パネルの膝の電圧と電流とは：

簡単に言えば、ニー電圧は 「開回路電圧」 パネルのレベル、膝の電流は '短絡電流' 任意の瞬間のパネルの測定。

“電子部品とその機能 ”

上記の2つが可能な限り維持されている場合、負荷は動作全体を通じてMPPT電力を取得していると見なすことができます。

提案された設計を掘り下げる前に、まず、に関するいくつかの基本的な事実を理解しましょう。ソーラーバッテリー充電

ソーラーパネルからの出力は、入射する太陽光の程度と周囲温度に正比例することがわかっています。太陽光線がソーラーパネルに垂直な場合、最大量の電圧を生成し、角度が90度から離れるにつれて劣化します。パネル周辺の気温もパネルの効率に影響を与え、温度の上昇とともに低下します。。

したがって、太陽光線がパネル上で90度に近く、温度が30度前後の場合、パネルの効率は最大に近づき、上記の2つのパラメーターが定格値から外れると速度が低下すると結論付けることができます。

上記の電圧は、一般的にバッテリーの充電に使用されます。鉛蓄電池、これはインバーターの操作に使用されます。しかし、ちょうどソーラーパネルには独自の動作基準があります、バッテリーも少なくなく、最適に充電するためのいくつかの厳しい条件を提供します。

条件は、バッテリーは最初は比較的高い電流で充電する必要があり、バッテリーが通常の定格より15％高い電圧に達すると、徐々にほぼゼロまで下げる必要があります。

電圧が約11.5Vの完全に放電された12Vバッテリーが、最初は約C / 2レートで充電されると仮定すると（バッテリーのC = AH）、これによりバッテリーが比較的早く充填され始め、電圧が次のようになります。数時間以内に約13V。

この時点で、電流は自動的にC / 5レートに減少するはずです。これにより、バッテリーを損傷することなく急速充電ペースを維持し、次の1時間以内に電圧を約13.5Vに上げることができます。

上記の手順に従って、電流をさらにC / 10レートに下げることができます。これにより、充電レートとペースが遅くならないようになります。

最後に、バッテリ電圧が約14.3Vに達すると、プロセスはC / 50レートに低下する可能性があります。これにより、充電プロセスはほぼ停止しますが、充電がより低いレベルに低下するのは制限されます。

プロセス全体で、深く放電したバッテリーを充電します 6時間以内バッテリーの寿命に影響を与えることなく。

MPPTは、上記の手順が特定のソーラーパネルから最適に抽出されることを保証するために正確に採用されています。

ソーラーパネルは高電流出力を提供できない場合がありますが、それは間違いなくより高い電圧を提供することができます。

秘訣は、ソーラーパネルの出力を適切に最適化することで、より高い電圧レベルをより高い電流レベルに変換することです。

より高い電圧からより高い電流への変換、およびその逆の変換は、バックブーストコンバータを介してのみ実装できるため、革新的な方法（少しかさばりますが）は、インダクタに多くの切り替え可能なタップがある可変インダクタ回路を使用することです。タップは、変化する太陽光に応じてスイッチング回路によって切り替えられるため、負荷への出力は、太陽光に関係なく常に一定に保たれます。

この概念は、次の図を参照することで理解できます。

回路図

メインプロセッサICとしてLM3915を使用

上の図のメインプロセッサは IC LM3915 太陽光の減少に応じて、出力ピン配列を上から下に順番に切り替えます。

これらの出力は、フェライトシングルロングインダクタコイルのさまざまなタップに接続されたスイッチングパワートランジスタで構成されていることがわかります。

インダクタの最下端には、外部に構成された発振回路から約100kHzの周波数でスイッチングされるNPNパワートランジスタが接続されていることがわかります。

シーケンスIC出力に応答してICスイッチの出力に接続されたパワートランジスタは、インダクタの適切なタップをパネル電圧と100kHz周波数に接続します。

このインダクタの巻数は、IC出力ドライバ段によって切り替えられるときにさまざまなタップがパネル電圧と互換性を持つように適切に計算されます。

したがって、手順では、太陽の強度と電圧が低下している間、インダクタの関連するタップと適切にリンクされ、計算された定格に従って、指定されたすべてのタップでほぼ一定の電圧を維持します。

次のシナリオを使用して、機能を理解しましょう。

コイルが30Vソーラーパネルと互換性があるように選択されていると仮定します。したがって、ピーク日照時に、コイル全体を発振させるICによって最上部のパワートランジスタがオンになっていると仮定します。これにより、30V全体をコイルの両端。

ここで、太陽光が3V低下し、その出力が27Vに低下するとします。これは、ICによってすばやく検出され、上から1番目のトランジスタがオフになり、シーケンスの2番目のトランジスタがオンになります。

上記のアクションは、インダクターの2番目のタップ（27Vタップ）を上から選択し、インダクタータップを電圧応答に一致させて、コイルが減少した電圧で最適に振動することを確認します...同様に、太陽光電圧がさらに低下すると、それぞれのトランジスター関連するインダクタタップで「握手」して、利用可能な太陽電圧に対応するインダクタの完全なマッチングと効率的なスイッチングを保証します。

ソーラーパネルとスイッチングバック/ブーストインダクタの間の上記の一致した応答により、関連するポイントのタップ電圧は、太陽光の状況に関係なく、1日を通して一定の電圧を維持すると想定できます。

たとえば、インダクタが最上部のタップで30Vを生成し、その後に後続のタップで27V、24V、21V、18V、15V、12V、9V、6V、3V、0Vを生成するように設計されている場合、これらの電圧はすべて次のようになります。日光のレベルに関係なく、これらのタップで一定です。

また、これらの電圧は、パネル電圧よりも高いまたは低い電圧を達成するために、ユーザーの仕様に従って変更できることを忘れないでください。

上記の回路は、以下に示すようにフライバックトプージーで構成することもできます。