Tema: Un regulador MPPT DIY barato ?

Ya lo he pensado varias veces y hoy lo ha vuelto a preguntar el compañero maxlinux2000 en el foro:
No se puede construir un regulador MPPT con un convertidor DC-DC barato más un regulador PWM barato?

Me explico: Pongamos tener una placa de 230Wp con 60 células (Vmp=30V, Imp=7.7A) y un regulador PWM barato (~10 euros), para un sistema a 12V
- Si conecto la placa directamente al regulador PWM, me entregará solo ~110Wp reales
- Si intercalo un convertidor DC-DC entre placa y regulador PWM y ajusto la tensión en salida del convertidar a 16V, el PWM podrá realizar todas las fases de carga, ecualización incluida. Si la tensión de carga media es de 13.5V, la potencia entregada por la placa será de 230Wp * 13.5V / 16V = 194Wp; y si suponemos un rendimiento de 0.92 para el convertidor, serán ~180Wp reales
- Creo que un regulador MPPT de los buenos no entregaría mucha más potencia

El convertidor se configura en CV a 16.0V en salida; creo que los 16V son estables, aunque la tensión de entrada (la de la placa FV) varíe entre 24V y 30V, digamos
Un convertidor DC-DC de 20A se encuentra por menos de 10 euros en Aliexpress, por ejemplo; si lo monto sobre un buen disipador, debería funcionar sin problemas, creo

Esta solución me parece interesante para sistemas pequeños a 12V, hasta 1000Wp en placa

Qué opinan los entendidos?

Sin ser entendido, no lo veo. Ten en cuenta que no tenemos tensión fija en la placa. Creo que haría continuos "trip" de tensión.

Iniciado por Gabriel 2018

Sin ser entendido, no lo veo. Ten en cuenta que no tenemos tensión fija en la placa. Creo que haría continuos "trip" de tensión

Pensaba que un convertidor DC-DC mantiene la tensión en salida constante, aúnque la tensión en entrada varíe ?

Y si no fuera el caso, se podría ajustar la salida del convertidor a 18V. Entonces, si la tensión de la placa varía entre 24V y 28V, en salida tendríamos entre 16V y 20V, más o menos; buena tensión para el regulador PWM. La cosecha sería un poco menos, pero no mucho

Hacer un MPPT de 20 A tiene su dificultad, aunque no es algo imposible, sobretodo si es de 20 A a 12 V. Si tenéis interés podemos hacer un listado de lo que haría falta.

Iniciado por Gabriel 2018

Si tenéis interés podemos hacer un listado de lo que haría falta.

Vale, hacer un regulador MPPT "de verdad" DIY me parece muy interesante
Pero qué me contestas a mi post #3? Es que el concepto "convertidor DC-DC + regulador PWM" me parece una opción muy sencilla, sobre todo para los que no son tan hábiles con el soldador

Iniciado por el_cobarde

Ya lo he pensado varias veces
No se puede construir un regulador MPPT con un convertidor DC-DC barato más un regulador PWM barato?

Y yo tambien...(que raro).
Al final un mppt, es lo que tiene en su entrada, no?
Poniendo un buen condensador en entrada.(para alisar un poco las fluctuaciones)
Hasta cambiar el potenciometro del dc/dc por unas resistencias fijas, con una llave 2 posiciones (15v/16v a peticion).
Que sea pwm o mppt, tambien tienen que apañarse cuando hay nubes intermitentes.
Y sin nubes, mas facil.
Al final, lo interesante seria solo adaptar (copiar) la parte anterior, (Buck) no la parte posterior (pwm), con el precio que tienen !!!!

Iniciado por briko

Al final un mppt, es lo que tiene en su entrada, no?

Yo diría que sí. Lo que no sé, es a qué tensión trabajaría la placa? En su MPP? En caso afirmativo - por qué?

Posiblemente sea una buena combinación, juntar un convertidor DC-DC con un MPPT de los que llamamos "falsos", que solo admiten tensión de entrada poco superior a la de batería. Con el convertidor se ajustaria la tensión de entrada al regulador y éste haría el barrido V-I para que la placa encuentre su MPP y trabaje a esta tensión

Xdddddd me rio por no llorar pero bueno en la vida hay que ser optimistas i ayudar.

Los buck pueden trabajar en 2 modos, malla abierta i malla cerrada.

En malla abierta la tension de salida siempre va a ser proporcional a la de entrada.

En malla cerrada existe ralimentacion. Realimentacion es coger una variable i ajustar el conversor para tener esa variable constante. Hay cuatro prjncipales, tension de entrada, de salida, corriente de entrada i de salida.

Por ejemplo los buck comerciales de uso comun trabajan en malla cerrada con realimentacion de la tension de salida. Osea monitorean la tension de salida i ajustan el conversor para mantenerla constante. Los mppt durante la fase de mppt o bulk funcionan con realimentacion de la potencia de entrada para mantener la tension entrada o del panel fija en vmppt. En las otras fases usan realimentacion de la tension de salida para mantener fija la tension de la bateria. Cargadores de bateria llamados de corriente constante lo mismo pero realimentan con el valor de la corriente de salida. Hay cargadores de baterias de litio que funcionan en temperatura constante realimentando con la temperatura de la bateria.

Un buck comercial se le puede controlar con un microcontrolador. Se le quita la realimentacion de la tension de salida i se le engancha a la salida analogica del microcontrolador. Con el microcontrolador monitoreas tension i corriente de entrada i tension de salida i puedes implementar las 4 fases de carga, usando algoritmo mppt en el microcontrolador.

Para aprender se puede usar este proyecto con arduino:

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version-3.0): 42 Steps (with Pictures)

Si se quiere montar algo de alta calidad, eficiencia, potencia i facil de montar con conocimientos de electronica medios solo leer este datasheet:

http://www.linear.com/docs/44157

No se puede construir un mppt con un buck i un pwm solamente porque mppt es un un algoritmo no un tipo de conversor i sin alguien comandando el agoritmo es imposible.

Iniciado por Pidjey

Xdddddd me rio por no llorar ...

Haces bien! Siempre es mejor reir que llorar ...

Iniciado por Pidjey

No se puede construir un mppt con un buck i un pwm solamente porque mppt es un un algoritmo no un tipo de conversor ...

Tienes toda la razón. No debería haber llamado "regulador MPPT" a lo que me refiero; hubiera sido mejor llamarlo "regulador buck"

Un regulador MPPT "de verdad" tiene dos funciones importantes para nosotros:
- Reduce la tensión de las placas FV -que debe ser más alta que la de ecualización- a la que necesita la batería en cada fase de carga
- Hace trabajar las placas en su MPP, que varía según las circunstancias - con un algoritmo de barrido I-V
- También hay reguladores MPPT "falsos" que no saben reducir la tensión, solo tienen la segunda función (el barrido I-V)

Está claro, que combinando un buck con un regulador PWM, solo se consigue la primera función: Se pueden conectar placas o strings con Vmp alta a baterías de tensión más baja - sin desperdiciar mucha potencia

En mi post #7 he puesto otra opción: Un buck más un regulador MPPT "falso" (que son baratos)
Con esta combinación, se podrían conseguir las dos funciones de un MPPT: a) reducir la tensión y b) el barrido I-V

La ventaja, en comparación con un MPPT "de verdad", es el precio: 10 euros (buck) + 20 euros (MPPT falso), en vez de 80 euros
El inconveniente es, que los convertidores buck baratos solo sirven para batería de 12V con 1 placa de 60 células

Iniciado por el_cobarde

mi post #7 he puesto otra opción: Un buck más un regulador MPPT "falso" (que son baratos)
Con esta combinación, se podrían conseguir las dos funciones de un MPPT: a) reducir la tensión y b) el barrido I-V

No estoy muy seguro pero cuando he visto a la gente abrir los mppt falsos chinos son pwm corrientes. Aparte, el algoritmo mppt tiene que ir antes del buck para que la salida del panel sea a vmpp. Depues del buck no haria nada porque el buck ya le estaria haciendo trabajar al panel en una tension incorrecta. Aparte barrido i-v es un tipo de algoritmo mppt, quizas el menos comun, normalmente se usa solo de apollo para cuando hay nubes. Los mas comunes son perturb and observe i incremental conductance. Si miras el que puse antes el de arduino era perturb and observe, i el de linear tambien aunque si que es cierto que usa barrido como apoyo i esporadicqmente. Barrido es raro de ver porque tiene eficiencia menor.

Pero a lo que iba que me lio, esto tiene que ser hecho en lo que esta justo en la salida del panel. Lo que si se puede hacer es un conversor con mppt i despues un buck.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ahora que lo pienso, no se puede hacer mppt din aumentar o reducir tension.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ahora que lo pienso, no se puede hacer mppt sin aumentar o reducir tension.

Iniciado por Pidjey

No estoy muy seguro pero cuando he visto a la gente abrir los mppt falsos chinos son pwm corrientes

Creo que no son PWM corrientes. Tienen los componentes necesarios y el algoritmo para buscar el MPP, pero solo en un margen de tensión reducido. Les falta el convertidor buck para reducir la tensión de placas

Iniciado por Pidjey

... el algoritmo mppt tiene que ir antes del buck para que la salida del panel sea a vmpp

Creo que no es necesario. Cualquier algoritmo de encontrar el MPP varía la tensión, buscando la intensidad máxima. Esto funciona igual antes o después del buck, es decir, a tensión más alta o a tensión más baja en la entrada FV del regulador

Iniciado por Pidjey

barrido i-v es un tipo de algoritmo mppt, quizas el menos comun ... Los mas comunes son perturb and observe i incremental conductance

Al decir "barrido I-V" he generalizado, refiriéndome a lo dicho: Todo algoritmo MPPT varía la tensión, buscando la intensidad máxima
Igual hubiese podido decir "algoritmo que busca el MPP"

Iniciado por Pidjey

Lo que si se puede hacer es un conversor con mppt i despues un buck

Vale, esto sería otra opción más; pero no la veo ventaja

Iniciado por Pidjey

Ahora que lo pienso, no se puede hacer mppt sin aumentar o reducir tension

De acuerdo; lo dicho: Todo algoritmo MPPT varía la tensión, buscando la intensidad máxima

Sin hacer cálculos y asumiendo que con nubes no irá bien, con un transistor y un condensador y algún biestable, previos a la entrada del Buck, quizás puedas hacer algo. Se trataría de mantener la placa dentro de rango de voltajes.

Iniciado por Gabriel 2018

Se trataría de mantener la placa dentro de rango de voltajes

Entiendo. Pero una placa con 60 células - no tendría la tensión dentro del rango que admite el buck, sin hacer nada?
Vmp estaría entre 24V y 30V y Voc no pasaría de 36V - y estos bucks baratos admiten hasta 40V

Si los bucks baratos son del tipo "malla abierta", según dice Pidjey en su post #8, la tensión en salida al regulador también será variable. Si ajustamos el buck a 15V en salida, teniendo 24V en entrada, el rango en salida será de 15V a 20V, más o menos, que sería muy aceptable para la entrada de un regulador PWM, conectado a batería de 12V

A ver si con un ejemplo centramos el tema. Compramos un Buck y para empezar, trabaja hasta tensión de flotación, digamos 13.6 V. Cogemos un Buck con un ciclo te trabajo del 50% por hacer números redondos. Ajustamos el Buck a esa tensión y a una I máxima de 15 A, por ejemplo. A las 10 de la mañana, en Bulk, el Buck va a intentar meter esos 15 A. Qué ocurre si la I del panel es inferior a 7.5 A?

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Por ejemplo, si a este del link le cambiamos el potenciómetro de corriente por uno digital, quizás se podría hacer algo, junto con lo del condensador y transistor.

Iniciado por Gabriel 2018

A ver si con un ejemplo centramos el tema .... Compramos un Buck ... I máxima de 15 A ... Qué ocurre si la I del panel es inferior a 7.5 A?

Yo creo que uno de estos bucks con CV y CC no tendría problemas. Pongamos configurar la tensión a 13.6V (CV) y la intensidad a 15A (CC). Yo pensaba, que si la fuente (la placa) está a la tensión correcta, pero entrega menos intensidad -por ejemplo solo 3A- el buck estará a 13.6V en salida y entregaría toda la intensidad que le viene de la placa, en el caso del ejemplo ~6A (3A a ~27V son ~6A a 13.6V). Cuando la placa entregaría más intensidad, el buck nunca superaría los 15A en salida

Creo que para lo que quiero, bastaría un convertidor buck con solo CV - sin opción de CC. Éste creo que sí entregaría la intensidad - y toda la intensidad- que le entra de la placa. Quizá sea la mejor opción ...

Es así o me equivoco?

Si sólo controlas por tensión el reductor va a intentar meter toda la intensidad que pueda, para mantener la tensión objetivo. Lo veo ingobernable, pero por probar no se pierde mucho la verdad.

Iniciado por Gabriel 2018

Si sólo controlas por tensión el reductor va a intentar meter toda la intensidad que pueda ... por probar no se pierde mucho la verdad

Vale, gracias. A ver si el compañero maxlinux2000 lo prueba - sería interesante

Me explique bastante mal. Un conversor con mppt lo que hace es trabajar en el punto mppt de la curva I-V a lo que tiene la entrada. Si conectas panel - buck - mppt, el mppt hara trabajar al buck en su punto mpp. La curva I-V de salida de un buck es una recta linear por lo que en el fondo va a encontrar el mpp haciendolo trabajar a maxima potencia. Por eso no se usa mppt en todo conversor, porque en un buck normal ya sabes donde esta el mpp. No como en hn panel. Este buck a su vez por no tener entrada mppt va a hacer trabajar al panel en una tension no vmpp. Por tanto no has conseguido nada. lo primero debe ser un conversor con entrada mppt para hacer trabajar al panel a su tension optima. Depues como si pones un inversor como los inversores de red o lo que te de la gana.

Por la ventaja de poner un conversor mppt despues del panel i antes del buck es que es la unica manera de tener un controlador mppt. Aunque miento, con un buck en malla abierta si funcionaria alreves porque el buck en el fondo funcionaria transparente, osea por ejemplo vo = vi/2 siempre. Pero no se venden bucks en malla abierta porque nadie quiere un conversor que varie la salida al variar la entrada. I necesitarias un segundo buck o boost con entrada mppt.

No creo que los mppt falsos tengan ningun algoritmo mppt ya que sin un conversor buck en este caso es inutil. El algoritmo mppt hace trabajar la entrada a la tension vmpp i la salida a la de la bateria, pero si no tiene como variar la tension de entrada para que sirve el algoritmo. Es mas la mayoria de algoritmos encuentran el vmpp variando la tension de entrada.

Yo creo que la unica manera de hacer un mppt con un buck comercial es como dije. Arrancarle la realimentacion de tension de salida, conectarsela a un mcu, monitorear tension i corriente de entrada para la fase mppt, i monitorear tension de salida para las otras fases i con el mcu controlar el buck. Con eso tendrias un mppt de verdad.

En el proyecto ese de arduino se ve claramente como controlar un buck con entrada mppt i creo que basandote en ese lo montarias facil. Con tiempo recomendaria a montarlo entero, ya qje hasta lo suelda en placa de agujeros.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

I barato seria porque con buck, un mcu, algunos resistores i poco mas tendrias un mppt como los de las tiendas

Vale. Entiendo que los convertidores buck son de malla cerrada y que la realimentación de tensión de salida impide la variación de tensión que necesita un regulador MPPT instalado aguas abajo, para encontrar el MPP. Es decir, el regulador MPPT (falso) sería inútil, porque no podría buscar ni encontrar el MPP de la placa

Entonces queda la opción del principio: Un convertidor buck de malla cerrada, con 16V fijos en salida (CV), posicionado entre placa de 60 células y regulador PWM barato. El regulador siempre vería 16V en entrada, que sería ideal para batería de 12V

La pregunta es: A qué tensión trabajaría la placa? Cerca de su MPP? Daría más cosecha que conectada directamente al regulador?

Idea: Si el buck tiene CC, puesto en 13A a 16V (208W), supongo que la placa intentaría entregar 6.9A a 30V, que prácticmente corresponde al MPP de una placa de 210Wp con 60 células
Con una placa de 180Wp 60c deberíamos configurar el buck a 16V y 11.3A; con placa de 250Wp 60c a 16V y 15.6A
Estoy en lo cierto o me equivoco?


Nota: Sé que esto no sería un regulador MPPT, más bien un "regulador buck" - pero algo es algo

Iniciado por Pidjey

No creo que los mppt falsos tengan ningun algoritmo mppt ya que sin un conversor buck en este caso es inutil

Yo creo que sí tienen algoritmo MPPT, por lo menos algunos de los "falsos". Por ejemplo el del link, las últimas fotos, imágenes #9 y #10
https://www.aliexpress.com/item/LCD-...705140248.html

Lo del pwm tras el Buck no lo veo tampoco.

Iniciado por Gabriel 2018

Lo del pwm tras el Buck no lo veo tampoco

Por favor, explica un poco el porque no lo ves ... y donde estoy equivocado

En un PWM, la intensidad está acotada por la Isc de los paneles. Si pones un PWM entre el Buck y la batería, la intensidad no está acotada.

Iniciado por Gabriel 2018

En un PWM, la intensidad está acotada por la Isc de los paneles. Si pones un PWM entre el Buck y la batería, la intensidad no está acotada

Y qué más da? No lo entiendo, sorry
El buck no entregará más intensidad de la configurada en CC; la intensidad del regulador PWM estará acotada por este valor ...

Sí y no. El Buck tendrá algún condensador a la salida y si colocamos una llave entre el Buck y la batería, al cerrar el circuito es posible que la intensidad supere la de control.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Y un MOSFET casca en cuestión de microsegundos

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Y peor aún puede ser detener bruscamente la intensidad que fluye por el inductor del Buck...