MPPT Regler - PWM Auflösung

Vielleicht noch eine Erweiterung meiner Frage:

Kann ich die Booststufe so auslegen, wie "üblich" und hier 
(https://www.ti.com/lit/an/slva372c/slva372c.pdf) beschrieben ist, oder 
muss ich da etwas dran ändern?

Hi und danke für die Idee,

ich würde das ganze aber gerne zum lernen mit einem Kontroller 
realisieren um es in der Schule vorzuführen. Finde ich interessanter als 
immer nur ein paar LEDs blinken zu lassen. :)

Newby schrieb:
> Mein MPPT des kleinen Panels liegt laut Aufdruck bei etwa 8V, und "raus"
> haben möchte ich gerne 12,6V für ein 3S LiPo Akkupack.

Also raus ehr 9...12,6V.

Und wenn dir berechnen zu viel ist, dann simuliere die Schaltung doch 
einfach.

Vincent H. schrieb:
> Puuh, dann bin ich leider raus, Programmieren ist nicht meine
> Stärke.
>
> Zu deiner Frage:
> Ich gehe allerdings davon aus das 8-bit vollkommen ausreichend sind.
> Lieber ein gutes Maß aus Frequenz, also mehr Abtastung und der Auflösung
> der PWM als vollkommen auf die Auflösung der PWM zu gehen und die
> Frequenz flöten zu lassen.
> 8 Bit sind ja immerhin 128 Schritte in die du deine Spannung "zerlegen
> kannst"
> Also 8V/128=0.0625V Schritte
> Das sollte genügen.

Das ist allerdings eine Milchmädchenrechnung. Das Tastverhältnis hängt 
ja nicht nur von der Spannung am MPP ab.

hinz schrieb:
> Und wenn dir berechnen zu viel ist, dann simuliere die Schaltung doch
> einfach.

Oh, damit habe ich noch weniger Erfahrung...

Michael M. schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> 8 Bit sind ja immerhin 128 Schritte...
>
> Wirklich?

Sind das nicht 256?

Vincent H. schrieb:
> Dementsprechend 8V/256=0,03125V

Okay... ich dachte, damit regle ich die Ausgangsspannung also 
11V/256Digis?

Lies dir doch mal durch wie man das berechnet:

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/aww_hilfe.html

hinz schrieb:
> Lies dir doch mal durch wie man das berechnet:

Ah okay, das löst meine zweite Frage. Aber die Erste nach der Auflösung 
ist damit noch nicht geklärt - oder ich seh es nicht :-/

Harald W. schrieb:
> Für solche Anwendungen ist Digitaltechnik schlechter als Analogtechnik.
> Insbesondere zum Laden von Li-Akkus wäre mir das zu gefährlich!

Ich habe hier auch noch eine alte Bleibatterie aus einem Maulwurfschreck 
(von meinem Opa). Die kann ich ja auch nehmen. 12V/5Ah

Newby schrieb:
> hinz schrieb:
>> Lies dir doch mal durch wie man das berechnet:
>
> Ah okay, das löst meine zweite Frage. Aber die Erste nach der Auflösung
> ist damit noch nicht geklärt - oder ich seh es nicht :-/

Berechne den Bereich des Tastverhältnisses. Wenn du darin etwa 30 
Schritte unterbringen kannst, dann reicht das gut. Du musst ja nicht das 
letzte Promille aus den Solarzellen quetschen.

Vincent H. schrieb:

> Das MPPT Protokoll kannst du ja im Controller umsetzen. Die Spannung die
> da raus kommt dann zu wandeln würde ich aber dem IC überlassen.

Ach wo, das kann so ein µC problemlos machen, nur sollte man seinem 
A/D-Wandler eine vernünftige externe Referenz geben.

Vincent H. schrieb:
> Du willst aber mit der PWM vom Controller den BoostConverter betreiben
> richtig?

Richtig, das war meine Idee. Wird ja so eigentlich auch immer gemacht... 
Zumindest in den Wandlern, die ich so im Netz gefunden habe die auch 
wirklich MPPT machen und nicht nur "PWM" drauf stehen haben. Bei 
letzteren fehlt immer die Induktivität. - Schön das es so coole 
Zerlegevideos im Netz gibt ;)

hinz schrieb:
> Ach wo, das kann so ein µC problemlos machen, nur sollte man seinem
> A/D-Wandler eine vernünftige externe Referenz geben.

Mein µC (STM32) hat einen 12Bit ADC und eine 2,048V oder einstellbar 
auch 2,5V Referenz. Hab vorher mal den ADC mit der Versorgungsspannung 
von 3,3V benutzt, was aber ordentlich gerauscht hat. Da musste ich immer 
mehr Werte als jetzt Mitteln um was sauberes raus zu bekommen...

Newby schrieb:
> Ah okay, das löst meine zweite Frage. Aber die Erste nach der Auflösung
> ist damit noch nicht geklärt - oder ich seh es nicht :-/

Gehn wir mal davon aus, dass dein Wandler bei ernsthaften Leistungen im 
kontinuerlichen Betrieb arbeitet. Mit der Formel von Schmidt-Walter 
kannst du dann angeben, wie das Verhältnis von Eingangs- zu 
Ausgangsspannung vom Tastgrad abhängt:

U_e/U_a = 1 - delta

Damit kannst du für deinen Aufbau (8V Modul, 12,6V Akku) ja erst mal 
einen Startwert für den Tastgrad festlegen. Dann kannst du berechnen, um 
wie viel sich das Spannungsverhältnis ändert, wenn sich der Tastgrad um 
1/256=0,4% ändert.

Mit dem niederohmigen Akku am Ausgang wird die U_a deines 
Aufwärtwandlers praktisch "fixiert" (auch wenn sich der Wert mit dem 
Ladezustand natürlich langsam ändert). Die Änderung in U_e/U_a schlägt 
sich also hauptsächlich in einer Änderung von U_e nieder (also in 
anderem Arbeitspunkt am Modul). Damit kannst du also delta_U_e berechnen 
und weißt, welche Schrittweite von U_e du erreichst und kannst selbst 
beurteilen, ob dir das für deinen MPP genau genug ist.

Achim S. schrieb:
> U_e/U_a = 1 - delta
>
> Damit kannst du für deinen Aufbau (8V Modul, 12,6V Akku) ja erst mal
> einen Startwert für den Tastgrad festlegen. Dann kannst du berechnen, um
> wie viel sich das Spannungsverhältnis ändert, wenn sich der Tastgrad um
> 1/256=0,4% ändert.

Also zum starten des Wandlers messe ich erst die Eingangsspannung und 
errechne mir daraus einen Startwert um die 12,6V zu erzeugen. Okay, das 
habe ich verstanden und kann ich auch nachvollziehen!


Achim S. schrieb:
> 1/256=0,4% ändert.

0,4% von der Eingangsspannung (also 0,03125V) oder die Ausgangspannung 
(0,04321V) oder vielleicht kombiniert? Also ändert sich die 
Ausgangsspannung um 1/256 Betrag der Eingangsspannung??

Tut mir leid, wenn ich mich so doof anstelle. Ich besuche zwar eine 
Technikerschule (11. Klasse) aber Regelungstechnik lernen wir da leider 
nicht :(

Als erstes wuerde ich da ein Programm schreiben, das eine Kennlinie 
durchfaehrt, so dass die Kennlinie auf einem x/y Oszilloskop dargestellt 
werden kann.
Mit einem Schalter wird spaeter auf den Programmteil MPP umgeschaltet. 
Dann waere auf dem Oszi schoen das Schwimmen um den optimalen 
Arbeitspunkt zu sehen.

Newby schrieb:
> Also zum starten des Wandlers messe ich erst die Eingangsspannung und
> errechne mir daraus einen Startwert um die 12,6V zu erzeugen. Okay, das
> habe ich verstanden und kann ich auch nachvollziehen!

Und welches Ergebnis für delta bekommst du dabei raus? Nehmen wir 
einfach mal an, es wären 33,33%=0,3333, damit wir mit konkreten 
Zahlenwerten arbeiten können.

Newby schrieb:
> 0,4% von der Eingangsspannung (also 0,03125V) oder die Ausgangspannung
> (0,04321V) oder vielleicht kombiniert? Also ändert sich die
> Ausgangsspannung um 1/256 Betrag der Eingangsspannung??

Weder noch: delta ändert sich um 0,4 Prozentpunkte. Du kannst delta in 
256 Schritten zwischen 0 (0%) und 1 (100%) variieren. Also: wenn du oben 
delta=0,3333 ausgerechnet haben solltest, dann nimmst du als nächsten 
Wert delta_neu = 0,3333 + 0,004 = 0,3373 an.

Mit diesem neuen Wert für delta gehst du jetzt wieder in die Formel von 
Schmidt-Walter. Damit kannst du zunächst mal ein neues Verhältnis 
U_e/U_a ausrechnen. Welche der beiden Größe (U_e oder U_a) sich dabei 
ändert, sagt dir die Formel erst mal nicht. Ganz genau genommen werden 
sich beide Größen kombiniert etwas ändern, aber die Änderung wird 
ungleich auf U_e und U_a verteilt sein.

Welche der Größen sich wie stark ändert hängt von den Innenwiderständen 
deines Moduls und deines Akkus ab. Bei einer normalen Auslegung ist der 
Innenwiderstand des Akkus vergleichsweise klein: um eine kleine 
Spannungsänderung hinzukriegen brauchst du eine große Stromänderung.

Der Innenwiderstand des Moduls (d.h. die Steigung seiner Kennlinie in 
der Nähe des MPP) ist dagegen bei normaler Auslegung vergleichsweise 
groß: die selbe Stromänderung (bzw. eigentlich ihr transformierter Wert) 
verursacht dort eine viel größere Spannungsänderung. Das bedeutet: wenn 
sich das Verhältnis U_e/U_a ändert, dann bleibt U_a dabei fast auf dem 
identischen Wert und die Hauptänderung ist bei U_e. Das hängt aber wie 
gesamt von deiner Systemauslegung ab. Du kannst immer auch Extremfälle 
konstruieren, wo diese Betrachtung nicht stimmt (also z.B. extrem viele 
Module parallel schalten und damit einen Mini-Popel-Akku laden. Bei der 
Konstellation müsstest du dir andererseits aber auch keine Gedanken zum 
MPP-Tracking machen.)

Deshalb tun wir für die Abschätzung so, als sei U_a konstant und 
berechnen, um wie viel sich U_e verändert, wenn delta sich um den 
kleinst möglichen Wert um den MPP herum verändert. Das gibt dir die 
Auflösung der Eingangsspannung die festlegt, wie genau du den MPP 
treffen kannst. Du wirst sehen, dass dabei nicht 0,4% rauskommen (auch 
wenn der Wert in der selben Größenordnung liegt).

Newby schrieb:
> Tut mir leid, wenn ich mich so doof anstelle. Ich besuche zwar eine
> Technikerschule (11. Klasse) aber Regelungstechnik lernen wir da leider
> nicht :(

Passt schon. Bisher ist auch noch gar nicht wirklich Regeltechnik 
gefragt sondern nur die Kombination der Berechnungsformel von 
Schmidt-Walter mit dem Hintergrundwissen über das Verhalten von 
Solarmodul und Akku.