Hallo zusammen.
Für eine studentische Arbeit soll ich einen MPPT für einen
Thermogenerator bauen. Die Ausgangsspannung vom Generator variert, je
nach Verschaltung, zwischen 2V - 12V und damit soll jetzt entweder ein
Verbraucher gespeist oder eine Batterie geladen werden.
Das Grundprinzip des MPPT ist mir klar, durch Änderung der PWM wird
mittels eines Wandlers eine Widerstansanpassung gemacht, was dem TEG die
größt mögliche Leistung entnimmt. An der Eingangsseite des Wandlers
findet also eine Leistungsanpassung statt, während an der Ausgangsseite
eine Ausgangsspannung von konstanten 15V gewollt sind. Bei der Suche des
MPP wird der Duty Cycle D so weit verändert bis der MPP gefunden ist.
Die Veränderung von D führt jedoch auch dazu, dass sich die
Ausgangsspannung des Wandlers ändert und sich somit keine konstante
Ausgangsspannung von 15 V einstellt. Muss man demnach, zwischen Ausgang
Wandler und Verbraucher noch einen Spannungsregler, der mir das auf
konstante 15 V regelt, schalten, wie unten angedeutete
oder gibt es auch einen anderen Weg?
Wenn jetzt aber kein Verbraucher gespeist, sondern eine Batterie geladen
werden soll, dann stellt sich schon eine konstante Ausgangsspannung ein
in Höhe der Ladespannung der Batterie. Was sich jetzt ändert ist der
Ladestrom der Batterie, der ja auch gleichzeitig der Ausgangsstrom des
Wandlers ist. Dieser Strom wird kleiner, je weiter das Aufladen der
Batterie voranschreitet. Das bedeutet aber auch, dass der Duty Cycle des
Wandlers geringer wird und somit auch die Leistung, die ich dem TEG
entnehme, abnimmt bis sie irgendwann mal zu Null wird, was bedeutet,
dass die Batterie vollgeladen ist?
Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mir sagen könnt, ob meine
Gedankengänge richtig sind bzw. wenn ihr mich verbessern oder
zusätzliche Tipps und Anregungen geben würdet.
Robert Malle schrieb:> während an der Ausgangsseite> eine Ausgangsspannung von konstanten 15V gewollt sind
wozu brauchst du dann einen MPP wenn der Verbraucher gar nicht soviel
power haben will, dann musst du auch nicht liefern.
In diesem Fall wird es nur problematisch wenn du nicht genug liefern
kannst.
Robert Malle schrieb:> Wenn jetzt aber kein Verbraucher gespeist, sondern eine Batterie geladen> werden soll, dann stellt sich schon eine konstante Ausgangsspannung ein> in Höhe der Ladespannung der Batterie.
richtig.
Robert Malle schrieb:> Das bedeutet aber auch, dass der Duty Cycle des> Wandlers geringer wird und somit auch die Leistung, die ich dem TEG> entnehme, abnimmt bis sie irgendwann mal zu Null wird, was bedeutet,> dass die Batterie vollgeladen ist?
das kommt auf den Wandlertyp an und ja, wenn die Batterie den Strom
nicht will, weil voll, dann nimmt sie den auch nicht. Je nach
Batterietyp musst du aber aufpassen, dass du die Batterie nicht kaputt
machst.
klaus schrieb:> wozu brauchst du dann einen MPP wenn der Verbraucher gar nicht soviel> power haben will, dann musst du auch nicht liefern.> In diesem Fall wird es nur problematisch wenn du nicht genug liefern> kannst.
Erstnmal danke für deine Antwort Klaus. Das ist eine anforderung meiner
Studienarbeit. Einen MPPT mit Hilfe eines SEPIC Wandlers realisieren,
der mir zudem eine konstante Spannung von 15V liefer kann. Eine Idee war
es, so direkt ins PKW Netz einzuspeisen und die Andere war es die
Batterie vorher aufzuladen.
Robert Malle schrieb:> Einen MPPT mit Hilfe eines SEPIC Wandlers realisieren,> der mir zudem eine konstante Spannung von 15V liefer kann. Eine Idee war> es, so direkt ins PKW Netz einzuspeisen und die Andere war es die> Batterie vorher aufzuladen.
das mit den 15V direkt aus dem TEG wird nicht funktionieren, weil du
nicht weist wie viel die Last zieht und was dein TEG gerade liefern
kann. Man braucht also einen Puffer, d.h. Batterie, aus der die Last
gespeist wird.
Also entweder du machst einen MPPT (z.B. SEPIC) zwischen TEG und
Batterie, oder einen z.B. SEPIC zwischen Batterie und Last der auf 15V
regelt. Beides wird wohl nicht funktionieren mit nur einem SEPIC.
Ist ein bestimmter Strom gefordert, oder muß das Zeug einfach nur 15V
liefern bei so viel Strom wie gerade gebraucht wird/wie möglich?
Ich habe sowas letztens für Solarmodule aufgebaut. Ausgangslage waren
Dünnschicht-Panels (Leerlauf 62V, Vmp ca. 43V) die ein
48V-Batteriesystem aufladen sollen. Dabei rausgekommen ist ein
Vollbrückenflusswandler der zwischen 40 und 180V am Eingang frisst und
einfach auf 55V Ausgangsspannung (Ladespannung Batterie) regelt.
Gesteuert wird das von einem schnöden TL494. Mittels der beiden
Error-Amps werden Ein- und Ausgangsspannung überwacht. Sinkt die
Spannung am Eingang unter einen eingestellten Wert wird das
Tastverhältnis reduziert -> geringere Leistung wird übertragen. Steigt
die Spannung am Ausgang über einen eingestellten Wert wird das
Tastverhältnis reduziert -> geringere Leistung wird übertragen. Dadurch
steigt die Panelspannung ggf. bis zur Leerlaufspannung an, aber das tut
denen ja nicht weh. Der Wandler geht dann halt in den lückenden Betrieb.
Für das MPPT veränderst du halt die Referenzgröße für die
Eingangsspannungsüberwachung. Das greift ja ohnehin nur, wenn am Ausgang
die gleiche oder mehr Leistung aufgenommen werden kann, wie am Eingang
geliefert wird. Wenn die abgenommene Leistung geringer ist, würde die
Spannung steigen, und der Regler das Tastverhältnis zurückdrehen. In
diesem Fall ist die MPPT ohnehin außer Gefecht gesetzt.
Das sollte sich in dieser Form eigentlich auch auf Thermoelemente
anwenden lassen. Bei der geringen Spannung würde ich beim Übertrager
eher eine Primärwicklung mit Mittelanzapfung verwenden. Dann spart man
sich die High-Side Switches. Es braucht ja ohnehin noch Schalter die mit
2V halbwegs brauchbar arbeiten. Oder man muß sich erstmal noch eine
Hilfsspannung bauen - da wäre man dann wieder beim Sepic %-)
Die Regelung für so ein Teil sollte der verbaute µC mit machen können.
Rein vom Prinzip her müsste das auch mit einem Sperrwandler
funktionieren. Ich wollte aber die Ausgangsspannung galvanisch getrennt
von der Eingangsspannung haben.
Gruß, Deneriel
Hallo Robert,
wenn das Netz, auf welches Du sekundärseitig einspeist, keine Leistung
mehr aufnehmen kann, macht es dann Sinn, dem TEG noch mehr Leistung
abnehmen zu wollen? Das 14-V-DC-Bordnetz nimmt dann keine weitere
Leistung mehr auf, wenn seine Spannung die Spannungsgrenze erreicht hat.
Die einzige Möglichkeit wäre es, weitere Verbraucher zu zuschalten, also
z.B. je nach Jahreszeit Klimaanlage, Scheiben- oder Sitzheizung.
Die einzige Strategie, die Sinn macht, ist somit, in die Regelung Deines
Wandlers die sekundärseitige Spannung mit einzubeziehen. Sobald diese am
Limit ist, darf das Regelziel nicht mehr der primärseitige MPP sein,
sonden die maximale Sekundärspannung.
Grüßle,
Volker.
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