Цитата:

В статье описан главный элемент имитатора солнечной панели – формирователь опорной вольтамперной характеристики (ВАХ). Подробно рассматривается конструкция формирователя ВАХ и результаты тестирования.

Подробнее: Формирователь опорной вольтамперной характеристики для имитатора солнечной панели

Добрый день, коллеги-ученые!

Сам интересуюсь подобным вопросом, но пока я еще так глубоко не копал.

Есть вопросы.

Непонятно практическое назначение этого имитатора. Как с его помощью можно отлаживать контроллеры с ТММ? Его как можно подключить напрямую к контроллеру? Но тогда у него должны определенные параметры: выходное напряжение, максимальный выходной ток и т.п. Но матрицу 40 х 40 мм вряд ли подключишь напрямую к 100-ваттному контроллеру.

На рисунке 5 у вас показан сравнительный анализ чувствительности фотоприемника и солнечной панели. Но там, во-первых, никаких цифр нет, во-вторых невооруженным взглядом заметна большая разница в спектральной чувствительности солнечной панели и фотоприемника.

"Спектр излучения осветителя типичен для любого белого светодиода с цветовой температурой 4000 К."
Неужели все белые светодиоды с температурой 4000 К имеют одинаковый спектр излучения? Ведь разницу иногда даже видно невооруженным глазом. Да и технологии изготовления светодиодов (RGB, RB + люминофор) должны влиять на спектр излучения.
К тому же, как показали мои эксперименты, солнечная панель при облучении светодиодной лампой имеет мощность в несколько раз меньше, чем при облучении лампой накаливания, при тех же показаниях люксметра.
Насколько критичен тип источника света при подобных опытах?

И последний (пока) вопрос. Как с помощью вашего имитатора можно обеспечить стандартные условия тестирования, например, STC или PTC?

К сожалению слабо знаком с темой солнечных батарей, поэтому никак не могу понять, почему в данном случае метод цифрового математического моделирования требует высокопроизводительные микро-ЭВМ с большим объемом памяти?
Что мешает сотворить искомую ВАХ на компе и прошить её в память МК?

Здравствуйте! Поясняю по существу. Одну характеристику можно прошить. Прошить семейство характеристик с шагом через градус тоже можно. Прошить семейство характеристик с шагом освещенности в 1 процент тоже можно.
А вот прошить семейство с шагом в градус при изменении освещенности на 1 процент памяти вашего контроллера может и не хватить. Мы делали это и я знаю, о чем говорю. Правда это было много лет назад, сейчас есть Raspberry Pi и если вы интересуетесь темой можете попробовать.
Не забудьте только что разные типы панелей имеют несколько отличные характеристики, которые, к тому же зависят от добросовестности производителя.

Здравствуйте! Спасибо за интерес к нашей работе.
Описанный в статье формирователь ВАХ это только часть (важнейшая) довольно сложного прибора (имитатора солнечной панели), Вот ссылки, на которых видно, что хоть описываемый узел и занимает центральное место в приборе но является только его частью.
http://www.bbsoft.ru/temp/Pribor1.png
http://www.bbsoft.ru/temp/Pribor2.png
В левом верхнем углу на первом фото виден аналоговый процессор, предварительный усилитель и усилитель мощности позволяющий имитировать панели мощностью до 100 Вт с напряжением холостого хода до 22,4 В.
Если сравнивать очень условно, то узел описываемый в статье подобен управляемому источнику опорного напряжения в стабилизаторе. Если тема вызовет интерес, то, возможно, мы опубликуем полную схему прибора. Пока об этом мы не думали.

Ответ на второй вопрос. Да, действительно, спектральная чувствительность этой конкретной панели существенно отличается от сравниваемых источников. Именно поэтому и приводится рисунок 5. Это коллаж, где наложены три изображения, масштаб искусственно подогнан. Это и понятно BPW21R имеет выход единицы-десятки милливольт, а панель - вольты.

Третий вопрос. Правильное замечание. Нужно было сформулировать фразу так "Спектр излучения осветителя типичен для БОЛЬШИНСТВА белых светодиодов с цветовой температурой 4000 К." Типовой белый светодиод имеет ярко выраженный "горб" в области 570нм и мощный пик на 450 нм. Однако сейчас появились светодиоды, имеющие практически равномерный спектр почти без провалов в диапазоне 440-660нм. В конце статьи я отметил, что мы собираемся опробовать в нашем формирователе ВАХ именно такой источник света. Вам несомненно известны эти светодиоды. Китайские на синей основе с более равномерным спектром и корейские - более яркие но менее равномерные на фиолетовых диодах.

О выборе источника света... Обычна лампа накаливания отпала сразу, так как не имеет коротковолновой части спектра, ртутные лампы имеют очень сильный инфракрасный поток нагревающий панель, увеличение расстояния до такой лампы снижает световой поток. Закон обратных квадратов пока еще никто не отменил ))
Вот и остается светодиод как единственный возможный источник света. При этом мы взяли СОВ источник, совпадающий по размерам с панелью. Это очень важно - равномерное облучение. Вспомним как ведет себя реальная частично затененная солнечная панель...

И последний вопрос. STC или PTC? Такая задача вообще не ставилась. Имитатор солнечной панели - это прибор для настройки контроллера. Он позволяет оценить реакции контроллера на изменение тока панели, вызванного вариациями освещенности, нагрева или того и другого одновременно.

Рад был ответить на ваши вопросы.






Неужели все белые светодиоды с температурой 4000 К имеют одинаковый спектр излучения?

Александр Русу,
Спасибо за вопросы.
Всегда с интересом читаю ваши статьи.
С уважением
Михаил Басков

Цитата:

Сообщение от Михаил_Басков

А вот прошить семейство с шагом в градус при изменении освещенности на 1 процент памяти вашего контроллера может и не хватить.

SD и microSD карты могут существенно расширить возможности проектов ардуино, работающих с большими объемами данных: регистраторов данных, метеостанций, систем умного дома. Платы arduino оснащены сравнительно небольшой внутренней памятью, всего до 4 килобайт, включая и флэш-память, и EEPROM. Этой памяти не хватит для записи больших объемов данных, тем более, если плата будет постоянно выключаться или выключаться. Подключение SD карты ардуино в качестве внешнего накопителя позволяет многократно увеличить место для хранения любой информации. Съемные накопители SD стоят дешево, легко подключаются и удобны в использовании.
https://arduinomaster.ru/datchiki-ar...rty-k-arduino/

Фото посмотрел - впечатляет, серьезная работа

Тема эта для меня не просто интересна - она прямо "животрепещуща". Причем интересует сразу два направления:
- создание математических моделей солнечных элементов
- создание самих имитаторов

Я все же надеюсь, что у меня появится возможность вплотную заняться темой солнечных инверторов, все таки импульсное преобразование электроэнергии - это мое основное направление. Может в следующем учебном году я найду пару "живых" студентов - а то в этом году у меня только одни черные квадраты Малевича сидели на лекциях.

И вот тогда мне понадобится "живой" имитатор. Поэтому мне очень интересно как Вы это сделали, и самое главное - почему именно так. Пока что у меня только один вопрос - зачем так сложно? Я понимаю, что тема непростая, но, возможно, для отладки инверторов с ТММ можно было бы сделать и проще.

Поэтому буду признателен, если Вы продолжите тему и расскажете подробности. Вы же наверняка этим вопросом не один год занимались.

Математическое моделирование меня также интересует - у меня есть неплохая цифровая лаборатория - я на ее основе делаю для студентов лабораторные работы (для дистанционного формата обучения - именно оно). Я уже сделал одну работу, куда загнал мат-модель солнечной панели. Но у меня тогда времени не было вплотную этим заниматься, поэтому я просто применил кусочно-линейную аппроксимацию. Для студенческих исследований ее хватает с головой, но хочется что-то посерьезней сделать.

Может есть какие-то мат. модели солнечных элементов? Например ВАХ полупроводникового диода хорошо описывается моделью Эберса-Молла. Может есть что-то подобное и для фотомодулей? Вы не "копали" в этом направлении?

Конечно, для оценочной настройки контроллера можно использовать более простые устройства, например описанное в Радиолоцмане, на которое есть ссылка в статье. В этом устройстве как раз используются диоды как источник паттерна для формирования ВАХ панели. Но в результате мы получаем ОДНУ кривую. То есть о семействе кривых речь не идет. На раннем этапе мы делали нечто подобное, но отказались от этой идеи на уровне макета.
Ваш подход - создание расчетной модели, учитывающий коэффициенты полной математической модели панели будет безусловно отличным решением, я думаю что пару - тройку дипломных работ вполне можно будет сделать. Вот только с "живыми" студентами большая проблема.

Писал на смартфоне, почему-то отправилась только часть текста.
... Мы этот подход не осилили, ввиду того что сразу пошли неправильны путём. Результаты расчета мы записывали в ПЗУ, так как предлагает уважаемый АРТ_НА, но наш пыл быстро остыл, когда стало ясно, что памяти катастрофически не хватает. Но не будем забывать, что это происходило 12 лет назад. Прогресс в области микроконтроллеров колоссальный. Теперь это вполне может быть рабочим вариантом. Если Вам удастся формировать ВАХ расчетным методом "на лету", на линии с контроллером это будет очень круто.
Идею использования малой солнечной панели освещаемой мощным
источником света нам подал один наш итальянский коллега, к сожалению не помню его фамилии. У такого подхода масса достоинств, главное из которых полная реалистичность ВАХ и возможность оперативной смены режимов освещенности и нагрева.
Возможно, я вас разочарую, но наши занятия имитатором панели были весьма кратковременными и носили чисто утилитарный характер - нам нужно было сваять контроллер для панелей в оранжерее и мы решили эту задачу и на двенадцать лет забыли про эту тему. В приборе который все это время лежал в углу чердака действительно поселились осы, потом при пересылке почтой России, которая сейчас работает и в Италии, на посылку кто-то, наверно, наступил ногой, так что от корпуса остались осколки и то что на снимке - это попытка собрать в кучку то, что от прибора осталось. Но работает Пришлось кое-что сделать заново - например генератор "пилы" для визуализации характеристики. Вернулся я к теме имитатора из-за желания проверить одну идею насчет схемы контроллера. Проверил. Не получилось. Но сам имитатор думаю довести до ума, в формирователь поставить светодиоды с равномерным спектром и современную монокристаллическую гибкую панель 50х50мм, мне такую обещали сделать в Зеленограде, вот жду, когда сделают.
Параметры панели будут такими:
Напряжение холостого хода на уровне 3,6 В,
Напряжение в рабочей точке на уровне 3,1 В
Ток короткого замыкания на уровне 110 мА
Ток в рабочей точке на уровне 100 мА
Мощность на уровне 300 мВт.
Филл-фактор, 0.7
Примечание: все фотоэлектрические параметры приведены для стандартных условий: освещенность 1000 Вт/м², спектр АМ1.5, температура 25 °С.

Интересно, что панель, примененная в формирователе ВАХ, описаннаом в статье имеет не только очень интересный спектр, но лучший филл-фактор, чем та который предлагают. Несмотря на то что с момента ее изготовления прошло около 15 лет, она не утратила актуальность, хотя бы как экспонат.
Кстати, когда Вы будете вести аналитическое моделирование кривых, было бы неплохо как-то учитывать филл-фактор. Для разных панелей он может варьироваться от 0.5 - плохой Китай, до 0.8 у серьезных производителей. В нашем формирователе ВАХ он естественно фиксированный и определяется упомянутой выше панелью.