panel solar MPPT y carga de batería

Las características del panel solar IV son altamente no lineales; esto da como resultado un gráfico de potencia-voltaje que presenta un máximo en un voltaje dado Vmpp en todo el panel .

Como señaló en su pregunta, sucede que la curva IV cambia con el tiempo según la irradiación de luz y la temperatura, y Vmpp también cambia. Esa es la razón por la que se buscan métodos para rastrear Vmpp: exprimir la mayor cantidad de energía posible de la fuente, es decir, el panel .

Entre su panel y el elemento de almacenamiento (batería, supercondensador) hay un circuito de recolección, basado en una topología de convertidor CC-CC (conmutada) (por ejemplo, impulso); Las técnicas MPPT se implementan dentro de este circuito para mantener el voltaje de entrada de la cosechadora (es decir, el voltaje de salida del panel) lo más cerca posible de Vmpp. Por lo tanto, cuando apunta a MPPT, el enfoque está en la transferencia de energía óptima desde la fuente hasta la cosechadora (que, a su vez, en realidad introducirá algunas pérdidas, ¡sí!). Como dice RoyC, la carga óptima de la batería es otra historia.

Tal vez el siguiente esquema ayude: el panel fotovoltaico se modela como una fuente de corriente en paralelo con un diodo (que representa la unión PN); el objetivo de MPPT es mantener el voltaje V lo más cerca posible de Vmpp .

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Para mayor claridad, he dibujado una posible implementación de una cosechadora solar basada en Boost. El IC que puse en el esquema es un comparador de disparador Schmitt cuya tarea es mantener el voltaje en su terminal no inversor lo más cerca posible de Vref. Uno puede establecer Vref = Vmpp para lograr nuestro objetivo.

^{simular este circuito}

Ahora: ¿cómo podemos generar Vref = Vmpp?

Incluso en este caso, existen diferentes posibilidades: por ejemplo, se puede diseñar un circuito de temporización adicional para desconectar periódicamente la carga del panel solar, de modo que un soporte de pico pueda 'capturar' la tensión de circuito abierto Voc del panel. Puede verse que Vmpp suele ser una fracción aproximadamente constante de Voc, independientemente de las condiciones ambientales. Conociendo la relación Vmpp/Voc, se puede utilizar un divisor de voltaje para obtener Vmpp a partir del valor almacenado de Voc.

Consideraciones sobre el esquema anterior:

• este es solo un ejemplo de implementación: debe tenerse en cuenta que no se requiere una lógica de control externa para encender y apagar el MOSFET; en cambio, la salida del comparador realiza esta tarea, que es muy útil en aplicaciones donde no se pueden permitir los microcontroladores que consumen energía;
• el comparador de baja potencia obtiene su suministro del terminal de entrada de la cosechadora; dado que esto tiene alguna fluctuación (principalmente dependiendo del valor del inductor y del retardo de tiempo del comparador), se puede usar un filtro RC para suavizarlo.

Otras posibles soluciones de recolección incluyen el uso de microcontroladores que implementan algún tipo de algoritmo 'Perturbe & Observe': como se muestra en otra respuesta, en este caso las condiciones de operación se cambian un poco mientras se monitorea la respuesta de la potencia de entrada.

Un rastreador mppt necesita 2 voltajes independientes para entrada y salida. El voltaje de salida será fijo, pero el voltaje de entrada tiene que ser variable y modificable cambiando la "carga" de entrada dinámicamente.

Su rastreador tendrá que barrer la "carga" de entrada constantemente, subiendo y bajando para encontrar la "carga" de entrada que proporcione la mayor potencia de salida.

El algoritmo debería ser algo como esto:

Set input load change direction as +
Loop {
Input load increase/decrease 1 step. 
If output power is greater than before,  set this as new Maximum Power Point. 
Is not, invert input load change direction (if it is + it will become -).  
} 

El software es bastante fácil de implementar. La parte difícil será el diseño del hardware.