Linearer Spannungsregler mit Solarpanel?

Ich frage mich, wie ich über die Verluste in einem linearen Spannungsregler nachdenken soll, der an ein Solarpanel angeschlossen ist.

Die OC-Spannung des Panels liegt bei etwa 22 V, die maximale Versorgungsspannung bei etwa 18 V, und ich würde sie für einen Akku auf 12 V herunterregeln.

Bisher habe ich das bekommen:

  • Je mehr Strom ich aus dem Panel ziehe, desto niedriger wird seine Spannung sein. Da die Batterie so viel Strom aufnehmen kann, wie ich bereitstellen kann (es ist ein winziges Panel, sagen wir 0,5 A), wird die Spannung wahrscheinlich erheblich abfallen. Der Strom ist in dieser Phase maximal, aber der Spannungsabfall am LDO ist minimal (sagen wir 0,5 A * 2 V = 1 W Verlustleistung).
  • Wenn die Batterie aufgeladen wird, zieht sie immer weniger Strom und die Spannung des Solarpanels steigt. Wenn sie über die LDO-Spannung ansteigt, beginnt der LDO, mehr Leistung als Wärme abzugeben, an diesem Punkt ist der Strom jedoch minimal.
  • Wenn die Batterie mit einer konstanten Spannung geladen wird (sagen wir 12 V), liegt die Spannung am Eingang des LDO nahe der OC-Spannung, aber der Strom durch sie und in die Batterie ist vernachlässigbar.

Macht das Sinn? Übersehe ich etwas?

Bearbeiten: Ich frage nicht nach genauen Berechnungen, nur eine Bestätigung darüber, ob diese Argumentation in Ordnung ist.

Sie fragen nach der Berechnung von Verlusten in der Power-Management-Architektur, bieten jedoch nur qualitative Spekulationen an. Sie müssen ein Quellenmodell (Tagessonneneinstrahlung) erstellen und dann mit einigen Verbrauchsszenarien die Verluste berechnen, indem Sie ein Integral über die Zeit nehmen. Vergleichen Sie dann LDO mit einem Umschalter. Du verpasst also VIEL. Ihre bloßen Spekulationen können Ihnen keine Antworten geben.
Eine Notiz hinzugefügt, dass ich versuche herauszufinden, ob diese Argumentation in Ordnung ist und nicht nach Berechnungen fragt.
Sie "denken über Verluste". Nur vollständige Verlustberechnungen können die Frage beantworten, ob Ihre Argumentation gültig ist oder nicht.
Ja, es macht Sinn, so funktioniert MPPT teilweise, um Verluste zu minimieren
Wenn Sie das Rad nicht neu erfinden möchten, Morningstar Sunguard.

Antworten (1)

Je mehr Strom ich aus dem Panel ziehe, desto niedriger wird seine Spannung sein. Da die Batterie so viel Strom aufnehmen kann, wie ich bereitstellen kann (es ist ein winziges Panel, sagen wir 0,5 A), wird die Spannung wahrscheinlich erheblich abfallen. Der Strom ist in dieser Phase maximal, aber der Spannungsabfall am LDO ist minimal (sagen wir 0,5 A * 2 V = 1 W Verlustleistung).

Es hängt auch davon ab, wie viel Sonnenlicht auf das Panel trifft (beachten Sie die unterschiedlichen Leistungsmengen in der Grafik unten, es handelt sich um ein anderes Panel, aber es gelten die gleichen Prinzipien), was die Leistung bestimmt, die das Panel liefern kann. Angenommen, Sie versorgen Ihr Panel mit der vollen Lichtmenge (normalerweise 1000 W/m^2), erhalten Sie eine Effizienzbewertung dieser Menge (normalerweise 15-10 %). Für ein 200 cm^2-Panel (0,04 m^2) wären das 40 W Sonnenlicht und irgendwo zwischen 6 W und 4 W. (stecken Sie die Nummern für Ihre ein, sie befinden sich normalerweise auf einem Typenschild auf der Rückseite)

Je mehr Strom (oder größere Last) Sie haben, desto weniger Leistung kann Ihre Zelle liefern. Schauen Sie sich die Grafik unten an, auf einer Farbe gibt es eine IV-Kurve und eine Leistungskurve. Die Leistung (und Effizienz) geht gegen Null, wenn Sie zu viel Strom ziehen.

Die Verwendung eines LDO kann funktionieren, vorausgesetzt, Ihre Zelle liefert mehr Leistung als Ihre Quelle sinkt, was bedeutet, dass Sie ein viel größeres Panel benötigen. Sie arbeiten mit der Spannung des LDO und Ihr Wirkungsgrad ist nicht nominal. Typischerweise werden Batterien mit konstantem Strom und dann mit konstanter Spannung geladen .

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Wenn die Batterie aufgeladen wird, zieht sie immer weniger Strom und die Spannung des Solarpanels steigt. Wenn sie über die LDO-Spannung ansteigt, beginnt der LDO, mehr Leistung als Wärme abzugeben, an diesem Punkt ist der Strom jedoch minimal.

Richtig, aber der Strom wird nicht immer minimal sein, er fällt von seinem Nennladestrom auf die Erhaltungsladung ab. Abhängig von der Spannung Ihrer Zelle könnte Ihr LDO also irgendwann viel Wärme abführen.

Wenn die Batterie mit einer konstanten Spannung geladen wird (sagen wir 12 V), liegt die Spannung am Eingang des LDO nahe der OC-Spannung, aber der Strom durch sie und in die Batterie ist vernachlässigbar.

Die Spannung am Eingang des LDO hängt davon ab, auf welchem ​​​​Teil der IV-Kurve sich das Panel befindet, das durch die Sonneneinstrahlung, das Panel und die Stromstärke Ihrer Zeichnung bestimmt wird. Es wäre am besten, den LDO so einzuplanen, dass er den größten Teil der Leistung durch ihn abführt, und einen kräftigen Kühlkörper darauf zu setzen.

Es stimmt zwar, dass der LDO in der Nähe der Erhaltungsladung nur minimalen Strom verbraucht, das System sollte jedoch für den schlimmsten Fall dimensioniert sein, damit der LDO nicht durchbrennt. Wenn die maximale Spannung an der Zelle 36 V beträgt und die maximale Stromaufnahme 1 A beträgt, dann sind das (36 V-12 V) * 1 A = 24 W in den LDO.