Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание степени магистра по специальности

«Физическая электроника»

«РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА ВОДЯНОГО НАСОСА ДЛЯ СОЛНЕЧНОЙ ВОДОПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ»

Специальность: 5А310801 - Электроника и электронная техника

Мухутдинов Нургиз Мингалиевич

Ташкент - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

• 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
• 1.1 Общие сведения по солнечным батареям
• 1.3 Аккумуляция энергии солнечных батарей
• 1.4 Регуляторы зарядки и разрядки аккумуляторов
• 1.5 Инверторы
• 1.6 Контроллеры заряда и разряда аккумуляторов
• 1.7 MPPT контроллеры
• 1.8 Выработка технических требований контроллера
• 2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИБОРА
• 2.1 MPPT
• 2.2 Выбор типа микроконтроллера
• 2.3Общая характеристика микроконтроллеров AVR
• 2.4 Микроконтроллер ATmega16
• 2.5 Разработка схемы повышающего преобразователя
• 2.6 Алгоритмы работы схемы управления контроллера
• 2.7 Обработчики прерываний
• 2.8 Разработка схемы микроконтроллерного узла
• 3. Разработка печатных плат, монтаж и наладка электронных блоков
• 3.1 Изготовление схемы
• 3.2 Изготовление печатных плат
• 3.3 Монтаж и наладка электронных блоков
• 3.4 Разработка и отладка программы
• 4. СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
• 4.1 Анализ полученных осциллограмм
• 4.2 Проверка номинальных характеристик
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• солнечный батарея аккумуляция преобразователь
• Одно из самых перспективных направлений развития экологически чистой энергетики - использование энергии солнца для получения электроэнергии с помощью фотоэлектрических (солнечных) элементов. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.
• Особенно гелиоэнергетика является полезным решением в отдаленных от электросетях местностях. Внедрение солнечной водоподъемной установки в таких областях позволит улучшить и расширять орошаемые территории. Фотоэлектрические водоподъемные (насосные) установки должны быть мало-обслуживаемыми, обладать высокой степенью надежности и эффективности. Следует учитывать, что солнечные водоподъемные установки могут также использоваться как маломощные солнечные электростанции, это дополнительно расширяет их возможности.
• В то же время имеется очень большое количество потенциальных потребителей маломощных водоподъемных установок индивидуального использования с производительностью около одного кубометра воды в сутки. Это сельские подворья, полевые станы фермеров, другие удаленные не электрифицированные места проживания, расположенные в сельскохозяйственных районах без постоянного электро- и водоснабжения.
• Актуальность разработки заключается в использовании солнечной энергии и решении проблемы связанной с подъемом воды из глубинных мест.
• Новизна заключается в способе решения двух важных проблем, таких как добыча воды и недостатка электроэнергии. Так как разработка позволяет осуществлять подъем воды в не электрифицированных регионах.
• Практическая ценность разработки в том, что контроллер позволяет максимально эффективно использовать солнечную энергию при помощи современного метода поиска максимально эффективной точки.
• В данной диссертационной работе описывается разработка контроллера универсальной солнечной водоподъемной установки индивидуального использования для подъема воды с использованием солнечной энергии. Установка предназначена для контроля заряда и разряда аккумуляторной батареи, а также более эффективного использования солнечной энергии. Контроллер способен отслеживать напряжение и ток подающийся от солнечной панели на аккумуляторную батарею и находить максимальную полезную точку заряда. Одним из важных критериев контроллера является отслеживание температуры аккумуляторной батареи с помощью цифрового термодатчика DS1820 и установка максимального допустимого заряда, что предотвращает перезаряд аккумуляторных батарей в условиях повышенных температур. Также полезной функцией устройства является отслеживание времени, что позволяет не допустить полного разряда аккумуляторных батарей водоподъемной установки ближе к концу дня и позволяет запастись энергией на ночное время суток, для использования ее на освещение и другую полезную работу.
• Основным очень важным элементом в устройстве является микроконтроллер. В данной работе был использован широко известный микроконтроллер фирмы Atmel - ATMega16. Данный микроконтроллер отлично подошел для решения этой задачи, так как имеет 40 выводов и большое количество различной периферии. Для индикации был выбран LCD индикатор, который часто используется в современных устройствах. Устройство позволяет выводить на индикатор ток и напряжение заряда, ток нагрузки, температуру аккумуляторных батарей, реальное время. Также в контроллер можно ввести начальные установки, которые позволяют работать устройству более эффективно. Можно задать тип используемых аккумуляторных батарей, мощность солнечных панелей.
• Контроллер является неотъемлемой частью в солнечной энергетике, а так же может выполнять полезную работу для решения любой задачи.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие сведения по солнечным батареям

Солнечная батарея -- несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) -- полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Фотоэлемент -- электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию.

Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16%, у лучших образцов до 25%. В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43,5 %[1].

Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.

Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны -- энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.

Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом[1].

Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с:

· отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,

· прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,

· рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,

· рекомбинацией образовавшихся фото-пар на поверхностях и в объёме ФЭП,

· внутренним сопротивлением преобразователя,

· и некоторыми другими физическими процессами.

Для уменьшения всех видов потерь энергии в ФЭП разрабатываются и успешно применяется различные мероприятия. К их числу относятся:

· использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;

· направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;

· переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;

· оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);

· применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;

· разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;

· создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

Также существенного повышения КПД ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно переизлучающих структур, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭПи т. д.

1.2 Фотоэлементы промышленного назначения

На солнечных электростанциях (СЭС) можно использовать разные типы ФЭП, однако не все они удовлетворяют комплексу требований к этим системам:

· высокая надёжность при длительном (до 25--30 лет) ресурсе работы;

· высокая доступность сырья и возможность организации массового производства;

· приемлемые с точки зрения сроков окупаемости затрат на создание системы преобразования;

· минимальные расходы энергии и массы, связанные с управлением системой преобразования и передачи энергии (космос), включая ориентацию и стабилизацию станции в целом;

· удобство техобслуживания.

Некоторые перспективные материалы трудно получить в необходимых для создания СЭС количествах из-за ограниченности природных запасов исходного сырья или сложности его переработки. Отдельные методы улучшения энергетических и эксплуатационных характеристик ФЭП, например за счёт создания сложных структур, плохо совместимы с возможностями организации их массового производства при низкой стоимости и т. д.

Высокая производительность может быть достигнута лишь при организации полностью автоматизированного производства ФЭП, например на основе ленточной технологии, и создании развитой сети специализированных предприятий соответствующего профиля, то есть фактически целой отрасли промышленности, соизмеримой по масштабам с современной радиоэлектронной промышленностью. Изготовление фотоэлементов и сборка солнечных батарей на автоматизированных линиях обеспечит многократное снижение себестоимости батареи.

Наиболее вероятными материалами для фотоэлементов СЭС считаются кремний, Cu(In,Ga)Se2 и арсенид галлия (GaAs), причём в последнем случае речь идёт о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой AlGaAs-GaAs[2].

Таб.1.1 Максимальные значения эффективности фотоэлементов и модулей, достигнутые в лабораторных условиях
Тип	Коэффициент фотоэлектрического преобразования, %
Кремниевые
Si (кристаллический)	24,7
Si (поликристаллический)	20,3
Si (тонкопленочная передача)	16,6
Si (тонкопленочный субмодуль)	10,4
III-V
GaAs (кристаллический)	25,1
GaAs (тонкопленочный)	24,5
GaAs (поликристаллический)	18,2
InP (кристаллический)	21,9
Тонкие пленки халькогенидов
CIGS (фотоэлемент)	19,9
CIGS (субмодуль)	16,6
CdTe (фотоэлемент)	16,5
Аморфный/Нанокристаллический кремний
Si (аморфный)	9,5
Si (нанокристаллический)	10,1
Фотохимические
На базе органических красителей	10,4
На базе органических красителей (субмодуль)	7,9
Органические
Органический полимер	5,15
Многослойные
GaInP/GaAs/Ge	32,0
GaInP/GaAs	30,3
GaAs/CIS (тонкопленочный)	25,8
a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль)	11,7

Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов:

Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.

Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.

Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей[1].

Элементы солнечной батареи

Модули солнечной батареи наземного применения как правило конструируются для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12В. При этом последовательно соединяются 36 солнечных элементов, и далее собираются в модуль. Полученный пакет как правило обрамляют в алюминиевую раму, облегчающую крепление к несущей (опорной) конструкции. Мощность модулей солнечной батареи может достигать 10-300Вт.

Электрические параметры таких модулей отражаются в вольтамперной характеристике (рис. 1.1), определенной при стандартных условиях (т.е. когда мощность солнечной радиации равняется 1000 Вт/м², температура элементов - 25°С и солнечный спектр - на широте 45°). Точка пересечения кривой с осью напряжения называется напряжением холостого хода V_х.х., а с осью тока - током короткого замыкания I_к.з. На этом же графике приведена кривая мощности, получаемой от солнечных элементов в зависимости от нагрузки. Номинальная мощность модуля определяется как наибольшая мощность при стандартных условиях. Значение напряжения, соответствующее максимальной мощности именуется рабочим напряжением V_р, а соответствующий ток - рабочим током I_р. Значение рабочего напряжения для модуля, состоящего из 36 элементов примерно равно 16-17В (0,45-0,47В/элемент) при 25°С. Такой запас по напряжению нужен для того, чтобы компенсировать уменьшение рабочего напряжения при разогреве модуля солнечным излучением. Температурный коэффициент напряжения холостого хода для кремния составляет - минус 0,4%/градус. Температурный коэффициент тока - плюс 0,07 %/градус. Напряжение холостого хода солнечного модуля мало меняется при изменении освещенности, в то время как ток короткого замыкания прямо пропорционален. КПД солнечного модуля определяется как отношение максимальной мощности модуля к общей мощности излучения, падающей на его поверхность при стандартных условиях, и составляет 15-40%[3].

Рис.1.1 Вольтамперная характеристика солнечной батареи

С целью получения требуемой мощности и рабочего напряжения модули соединяют последовательно или параллельно. Так получают солнечную батарею. Мощность солнечной батареи всегда ниже, чем сумма мощностей модулей - из-за потерь, обусловленных различием в характеристиках однотипных модулей (потерь на рассогласование). Чем тщательнее подобраны модули в батарее (то есть, чем меньше различие в характеристиках модулей), тем ниже потери на рассогласование. К примеру, при последовательном соединении десяти модулей с разбросом характеристик 10% потери составляют примерно 6%, а при разбросе 5% - снижаются до 2%.

В случаи затенения одного модуля, или части элементов в модуле, в солнечной батарее при последовательном соединении появляется "эффект горячего пятна" - затененный модуль (или элемент) начинает рассеивать всю производимую освещенными модулями (или элементами) мощность, стремительно нагревается и выходит из строя. Для устранения этого эффекта параллельно с каждым модулем (или его частью) устанавливают шунтирующий диод. Диод нужен при последовательном соединении более двух модулей. К каждой линейке (последовательно соединенных модулей) также подключается блокирующий диод для выравнивания напряжений линеек. Все эти диоды как правило размещаются в соединительной коробке самого модуля. Схема батареи приведена на рисунке 1.2.

Рис. 1.2. Схема подключения защитных диодов в солнечной батарее

Вольтамперная кривая солнечной батареи имеет тот же вид, что и единичного модуля. Рабочая точка батареи, подключенной к нагрузке, не всегда совпадает с точкой максимальной мощности (тем более, что положение последней зависит от условий освещенности и температуры окружающей среды). Подключение таких нагрузок, как, например, электродвигатель, может сдвинуть рабочую точку системы в область минимальной или даже нулевой мощности (и двигатель просто не запустится). Вследствие этого следующий важный компонент солнечной батареи - преобразователи напряжения, способные согласовывать солнечную батарею с нагрузкой. Общая схема солнечной электростанции показана на рисунках 1.3 и 1.4 .

Рис. 1.3. Схема автономной солнечной электростанции

Рис. 1.4. Схема солнечной электростанции объединенной с промышленной электросетью

Регуляторы отбора мощности батареи

Обычно, в этих регуляторах реализуется принцип поиска максимума мощности путем коротких периодических изменений положения рабочей точки. Если при этом мощность на выходе прибора возрастает, то положение рабочей точки меняется в этом направлении при последующем шаге. Таким образом, непрерывно оптимизируется нагрузочная характеристика для отбора максимальной мощности, а также обеспечивается возможность регулировки в широком динамическом диапазоне и формирования импульсов тока, способных зарядить аккумуляторную батарею даже в условиях слабой освещенности. Этот достаточно простой алгоритм может быть улучшен запоминанием часто повторяющихся направлений смещения рабочей точки (для устранения шагов смещения в ложных направлениях), что бывает важно в условиях быстро меняющейся освещенности. На выходе регулятора формируются импульсы постоянного тока, ширина и частота следования которых зависят от мощности, производимой солнечной батареей в данный момент. При этом, если рабочее напряжение нагрузки ниже, чем рабочее напряжение модуля, то можно получать большие значения токов в нагрузке, чем ток короткого замыкания батареи. Нужно учитывать, что регуляторы имеют КПД 0,85-0,95[3].

1.3 Аккумуляция энергии солнечных батарей

Выработанную солнечной батареей энергию можно сохранять в разных формах: * химическая энергия в электрохимических аккумуляторах; * потенциальная энергия воды в резервуарах; * тепловая энергия в тепловых аккумуляторах; * кинетическая энергия вращающихся масс или сжатого воздуха.

Для солнечных батарей больше подходят электрические аккумуляторы, так как солнечные батареи производят, а потребитель потребляет электроэнергию, которая непосредственно и запасается в аккумуляторе. Исключение - солнечные станции для водоснабжения, где потребляется вода, а энергия запасается в потенциальной энергии воды в водонапорной башне[2].

В большинстве фотоэлектрических систем применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Нужно сразу подчеркнуть, что аккумуляторы, специально предназначенные для солнечных батарей (и других подобных систем), существенно отличаются от стартерных автомобильных аккумуляторов, пусть даже имеющих в основе туже технологию.

Главными условиями по выбору аккумуляторов являются: * стойкость к циклическому режиму работы; * способность переносить без последствий глубокий разряд; * низкий саморазряд аккумулятора; * некритичность к нарушению условий зарядки и разрядки; * долговечность; * простота в обслуживании; * компактность и герметичность (важный критерий для переносных или периодически демонтируемых солнечных батарей).

Этим требованиям в полной мере удовлетворяют аккумуляторы, изготовленные по технологиям "dryfit" и AGM (адсорбированный электролит) или рекомбинационной технологии. Они характеризуются отсутствием эксплуатационных затрат и перекрывают диапазон емкостей 1-12000 А*ч, что позволяет удовлетворять требованиям всех потребителей[4].

Эти аккумуляторы отличаются пониженным газовыделением и рекомбинацией кислорода. Вследствие этого вода электролита не разлагается и не испаряется, и такие аккумуляторы не требуют доливки электролита. К примеру, аккумуляторы одной из фирм с трубчатыми положительными пластинами, имеют следующие характеристики:

§ большой срок службы -15 лет;

§ стойкость к циклическому режиму - более 1200 циклов;

§ отсутствие необходимости обслуживания в течение всего срока службы;

§ минимальное газовыделение (благодаря применению сплава без сурьмы и использованию технологии внутренней рекомбинации газа);

§ саморазряд - примерно 3% в месяц.

Вследствие высокой стоимости таких аккумуляторов, появляется желание использовать обычные стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (автомобильный аккумулятор). Срок службы таких аккумуляторов в составе солнечной батареи - не более 3-5 лет. Вследствие этого за срок использования солнечной батареи (15-20 лет и более) необходимо будет менять аккумуляторы (к этому добавятся затраты на обслуживание аккумуляторов и оборудование помещений).

С целью получения требуемого рабочего напряжения аккумуляторы или аккумуляторные батареи соединяют последовательно. При этом следуют определенным правилам:

§ используют аккумуляторы только одного типа, произведенные одним изготовителем;

§ эксплуатируют все аккумуляторы одновременно, не делая отводов от отдельных аккумуляторов составляющих аккумуляторную батарею;

§ не объединяют аккумуляторы с разницей в дате выпуска более чем на месяц в одну аккумуляторную батарею;

§ обеспечивают разницу температур отдельных аккумуляторов не более 3°С.

Ради продления срока службы аккумуляторов при циклическом режиме работы в солнечных батареях важно не допускать глубокого разряда. Уровень разряда характеризуется глубиной разряда, которая выражается в процентах от номинальной емкости аккумулятора.

На рисунке 1.5. изображена зависимость емкости аккумулятора (в процентах от номинальной) от количества отработанных циклов при различной глубине разряда (аккумуляторы FIAMM GS). Таким образом, эксплуатация аккумуляторов при глубоком разряде ведет к их более частой замене и, соответственно, к удорожанию системы. Глубину разряда аккумуляторов солнечных батарей стараются ограничить на уровне 30-40%, что достигается отключением нагрузки (или снижением мощности) либо использованием аккумуляторов большей емкости[3].

Рис. 1.5. Зависимость емкости аккумулятора от количества отработанных циклов при различной глубине разряда

Вследствие этого, для управления процессом зарядки и выбора оптимального режима, в состав солнечной электростанции обязательно включают контроллеры зарядки-разрядки аккумуляторной батареи.

1.4 Регуляторы зарядки и разрядки аккумуляторов

Стоимость регулятора заряда составляет не выше 5% от стоимости всей системы (однако от качества зарядных регуляторов зависит то, как часто придется менять аккумулятор). Чтобы предохранить батарею от избыточной разрядки, нагрузка должна быть отключена, когда напряжение батареи опускается ниже напряжения отключения. Нагрузка не должна подключаться до момента, когда напряжение не возрастет до определенного значения (напряжения подключения). Имеются довольно противоречивые стандарты этих значений. Они зависят от конструкции определенных батарей, производственного процесса и срока службы аккумуляторных батарей. В некоторых моделях регуляторов применяется звуковой сигнал, который сообщает пользователю о скором отключении питания[1].

Чтобы защитить батарею от перезарядки надо ограничить зарядный ток при достижении напряжения завершения зарядки. Напряжение начнет снижаться, пока не достигнет другого порога, называемого напряжением возобновления заряда. Небольшие солнечные электростанции имеют склонность к перепотреблению энергии (а не к перезарядке) вследствие этого допускается перезарядка, и при этом нужно применять более высокое напряжение завершения заряда.

Выше изложенное относится к регуляторам для автономных солнечных электростанций небольшой мощности (до 1кВт). У более мощных системах функции контроля зарядки и разрядки берет на себя системный контроллер (управляющий также всей системой). Как правило, это устройство сопряжено с компьютером (осуществляющим к тому же постоянный мониторинг за работой элементов с записью значений освещенности, температуры, тока и напряжения для дальнейшего анализа).

1.5 Инверторы

Солнечный генератор (каким бы сложным и большим он не был) может вырабатывать лишь постоянный ток. К счастью, имеется много потребителей, использующих именно постоянный ток (зарядка аккумуляторов, освещение, радиоаппаратура и т.д.), но потребителей переменного напряжения 220В ни меньше. Для преобразования постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный синусоидальной формы, нужен инвертор[5].

Инверторы - полупроводниковые приборы. Они могут быть поделены на два типа в соответствии с типом фотоэлектрических систем:

§ инверторы для автономных систем солнечных батарей;

§ инверторы для сетевого использования.

Выходной каскад у обоих типов во многом похож, а основное отличие в схеме управления. Первый тип имеет генератор частоты, а второй должен работать синхронно с промышленной сетью (и в качестве генератора частоты использует саму сеть).

Для всех типов ключевой параметр - КПД (который должен быть более 90%). Выходное напряжение автономных инверторов как правило составляет 220В (50/60 Гц), а в инверторах мощностью 10-100кВт можно получать трехфазное напряжение 380В. Все автономные инверторы трансформируют постоянный ток аккумуляторных батарей. Вследствие этого входное напряжение выбирается из ряда 12, 24, 48 и 120В.

Чем больше входное напряжение, тем проще инвертор и тем выше его КПД. При больших напряжениях существенно меньше потери на передачу энергии от солнечного генератора к аккумуляторной батарее, регулятору зарядки и инвертору, однако при этом усложняется конструкция солнечной электростанции и ее эксплуатация при опасных напряжениях (выше 40 В). К форме выходного сигнала автономных инверторов предъявляются менее жесткие требования. В ряде случаев (если позволяет нагрузка) возможно использование инверторов с трапециевидным выходным сигналом. Такие инверторы стоят в 2-3 раза дешевле инверторов с синусоидальным выходным сигналом.

Важный параметр автономных инверторов - зависимость КПД от мощности подключенной нагрузки. КПД не должен значительно снижаться при подключении нагрузки в десять раз меньшей (по потребляемой мощности), чем номинальная мощность инвертора. Вместе с тем инвертор должен выдерживать перегрузки в выходных цепях (при подключении электродвигателей и прочих динамичных нагрузок). Таким образом, к автономному инвертору предъявляются следующие требования:

§ способность переносить без последствий перегрузки (как кратковременные, так и длительные);

§ маленькие потери при малых нагрузках и на холостом ходу;

§ стабилизация выходного напряжения;

§ низкий коэффициент гармоник;

§ высокий КПД;

§ отсутствие помех на радиочастотах.

Иностранные фирмы предлагают широкий ассортимент инверторов, специально разработанных для солнечных батарей. Такие инверторы уже имеют блок регулятора отбора максимальной мощности, блок регулятора заряда, а также дополнительный вход подключения дизель-генератора (для экстренной подзарядки аккумуляторной батареи).

К выходному сигналу сетевых инверторов предъявляются наиболее жесткие требования. Для понижения потерь на преобразование такие инверторы работают при высоких входных напряжениях. Поскольку их входные цепи запитываются напрямую от солнечной батареи, инверторы имеют регулятор отбора максимальной мощности (встроенный в инвертор). Сетевые инверторы имеют также блок контроля мощности солнечной батареи (и включаются автоматически, как только мощность солнечной батареи становится достаточной для формирования переменного сигнала).

1.6 Контроллеры заряда и разряда аккумуляторов

Любая автономная система электроснабжения, содержащая в своем составе аккумуляторные батареи, должна содержать в себе средства контроля заряда и разряда аккумуляторов.

Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя. Если же аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это может привести в закипанию электролита и бурному газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даже взрыву герметичных аккумуляторных батарей[3].

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда.

Поэтому в систему автономного электроснабжения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если аккумуляторы заряжены. Контроллеры заряда могут быть встроены в инверторы или блоки бесперебойного питания. В ББП обычно встраиваются и зарядные устройства.

Напряжения отключения нагрузки для свинцово-кислотных батарей обычно лежат в пределах от 10,5 до 11,5 В. Для 12 В аккумуляторных батарей при более чем 10-часовом разряде это означает использование от 100% до 20% номинальной емкости. При более быстрых разрядах количество отбираемой емкости уменьшается.

Напряжение отключения источника энергии обычно равно 14-14,3 В. Это предотвращает газовыделение при заряде аккумуляторных батарей. Существуют контроллеры заряда, в которых предусмотрен режим "выравнивания". Такой режим необходим периодически для заливных батарей, напряжение заряда при этом должно быть около 15 В. Для герметичных батарей такой режим запрещен.

Часто напряжения отключения можно регулировать при изготовлении или настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными "типовыми" уровнями напряжений отключения.

Типы контроллеров заряда-разряда для фотоэлектрических систем.

Контроллеры заряда для фотоэлектрических систем бывают 2-х основных типов - шунтовые и последовательные. В шунтовых контроллерах солнечная батарея замыкается накоротко; таким образом, ток от солнечной батареи течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать ко входу контроллера другие источники энергии, кроме фотоэлектрических батарей. В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки. Напряжение на источнике энергии поднимается до значения напряжения холостого хода[4].

Каждый тип контроллеров имеет свои преимущества и недостатки.

Контроллеры заряда также отличаются по алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения зараженного аккумулятора.

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до примерно 12,5-13 В снова подключается солнечная батарея и заряд возобновляется. При этом максимальный уровень заряженности АБ при этом составляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит сульфатация пластин и резкое сокращение срока службы АБ.

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда. При этом возможен заряд АБ до 100%.

1.7 MPPT контроллеры

Если вы хотите увеличить выработку энергии вашими солнечными батареями без добавления солнечных панелей, то вам нужно заменить ваш солнечный контроллер на контроллер со слежением за точкой максимальной мощности (ТММ) солнечной батареи. Такой контроллер позволит в большинстве случаев увеличить выработку электроэнергии по сравнению с ШИМ контроллерами .

MPPT контроллеры появились на рынке в конце 80-х годов. Постепенно они стали применяться все шире и шире, и в будущем, скорее всего, все контроллеры будут иметь функцию слежения за ТММ солнечного модуля. Сейчас на рынке появились MPPT контроллеры с улучшенной схемотехникой, надежными электронными компонентами и с управлением микропроцессором[5].

В простых контроллерах солнечный модули подключается к аккумулятору напрямую, таким образом напряжение их сравнивается. В реальности же оптимальное напряжение солнечной батареи почти всегда отличается от напряжения на аккумуляторе. Типичный 12В аккумулятор требует для полного заряда поддерживать заряд при 14,4В в течение 2-4 часов. Эта стадия называется стадией абсорбции (насыщения).



Рис. 1.6 Вольт-амперная характеристика солнечной батареи.

Если посмотреть на типичную вольт-амперную характеристику солнечной батареи (рис. 1.6), можно увидеть, что выработка энергии может быть увеличена, если контроллер заряда будет следить за точкой максимальной мощности солнечной батареи.

Типичный MPPT контроллер постоянно отслеживает ток и напряжение на солнечной батарее, перемножает их значения и определяет пару ток-напряжение, при которых мощность СБ будет максимальной. Встроенный процессор также следит, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании этого определяет, какой ток должен подаваться в аккумуляторы. Одновременно процессор может давать команды на индикацию параметров на табло (при наличии), хранение данных, и т.п.

Точка максимальной мощности может вычисляться разными способами. В простейшем случае контроллер последовательно снижает напряжение от точки холостого хода до напряжения на аккумуляторе. Точка максимальной мощности будет находиться где-то в промежутке между этими значениями[6].

Положение ТММ зависит от нескольких параметров - от освещенности модуля, температуры, разнородности используемых модулей и т.д. Контроллер периодически пытается немного "отойти" от найденной на предыдущей стадии точки в обе стороны, и если мощности при этом увеличивается, то он переходит на работу в этой точке. Теоретически, при поиске ТММ теряется немного энергии, но эта потеря очень незначительна по сравнению в той дополнительной энергией, которую обеспечивает MPPT контроллер.

Встроенный преобразователь постоянного тока поддерживает разное напряжение на входе и выходе контроллера. Это похоже на работу бесступенчатой коробки передач в автомобиле, которая поддерживает оптимальные обороты двигателя при разной скорости движения автомобиля.

Количество дополнительно полученной энергии при использовании MPPT контроллера трудно однозначно определить. Основными факторами, влияющими на дополнительную выработку, являются температура и степень заряженности аккумуляторной батареи. Наибольшая добавка к выработке будет при низких температурах модуля и разряженных батареях.

Чем горячее солнечный модуль, тем меньше напряжение на модуле и, соответственно, выработка энергии солнечной батареей. В какие-то моменты точка максимальной мощности может быть ниже напряжения на аккумуляторе, и в этом случае вы не получите никакого выигрыша в выработке энергии по сравнению с ШИМ контроллером. Такое же влияние оказывает и частичное затенение солнечной батареи.

Поэтому обычно при использовании MPPT контроллеров нужно коммутировать солнечные батареи на более высокое напряжение. Большинство контроллеров может отслеживать точку максимальной мощности в широких пределах. Такое решение также позволит повысить выработку энергии солнечной батареей при пониженных освещенностях. Однако, не нужно делать слишком большую разницу между входным и выходным напряжением, иначе КПД контроллера падает.

Уменьшение потерь в проводах.

Для вычисления потерь в проводнике можно воспользоваться формулой

P = I² x R (1.1)

Таким образом, можно увидеть прямо пропорциональную зависимость - уменьшая ток в 2 раза, потери уменьшаются в 4 раза. Если уменьшить ток в 4 раза, то потери уменьшатся в 16 раз, и т.п. Но какое либо изменение напряжения со стороны фотоэлектрических модулей не приведут к каким либо последствиям, следовательно можно значительно сократить потери при получении той же самой мощности[6].

В каких случаях можно использовать MPPT контроллеры?

На сегодняшний день стоимость контроллеров этого класса позволяет эффективно их применять при мощности модулей от 200 Вт. Или же напряжение вашего модуля нестандартное. Это даёт возможность увеличить производительность вашей ФЭС без увеличения количества фотомодулей. Если в вашей системе не используется MPPT контроллер, то всю недополученную энергию вы можете рассматривать как потерю части ваших инвестиций в солнечные фотопанели[6].

Сравнение параметров и возможностей MPPT контроллеров различных производителей:

Часто возникает вопрос, какой контроллер выбрать. Так как на рынке в последнее время появилось множество моделей MPPT контроллеров, зачастую покупателям трудно сделать правильный выбор. Мы провели сравнительный анализ наиболее популярных моделей MPPT контроллеров из нашего ассортимента, который приведен в таблице ниже.

Таблица 1.2

Модель/ Параметры

EPSolar Tracer MPPT

Steca Solarix

Morningstar MPPT

Prosolar SunStar MPPT

Outback FlexMax

Xantrex

1210/ 1215

2210/ 2215

4210/ 4215

MPPT 2010

Sun Saver

TS- 45

TS- 60

SS- 50C

SS- 80C

SS- 40CX

SS- 80CX

FM- 60

FM- 80

XW MPPT

Максимальный ток заряда АБ, А

10

20

40

20

15

5

550

80

40

80

60

80

60

Диапазон MPPT, В

12-100/12-150

17-100

12-140

16-112

16-192

12-140

Максимальное напряжение, В

100/150

100

75

150

140

240

150

150

Напряжение АБ, В

12/24

12/24

12/24

12/24/ 36/48

12/24/36/48

12/24/ 36/48/60

Стадий заряда

4

4

4

4

5

5

Встроенная индикация

LED

LED

LED

LCD

LCD

LCD

Выносная панель управления и индикации

MT-2

MT-5

нет

MATE

XW-SCP

Возможность изменения настроек

Выбор типа АБ

1

2

Меню

Меню

Меню

Меню

Количество управляющих реле

нет

нет

нет

2

1

1

Коммуникационные возможности

нет

нет

RJ-11

RJ453

RJ454

RJ45-USB5

XanBus

Хранение данных

нет

нет

нет

6

7

8

Регулирование по SOC9

нет

нет

нет

10

нет

Алгоритм поиска ТММ11

P&O

P&O

P&O

P&O, S&H,%Voc, HIV

P&O, %Voc

Наличие контроля нагрузки/ максимальный ток

до12(10А)

до (20А)

до (20А)

до (10А)

до (15А)

нет

13

13

13

Собственное потребление

10 мА

10 мА

< 1 Вт

2,7 Вт

< 2 Вт

< 4 Вт

< 1 Вт

2,5 Вт

Сокращения: LED -- светодиодные индикаторы, LCD -жидкокристаллический дисплей

1.8 Выработка технических требований контроллера

Основные требования к блоку управления

1. Удовлетворение принятым международным стандартам безопасности

2. Использование легко доступной стандартной элементной базы.

3. Простота конструкции и соответственно низкая стоимость устройства.

4. Легкость последующей модернизации конструкции.

Общие требования стандартов

Анализируя тексты стандартов можно выделить важнейшие общие технические требования, предъявляемые к блоку управления.

Требования к механической части конструкции электроаппаратов:

ГОСТ Р 51321.1-2000 (МЭК 60439-1-92) Общие требования к конструкции

Электроаппараты должны изготавливаться только из материалов, способных выдерживать механические, электрические и тепловые нагрузки, а также воздействие влажности, которое обычно имеют место при нормальных условиях эксплуатации.

Аппараты должны быть предназначены для работы:

· при воздействии механических факторов - по ГОСТ 17516-72;

· при температуре окружающего воздуха в зависимости от категории размещения аппаратов по ГОСТ 15150-69 климатического исполнения У от минус 10 до плюс 40°С.

Блок управления должен соответствовать 3 категории исполнения, то есть, предназначен для эксплуатации в закрытых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе.

Требования безопасности

Конструкция аппаратов должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.6-75 и при соблюдении требований и правил эксплуатации должна быть пожаробезопасной и безопасной для людей.

Общие требования безопасности электротехнических изделий

ГОСТ 12.2.007.0-75 Изделия электротехнические Общие требования безопасности [1].

Изоляция частей изделия, доступных для прикосновения, должна обеспечивать защиту человека от поражения электрическим током.

Устанавливаются пять классов защиты: 0; 0I; I; II; III.

К классу 0 должны относиться изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и не имеющие элементов для заземления, если эти изделия не отнесены к классу II или III.

К классу 0I должны относиться изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения к источнику питания.

К классу I должны относиться изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и элемент для заземления. В случае, если изделие класса I имеет провод для присоединения к источнику питания, этот провод должен иметь заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом.

К классу II должны относиться изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию и не имеющие элементов для заземления.

К классу III следует относить изделия, предназначенные для работы при безопасном сверхнизком напряжении, не имеющие ни внешних, ни внутренних электрических цепей, работающих при другом напряжении.

Электрическая схема изделия должна исключать возможность его самопроизвольного включения и отключения.

Пожарная безопасность изделия и его элементов должна обеспечиваться как в нормальном, так и в аварийном режимах работы.

Обеспечение электробезопасности техническими способами и средствами.

ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84) Государственный стандарт СССР. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность.

Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям необходимо применять следующие способы и средства:

· защитные оболочки;

· безопасное расположение токоведущих частей;

· изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная);

· малое напряжение;

· защитное отключение;

· предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Технические способы и средства применяют раздельно или в сочетании друг с другом так, чтобы обеспечивалась оптимальная защита.

2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИБОРА

2.1 MPPT

Максимальная мощность, генерируемая фотоэлектрической батареей, зависит от условий эксплуатации: интенсивности солнечного света, окружающей температуры, условий теплообмена. В течение дня освещенность меняется за счет суточного движения солнца, за счет затенения облаками и местными предметами, температура меняется и за счет ветра[6].

При изменении всех этих условий положение максимума мощности на кривой ВАХ меняется, поэтому слежение за максимумом мощности (maximum power point tracking - MPPT) в реальных условиях эксплуатации - один из путей повышения эксплуатационного КПД фотоэлектрических батареей на 15-20%. Методы нахождения точки максимальной мощности начинают использоваться в контроллерах заряда аккумуляторов фотоэлектрических станций для улучшения эффективности.

Известно несколько поисковых и непоисковых алгоритмов реализации МРРТ метода. Проанализируем наиболее распространенные алгоритмы реализации, а также выявим их преимущества и недостатки.

Поисковые методы

Perturb and observe (P&O)

Этот метод получил широкое распространение на практике, в виду простоты его реализации. На рисунке 1 показано семейство кривых мощностей солнечной панели, выраженных как функции напряжения (P-V кривые) при различных уровнях освещенности (G) и постоянной температуре. Эти кривые имеют максимум (т.н. точка МРР).

В общем случае P&O алгоритм работает по следующей схеме. Допустим, что солнечная батарея функционирует в точке А характеристики, которая не является точкой МРР. В Р&О алгоритме значение напряжения солнечной панели изменяется (за счет действия регулируемого преобразователя напряжения) путем постепенного его инкрементирования (декрементирования) и измеряется результирующее изменение мощности - ?Р. Если ?Р > 0, то изменения рабочего напряжения привели к смещению рабочей точки ближе к точке МРР. Таким образом, дальнейшие изменения напряжения в том же направлении (т.е. при сохранении алгебраического знака инкремента) будут двигать рабочую точку по направлению к МРР. Если ?Р < 0, то это означает, что рабочая точка проскочила МРР и необходимо изменить знак инкремента на противоположный, чтобы вернуться обратно в МРР. Блок-схема P&O алгоритма приведена на рисунке 3.

Преимущество данного метода, как уже отмечалось - простота реализации. Однако P&O имеет свои ограничения, снижающие эффективность МРРТ. Одно из таких ограничений состоит в том, что с уменьшением светового потока, P-V кривые приобретают пологую форму и становится сложнее определить МРР, так как изменения напряжения приводят к малым изменениям мощности. Другой существенный недостаток P&O алгоритма - он не может определить точно положение МРР точки. Вместо этого происходят колебания около МРР, меняющие знак инкремента, после каждого измерения ?Р. Также было показано, что P&O проявляет неустойчивость при резких колебаниях светового потока. Рассмотрим случай, изображенный на рисунке 2.3.

При определенной интенсивности светового потока мы имеем соответствующую кривую 1 (curve 1). На ней будут происходить колебания рабочей точки из В в А, из А в С, и обратно. Предположим, что световой поток возрастет и кривая 1 перейдет в кривую 2 (curve 2). Если во время быстрого роста освещенности и выходной мощности рабочая точка сдвигалась от А к В, P&O , в действительности переведет точку А в точку D. В результате ?Р > 0 и рабочая точка будет и дальше перемещаться по направлению к точке F. Если световой поток продолжает увеличиваться, точка F кривой 2 перейдет в точку G кривой 3 (curve 3). Снова ?Р > 0 и точка G будет перемещена в точку I. Таким образом, последовательный переход от точки А к точке I фактически привел к уходу в другую сторону от МРР. Разумеется, эффективность P&O при этом падает. Данная ситуация может возникнуть в облачные дни[7].

Incremental Conductance (InCond)

Суть алгоритма можно уяснить, продифференцировав мощность Р солнечной батареи по напряжению V, учитывая, что в точке МРР производная обращается в нуль:

(2.1)

Перепишем уравнение (1) в таком виде:

 (2.2)

Можно заметить, что левая часть уравнения (2.2) представляет собой выражение мгновенной проводимости, а правая - значение дифференциальной проводимости солнечной батареи. Таким образом, эти две величины в точке максимума равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. Если рабочая точка смещена относительно МРР, то из уравнения (2.2) можно вывести два неравенства, которые будут указывать, находится ли рабочая точка левее или правее точки МРР. Все сказанное можно подытожить набором математических соотношений:

(2.3а)

(2.3в)

(2.3с)

Неравенства (2.3b) и (2.3c) позволяют определить направление, в котором должно осуществляться инкрементирование напряжения, пока не будет достигнута МРР точка, т.е. пока не будет удовлетворено уравнение (2.3а). На рисунке 2.4 изображена блок-схема InCond алгоритма.

Рис. 2.4. Блок-схема алгоритма Incremental Conductance

Напряжение и ток солнечной батареи в данный момент и их предыдущие значения используют, чтобы подсчитать приращения тока dI и напряжения dV.

Если окружающие условия не изменились, то dI=0 и dV=0 и алгоритм продолжает оставаться в точке максимума. Если dV=0 и dI >0, то световой поток увеличился, повышая тем самым напряжение в точке МРР. Необходимо повысить рабочее напряжение солнечной панели, чтобы отыскать МРР. Наоборот, если dI < 0, то световой поток уменьшился, понижая тем самым напряжение в точке максимума. Требуется понизить рабочее напряжение солнечной батареи.

Если dI/dV > -I/V, то dP/dV > 0 и рабочая точка находится левее максимума. Поэтому необходимо повысить рабочее напряжение панели. Аналогично, если dI/dV < -I/V, то dP/dV < 0, то рабочая точка лежит правее точки максимума. Нужно понизить рабочее напряжение солнечной батареи, чтобы передвинуться в сторону максимума.

Преимущество InCond метода перед P&O состоит в том, что при резко меняющихся внешних условиях, он не сдвинет рабочую точку солнечной панели в неверном направлении по отношению к точке МРР.

Ripple correlation control (RCC)

В данном методе проводится анализ знаков производной мощности dp/dt и производной тока di/dt или напряжения dv/dt по времени, которые возникают при нормальной работе импульсного преобразователя напряжения, эти пульсаци можно использовать полезным образом для поиска МРР.

Выражения dp/dt di/dt или dp/dt dv/dt имеют положительный знак слева от точки МРР, отрицательный знак справа от точки МРР и нуль в точке максимума. Фактически этот метод - суть уже известного InCond метода, потому имеет те же самые преимущества и недостатки.

dP/dV или dP/dI feedback control

dP/dV или dP/dI feedback control представляет собой методику вычисления наклона кривой мощности, выражаемую как функция тока (P-I характеристика) или напряжения (P-V характеристика). Данные о значении наклона кривой по цепи обратной связи подаются на контроллер с тем, чтобы сдвинуть рабочую точку в точку, где значение наклона равно нулю (это и есть точка МРР). Опять, данный метод принципиально не отличается от InCond метода.

Приближенные непоисковые методы

Как известно, имеет место приблизительная линейная зависимость между напряжением максимума мощности и напряжением холостого хода (аналогично, между током максимума мощности и током короткого замыкания) [1]. Коэффициент пропорциональности зависит от температуры и слабо зависит от освещенности. Недостаток этих методов - неточность определения максимума, а достоинство - высокое быстродействие.

Fractional open circuit voltage

В данном методе используют примерно линейную зависимость между напряжением в точке МРР (Vмрр) и напряжением холостого хода (Voc), которое меняется при изменении температуры и освещенности:

(2.4)

Здесь k₁ - константа, которая определяется заранее, по известным Vмрр и Voc при различных уровнях освещенности и температуры. Значение константы k₁ лежит в диапазоне примерно от 0,71 до 0,78.

При известном k₁, напряжение Vмрр может определяться периодически, путем измерения Voc. Чтобы измерить Voc, контроллер заряда должен отключаться, что приводит к энергетическим потерям. Еще один недостаток метода - использование линейной зависимости, как первого приближения. Поэтому метод является приближенным.

Fractional short circuit current

Аналогично предыдущему методу здесь используется зависимость между током короткого замыкания Isc и током в точке максимума Iмрр при изменяющихся внешних условиях:

(2.5)

Коэффициент k₂ для каждой панели имеет свое значение и определяется как и в предыдущем методе. Значение k₂ колеблется в пределах от 0,78 до 0,92.

Измерение тока короткого замыкания во время работающей системы представляет собой некоторую проблему. Обычно требуется дополнительный ключ, который периодически замыкает накоротко солнечную батарею, чтобы измерить Isc. В качестве ключа можно использовать, к примеру, полевой транзистор. В данном методе есть свои недостатки. Короткое замыкание солнечной батареи ведет к неизбежному рассеиванию в ней дополнительной мощности. Как и в предыдущем методе, зависимость между током максимума и током короткого замыкания выражается простейшей линейной аппроксимацией, поэтому не стоит ожидать высокой точности нахождения точки МРР с помощью этого метода.

...