Vidareutveckling av maxeffektföljande

Vidareutveckling av maxeffektföljande
mätutrustning för solpaneler
Namn:Alexander Bergström
Viktor Styrud
E­mail: [email protected]
[email protected]
Handledare: Uwe Zimmermann
Projektplats: Fasta tillståndets elektronik, Institutionen för teknikvetenskaper,
Ångströmslaboratoriet, Uppsala
Projektbeskrivning
Solenergi är en förnyelsebar energikälla som det forskas mycket om på Uppsala Universitet.
Det finns ett stort intresse i att mäta generad effekt på olika solpaneler och på så sätt kunna
jämföra dessa över tid. För att göra detta krävs speciell mätelektronik som är anpassad efter
solcellernas halvledaregenskaper.
Solceller har ett optimalt arbetsområde, en optimal spänning V opt och en optimal ström I opt
, där de generar maximal effekt P opt = V optI opt . Denna optimala arbetspunkt varierar beroende
på förändring av solinstrålning till följd av ändring av vinkeln mellan infallande solstrålar och
solpanel, moln och lokala skuggor med mera. Ett lastmotstånd behöver därför kontinuerligt
regleras för att behålla optimal effekt när solinstrålingen varierar.
I nuläget finns en krets som kan reglera lasten över en solcell för att uppnå maximalt
effektuttag. Spänningen och strömmen mäts i dagsläget analogt med en multimeter. Detta
projekt syftar till att vidareutveckla denna mätkrets för att omvandla mätdatan till digitalt format för
att sedan skickas vidare via en databuss. Denna omvandling görs med hjälp av en
analog­digitalomvandlare (ADC) som finns integrerad i enkapseldatorn som kommer att
användas vid konstruktion av kretsen. En begränsning som finns hos ADC:n är dess maximala
mätbara spänning. ADC:n använder antingen en yttre eller en inre referenspotential för att mäta
spänning. Den högsta spänningen är därför 5V från en yttre referens eller en lägre, inre
referenspotential. Därför behöver inspänningen som ska mätas skalas ner till ett värde under
referenspotentialen. Detta kommer att göras med hjälp av spänningsdelning som anpassas efter
specifikationer på den solpanel som ska mätas över. Det ska också göras på ett sätt så att
samma krets kan användas på olika solpaneler med olika specifikationer med väldigt enkla
ändringar.
Under projektet kommer ett kretskort designas, komponenter lödas på samt mätgränssnitt
programmeras. En central del i modulerna är en enkapseldator, som kan programmeras för att
samla in och hantera mätdata. Programspråket som kommer användas är C.
Tidsplan
Vecka 14
Inläsningsperiod om enkapseldatorer och solceller.
●
●
5 st laborationer från kursen programmering av enkapseldatorer, 1TE663
1 laboration från kursen Teknik for förnybar energi, 1TG312.
Vecka 15 & 16
Ta fram en fungerande prototyp av systemet på ett kopplingsdäck.
●
●
Designa kretsen på ett kopplingsdäck.
Skriva mjukvarukod till Enkapseldatorn.
Vecka 17
Ta fram ritning för den slutgiltiga kretskortdesignen
●
●
Designa i CAD­programmet EAGLE.
Beställa kretskortet.
Vecka 18
komponentmontering och installation.
●
●
●
Montering av komponenter på kretskortet.
Integrera kretsen i ett chassi för att klara utomhusmontering.
Installation av kretsen på taket på ångströmslaboratoriet.
Vecka 19
Testköra och lösa eventuella problem i systemet.
Vecka 20 & 21
Rapportskrivning och slutförande av projekt.
●
●
Slutföra projektrapporten.
Redovisa projektet.
Slutprodukt
Produkten av projektet ska vara en påkopplingsbar modul som ska vara relativt enkel att
använda på solpaneler med olika specifikationer vad gäller effekt, spänning och ström.
Motstånden på modulen bör vara enkla att byta ut för att klara av olika specifikationer. Modulerna
ska innehålla en krets som varierar lastmotstånd för att solpanelen hela tiden ska avge
maxeffekt. De ska också kunna samla in och omvandla data till digital form och sedan skicka
denna vidare till en mätstation.