Υλοποίηση ανιχνευτή σημείου μέγιστης ισχύος (Maximum Power Point Tracking – MPPT).

Abstract

Στην εργασία αυτή συγκεκριμένα θέλουμε να πραγματοποιήσουμε ένα κύκλωμα το οποίο να εκμεταλλεύεται, με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, την ενέργεια που παράγει μια φωτοβολταϊκή συστοιχία. Στην συνέχεια την ενέργεια αυτή την αποδίδουμε σε μια μπαταρία ώστε αυτή να φορτιστεί στην μέγιστη ισχύ που αποδίδει η συστοιχία αυτή. Για την πραγματοποίηση της κατασκευής του MPPT χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας υποβιβασμού της τάσης εξόδου σε σχέση με την τάση εισόδου τύπου Buck και ο μικροελεγκτής ATmega16 της εταιρίας Atmel. Η επιλογή του συγκεκριμένου μικροελεγκτή έγινε διότι έχει πολλές δυνατότητες που είναι απαραίτητες για εφαρμογές ελέγχου, όπως κυκλώματα μετατροπής αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC), χρονιστές (Timers) κλπ. Έχει επίσης χαμηλή κατανάλωση και χαμηλό κόστος αγοράς. Παρακάτω αναφέρουμε μια σύντομη παρουσίαση του περιεχομένου των κεφαλαίων. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται περιγραφή της αρχής λειτουργίας των φωτοβολταϊκών στοιχείων και αναφέρονται οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοσή τους. Επίσης, γίνεται μια αναφορά στον μετατροπέα τύπου Buck και σύντομη περιγραφή της λειτουργίας του MPPT. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η λειτουργία και οι δυνατότητες των ηλεκτρικών συσσωρευτών, δεδομένης της σημασίας τους στην αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Αναφέρονται όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά που διέπουν την λειτουργία τους. Επίσης γίνεται σύντομη αλλά περιεκτική περιγραφή των ελεγκτών φόρτισης των συσσωρευτών από τους πιο απλούς μέχρι και τους πιο σύνθετους. Αναφέρουμε τους κύριους ελεγκτές φόρτισης και περιγράφουμε τέλος τον ελεγκτή (ρυθμιστή) φόρτισης τύπου MPPT. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται περιγραφή των τεσσάρων πιο χρησιμοποιούμενων αλγορίθμων εύρεσης του σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT) και αναφέρουμε πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των αλγορίθμων αυτών. Στο κεφάλαιο 5 περιγράφεται αναλυτικά η κατασκευή που πραγματοποιήθηκε καθώς και το πρόγραμμα υλοποίησης του MPPT με τον μικροελεγκτή AVR ATmega16. Στο κεφάλαιο 6 κατασκευάζονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες του P&O αλγορίθμου σύμφωνα με τις μετρήσεις που έχουμε πραγματοποιήσει και αναφέρουμε πιθανές διαφοροποιήσεις μεταξύ τους. Τέλος, στο κεφάλαιο 7 αναφέρουμε τα συμπεράσματα που καταλήξαμε όσον αφορά την χρησιμότητα του ανιχνευτή σημείου μέγιστης ισχύος - MPPT που κατασκευάσαμε.