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Conception de référence de charge solaire basée sur MPPT

Les panneaux solaires sont de plus en plus utilisés dans les applications d’éclairage public pour créer une conception respectueuse de l’environnement en réduisant la dépendance à l’énergie conventionnelle. L’utilisation de LED haute luminosité (HB-LED) pour éclairer les lampadaires augmente encore leur efficacité énergétique. La figure 1 montre une image d’un lampadaire alimenté par un panneau solaire avec des LED à haute luminosité. Ces systèmes utilisent des batteries au plomb-acide qui chargent des panneaux solaires pendant la journée. L’énergie des batteries est ensuite utilisée pour alimenter les LED la nuit.

Figure 1. Lampadaire à énergie solaire

Schéma d'éclairage public

Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques qui utilisent l’énergie lumineuse du soleil pour produire de l’électricité par effet photovoltaïque. Le suivi du point de puissance maximale, appelé MPPT, est un système électronique qui gère des modules photovoltaïques sur des panneaux solaires pour produire une puissance maximale. MPPT modifie le point de fonctionnement électrique du module et lui permet de fournir la puissance maximale disponible. MPPT peut être utilisé en conjonction avec un système de suivi mécanique, mais les deux systèmes sont complètement différents.

Le contrôleur de charge solaire MPPT de Cypress est un chargeur de batterie et un contrôleur de charge avec un pilote de LED intégré, doté d’un algorithme de suivi intelligent qui maximise la collecte d’énergie à partir de panneaux solaires. Il est conçu à l’aide du PowerPSoC de Cypress et utilise les contrôleurs hystériques intégrés de l’appareil, ses modulateurs dédiés et le cœur PSoC pour implémenter l’algorithme de suivi intelligent MPPT, ainsi que le circuit à courant constant du pilote de LED.

Le tableau 1 ci-dessous montre les spécifications de la conception de référence du régulateur de charge solaire MPPT:

Solution de cyprès CY8CLED04D01 PowerPSoC
특징

Algorithme MPPT pour une charge optimisée de la batterie,

Soulevez et amplifiez le pilote pour les applications LED

entrée

Tension de circuit ouvert du panneau solaire – 21 V

Courant de court-circuit – 7 A

Capacité de la batterie

Plomb-acide 12 V

Courant de charge maximal – 9,5 A

Augmenter la cote du conducteur

Tension – 40 V,

Courant – 1 A

Note du conducteur avec charge flottante

Tension – 8 V,

Courant – 1 A

Le schéma fonctionnel du chargeur solaire intégré et du pilote de LED est illustré à la figure 2. La puissance fournie par le panneau solaire est convertie en un niveau de tension qui peut fournir le courant de charge à la batterie. PowerPSoC génère le signal de commande requis pour piloter l’onduleur synchrone, qui convertit la puissance du panneau solaire pour charger la batterie. L’algorithme MPPT intégré à PowerPSoC prend le retour de tension et de courant du panneau et ajuste les signaux de commande pour faire fonctionner le panneau à sa puissance maximale. PowerPSoC surveille également le processus de charge de la batterie et fournit des informations d’état basées sur l’état de la batterie et l’état du commutateur de charge.

L’application décrite ci-dessous intègre également deux canaux de drivers de LED. Le premier canal est configuré dans une topologie de charge flottante évaluée à 8V, 1A. Le deuxième canal est configuré dans une topologie d’amplificateur estimée à 40V, 1A. L’utilisateur peut choisir entre ces deux canaux de contrôle LED pour piloter des LED alimentées par batterie. Le micrologiciel dans l’exemple de code ci-joint est conçu pour faire fonctionner un canal de commande LED à la fois. Le contrôleur de charge solaire dispose également de fonctions de protection au niveau du panneau qui protègent le panneau contre les courts-circuits de la batterie, la batterie ouverte et les connexions inversées de la batterie / panneau.

Figure 2. Schéma fonctionnel du contrôleur de charge solaire MPPT

Schéma fonctionnel de l'éclairage public

Diagramme d'image de plaque

Image sur la carte Power PSoC

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