MPPT контроллер для ветра

[Александр]

Ребята, в данный момент алгоритм ещё находится в процессе тестирования и отладки, поэтому точно и подробно рассказать о его работе не получится. Далее. Как правильно заметил Дмитрий 31, генератор - это связующее звено. Посредник. Поэтому его роль второстепенна. Ещё далее. Скорость вращения винта и скорость ветра знать никому не нужно. Эти параметры при таком алгоритме, какой использую я, не играют никакой роли.
Tema0, по поводу обратной связи. "Согласен - несогласен" - это не совсем аргумент в данном случае. Согласны? Обратная связь - это очень информативный параметр, который используется практически всюду. Другой вопрос - как на неё реагирует система, с какими задержками или предусловиями. Обратную связь можно использовать как для стабилизации чего-либо, так и для дестабилизации. У меня используется именно последнее. Программа не позволяет винту стабилизироваться по скорости вращения. Она только следит за тем, чтобы винт находился всё время в поиске. Появились признаки ускорения - увеличиваем нагрузку, появились признаки торможения - уменьшаем. Если после ускорения появились признаки стабилизации - пробуем немного увеличить нагрузку, а если стабилизация захотела быть после торможения - уменьшаем. Если винт снизил скорость до установленного нижнего порога - отключаем нагрузку совсем, что позволяет винту находится в движении даже при очень слабом ветре. Результат: винт продолжает вращение даже тогда, когда зажжённая спичка на ветру не гаснет. (Причём, работая в этом режиме без нагрузки он вращается несколько быстрее, чем должен был бы по расчёту при данном ветре, что позволяет ему при усилении ветра очень быстро выйти на режим.)
Как результат - винт никогда не стабилизируется по скорости, а находится в поиске. Что заметно сразу - при изменении скорости ветра винт изменяет свою скорость вращения таким образом, что оказывается в районе расчётной точки на параболе. Плюс-минус несколько процентов. Насколько можно это точно ухватить из показаний анемометра и тахометра винта. (Тахометр в моём случае - это совершенно независимое устройство, никак не связанное с МК и работой программы и предназначен только для визуального контроля системы при отладке программы, анемометр - то же самое).
В данный момент программа работает. И весьма успешно управляет нагрузкой. Даже этот простейший алгоритм значительно улучшил энергоотдачу ветряка по сравнению с работой на чисто фиксированную нагрузку.
По поводу генератора. Если винт не с регулировкой шага, то генератор обязан иметь значительный запас по мощности.
По поводу заряда АКБ и прочего - это отдельная тема, которая пока не рассматривается. Об этом можно будет думать потом, когда работа контроллера мне начнёт нравиться на 100%. Пока этого ещё не произошло, поэтому - работаем дальше...

[Дмитрий 31]

Сообщение от Александр

Появились признаки ускорения - увеличиваем нагрузку, появились признаки торможения - уменьшаем.

То есть Александр, в вашем алгоритме основная контролируемая функция это угловое ускорение, правильно вас понял? Если да, то к тому мои мысли часа два назад и пришли
А насчёт запаса мощности генератора, к сожалению тоже догадался - незря у вас ВРШ.
Ну что-ж, покрайней мере для моего случая в алгоритме ограничением сверху будет максимальная мощность генератора.

[Александр]

Сообщение от Дмитрий 31

основная контролируемая функция это угловое ускорение

Да, именно так.
Если у Вас мощность генератора ограничена, то ветряк - только складнохвостик. Но в мире сейчас становятся популярными ветряки без складывания, но имеющие большой запас по мощности генератора, и по превышению скорости вращения включающие тормозной дроссель. Это позволяет плавно остановить ветряк без ударных перегрузок винта. Закорачивать генератор для остановки просто так нельзя, я один раз попробовал... Ощущение было такое, словно винт в воздухе наткнулся на лом.
Кстати, с ВРШ всё ещё хитрее: когда начинает работать ограничение по аэродинамике, можно увеличивать нагрузку на генератор, если последний позволяет. Обороты стабильны, но мощность растёт при усилении ветра, поскольку потенциально растёт вращающий момент.

[Tema0]

Александр, Я понял логику работы Вашей системы. Да, Ваш алгоритм теперь мне кажется более правильным и гораздо более простым в реализации.
осталось только проработать драйвер на пару киловатт

[Дмитрий 31]

Сообщение от Александр

Кстати, с ВРШ всё ещё хитрее: когда начинает работать ограничение по аэродинамике, можно увеличивать нагрузку на генератор, если последний позволяет. Обороты стабильны, но мощность растёт при усилении ветра, поскольку потенциально растёт вращающий момент.

Так понимаю Александр, именно при этих условиях идёт отработка нового алгоритма у вас в текущий момент, до того, как он вам начнёт нравиться? Ведь тут уже предыдущий алгоритм, не дающий винту застабилизировать обороты уже не работает ведь?
А по поводу слабого генератора решил вопрос просто - если выбранный мной винт не будет в паре с генератором выходить на участок максимума параболы, то уменьшить диаметр винта.

[Александр]

Дмитрий 31,
ВРШ просто несколько усложняет задачу. В том случае, если хочется не пропускать лишнюю энергию сквозь винт, а попытаться её собрать. Не всю, понятное дело, но весьма немалую часть. Алгоритм тот же самый, просто в нём учитывается факт аэродинамической стабилизации, он её распознаёт и начинает работать с её учётом. Стоит задача сделать так, чтобы электронике было безразлично, что к ней подключили - ветряк с винтом фиксированного шага, или ВРШ. И чтобы безразлично было сопротивление нагрузки.

Сообщение от Дмитрий 31

если выбранный мной винт не будет в паре с генератором выходить на участок максимума параболы

Тут я чуток поправлю. Дело в том, что мы имеем не одну параболу, а их целое семейство. Для каждой скорости ветра своя парабола. В этом и есть главная засада. Поэтому нужно просто определиться с конкретной параболой, которая будет считаться предельной для данного ветряка, собственно, определить, при какой скорости ветра должен начинаться увод (для складнохвостика) или регулировка лопастей для ВРШ. Уменьшать винт не нужно - зачем себя лишать удовольствия забрать энергию по максимуму от умеренного ветра?

Добавлено через 1 час 42 минуты

Сообщение от Tema0

осталось только проработать драйвер на пару киловатт

Самый простой и дешёвый драйвер у меня в данный момент успешно работает. Вот его схема:

[Александр]

Пару киловатт он держит. Но нужно помнить, что напряжение ограничено 200 вольтами. Полевик живёт на радиаторе. Нагрузка активная - какой-нибудь нагреватель. Универсальный вариант нагрузки будем делать потом.
На вход оптрона идёт ШИМ прямо с выходного порта МК.

[Tema0]

Схема хорошая.
Если нужно будет поменять напряжение на повыше вместо IRF 640 можно поставить IRFP 460 (20А, 500V) у него вдвое больше мощность рассеивания, но немного хуже частотные характеристики.
У Вас на ШИМ какая частота используется?

[Александр]

Tema0,
Сравнительно низкая - период 1,16 mS, или 862 герца всего. Для IRFP 460 придётся ставить другую микруху в драйвер, эта схема может не потянуть. В ближайшее время испытаю такую:

[Tema0]

При низкой частоте ШИМ в дальнейшем мы столкнемся с проблемой изготовления дросселя..
лучшее сразу уйти на частоты максимально доступные для IRFP 460
И софт отлаживать на этих рабочих частотах