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.
