Literature Review: Open source design of MPPT solar charge controller 30A, 24V/id

Data proyek

Jenis
Penulis	Md Motakabbir Rahman Joshua M. Pearce
Lokasi	London , ON , Kanada
Status
Bertahun-tahun
Manifestasi OKH	Unduh

Dicari Kelompok Riset Teknologi Keberlanjutan Bebas dan Tepat Guna (FAST) Universitas Western ! Mahasiswa akan menciptakan masa depan terdistribusi dengan pencetakan 3D dan daur ulang sumber terbuka bertenaga surya. Hubungi Dr. Joshua Pearce - Daftar di sini

Beranda · Proyek & Publikasi · Metode · Tinjauan literatur · Orang · Sponsor · Berita · Twitter/X · YouTube · LinkedIn · Github · Untuk anak-anak!

Baca selengkapnya...

Halaman ini merupakan tinjauan pustaka . Silakan edit halaman ini dan tambahkan sumber serta ringkasan.Baca selengkapnya...

Sumber energi terbarukan seperti tenaga surya semakin populer dan terjangkau, dan kebutuhan akan pengontrol pengisian daya surya dan MPPT yang efisien dan hemat biaya juga meningkat. Namun, biaya perangkat MPPT komersial jauh lebih tinggi daripada pengontrol pengisian daya surya, sehingga membuatnya kurang mudah diakses dan terjangkau bagi pengguna. Oleh karena itu, proyek kami bertujuan untuk membangun desain MPPT sumber terbuka baru guna mengurangi kesenjangan harga antara MPPT dan pengontrol pengisian daya surya. Dengan memanfaatkan komponen berbiaya rendah dan proses manufaktur yang disederhanakan, proyek ini berharap dapat menurunkan biaya perangkat MPPT ke tingkat yang sebanding dengan pengontrol pengisian daya surya.

Tinjauan Pustaka tentang "Desain sumber terbuka pengontrol pengisian daya surya MPPT 30A, 24V"

1. Tinjauan Komprehensif Teknik Pelacakan Titik Daya Maksimum (MPPT) yang Digunakan dalam Sistem PV Surya ^{[ 1 ]}

Musong L. Katche dkk. membahas berbagai metode pelacakan titik daya maksimum (MPPT) dalam sistem fotovoltaik dan mengkategorikannya menjadi teknik konvensional, cerdas, optimasi, dan hibrida. Metode-metode tersebut dibandingkan berdasarkan berbagai kriteria seperti efisiensi, biaya, stabilitas, dan kompleksitas implementasi.

• Tinjauan tersebut menunjukkan bahwa teknik hibrida sangat efisien tetapi lebih rumit dan mahal daripada metode konvensional.
• Metode konvensional kurang efektif dalam penanganan naungan parsial dan memiliki waktu respons lebih lambat, sedangkan teknik cerdas, optimasi, dan hibrida dapat menangani naungan parsial.
•  Mereka merekomendasikan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan efisiensi dan stabilitas pelacakan algoritma Perturb and Observe (P&O) konvensional yang digunakan dalam MPPT. Hal ini dapat dicapai dengan mengeksplorasi cara-cara pemilihan dan penyesuaian ukuran langkah yang digunakan dalam metode P&O.

2. Tinjauan umum dan klasifikasi berbagai Teknik MPPT ^{[ 2 ]}

Nabil Karami dkk. menyajikan ikhtisar 40 metode Pelacakan Titik Daya Maksimum (MPPT) yang berbeda untuk pelacakan daya dalam sistem PV. Metode-metode tersebut dimodelkan secara matematis dan disajikan, serta dibandingkan dalam sebuah tabel untuk menyederhanakan klasifikasi.

• Mereka mengkategorikan metode pelacakan titik daya maksimum (MPPT) menjadi 5 kelompok: (1) pelacakan parameter konstan, (2) pelacakan pengukuran dan perbandingan, (3) pelacakan coba-coba, (4) pelacakan perhitungan matematis, dan (5) pelacakan prediksi cerdas.
• Berdasarkan penelitian mereka, metode MPPT yang paling populer adalah metode P & O, tetapi metode IC juga banyak digunakan di sisi lain. Metode berbasis kecerdasan buatan cepat dan stabil tetapi membutuhkan aplikasi digital dan beberapa sensor.
• Metode P&O memiliki trade-off antara respons yang lebih cepat dan osilasi kondisi tunak akibat ukuran langkah perturbasi. Untuk meningkatkan kinerja, empat versi modifikasi P&O telah dibahas, yang menggunakan rasio tugas konverter sebagai sinyal perturbasi atau nilai perturbasi adaptif.

3. Metode MPPT untuk sistem PV surya: tinjauan kritis berdasarkan sifat pelacakan ^{[ 3 ]}

Amit Kumer Podder dkk. meninjau 50 metode pelacakan titik daya maksimum (MPPT) yang berbeda, mengkategorikannya ke dalam delapan kategori berdasarkan karakteristik pelacakannya.

• Studi ini menganalisis karakteristik utama dan sebelas parameter pemilihan metode, yang merupakan pendekatan baru yang belum terlihat dalam tinjauan sebelumnya.
• Metode β cocok untuk riak tegangan yang lebih kecil, respons transien yang lebih baik, dan kompleksitas yang lebih sedikit.
• Metode evolusi seperti PSO, GA, DE, FLC adalah yang terbaik untuk mengekstraksi daya dari panel PV dalam kondisi naungan parsial.
• Metode berbasis saat ini lebih akurat tetapi membutuhkan perangkat keras yang mahal.

4. Metode INC MPPT Ukuran Langkah Variabel untuk Sistem PV ^{[ 4 ]}

Fangrui Liu dkk. mengusulkan algoritma INC MPPT ukuran langkah variabel yang dimodifikasi yang secara otomatis menyesuaikan ukuran langkah untuk meningkatkan kecepatan dan akurasi MPPT.

• Ukuran langkah variabel ditentukan berdasarkan turunan daya terhadap tegangan susunan PV.
• Ukuran langkah meningkat ketika titik operasi jauh dari Titik Daya Maksimum (MPP) dan menurun ketika dekat dengan MPP untuk mengurangi osilasi dan meningkatkan efisiensi.
• Faktor skala N, yang menentukan kinerja sistem MPPT, disetel secara manual, dan metode sederhana untuk menentukan N diusulkan.
• Metode yang diusulkan sederhana dan dapat dengan mudah diimplementasikan dalam prosesor sinyal digital.

5. Tinjauan teknik MPPT sistem PV pada kondisi naungan parsial ^{[ 5 ]}

Alivarani Mohapatra dkk. meninjau berbagai algoritma pelacakan titik daya maksimum (MPPT) dalam kondisi naungan parsial.

• GWO dikombinasikan dengan Direct Duty Cycle Control (DCC) untuk menjaga siklus kerja konstan pada Titik Daya Maksimum (MPP) untuk mengurangi osilasi kondisi tetap.
• Algoritma Firefly (FA) menggunakan koefisien β yang diperbarui dan versi yang disederhanakan dari algoritma asli untuk melacak MPP sistem PV dalam kondisi naungan parsial.
• Algoritma Ant Colony Optimization (ACO) juga dibahas, yang menggunakan pendekatan probabilistik untuk mencari MPP.
• GWO memiliki efisiensi pelacakan tertinggi dengan penghapusan osilasi sementara dan kondisi tetap.

6. Metode pelacakan titik daya maksimum berbasis kontrol langsung untuk sistem fotovoltaik dalam kondisi naungan parsial menggunakan algoritma optimasi segerombolan partikel ^{[ 6 ]}

Kashif Ishaque dkk. menggunakan algoritma optimasi kelompok partikel (PSO) yang dapat melacak titik maksimum global susunan PV dalam kondisi pengaburan parsial.

• Metode yang diusulkan adalah skema kontrol langsung di mana siklus kerja dihitung langsung dalam algoritma, sehingga menghilangkan kebutuhan akan loop kontrol, seperti pengontrol PI.
• Algoritme ini menggunakan vektor solusi siklus tugas untuk menemukan posisi terbaik pribadi setiap partikel. Variabel Pbesti digunakan untuk mengingat siklus tugas terbaik yang ditemukan oleh partikel ke-i, dan variabel Gbest digunakan untuk mengingat siklus tugas terbaik yang dicapai di antara semua partikel.
• Metode yang diusulkan secara akurat melacak MPP global untuk semua kondisi naungan yang diberikan dan menghasilkan efisiensi lebih dari 99,5% kecuali untuk dua kasus di mana MPP berada di sekitar VOC.

7. Pengontrol Teknik MPPT Berbasis Jaringan Syaraf Tiruan untuk Sistem Pompa Fotovoltaik ^{[ 7 ]}

Mohammed Yaichi dkk. menyajikan metode MPPT yang disempurnakan untuk sistem fotovoltaik yang terdiri dari rangkaian PV, inverter, motor asinkron, dan pompa sentrifugal, menggunakan jaringan saraf tiruan (ANN).

• Topologi jaringan yang diusulkan untuk teknik MPPT mencakup lapisan masukan, satu lapisan tersembunyi, dan satu lapisan keluaran dengan fungsi transfer sigmoidal.
• Penelitian ini menemukan bahwa peningkatan jumlah neuron pada lapisan tersembunyi menyebabkan peningkatan koefisien regresi R-kuadrat (R2), yang menunjukkan akurasi yang lebih tinggi dalam memprediksi respons kecepatan keluaran motor-pompa.
• Arsitektur dengan lima neuron di lapisan tersembunyi mencapai nilai R2 tertinggi sebesar 0,9999.
• Lebih lanjut, makalah ini menyajikan hasil simulasi untuk empat tingkat radiasi matahari yang berbeda. Pengontrol MPPT terbukti efektif dalam melacak semua tingkat radiasi yang diuji, menunjukkan ketangguhan strategi pengendalian yang diusulkan.

8. Optimasi Metode Pelacakan Perturb dan Observe Maximum Power Point ^{[ 8 ]}

Nicola Femia dkk. membahas dua masalah besar yang terkait dengan metode P&O dan menganalisis pilihan optimal dari dua parameter utama yang mencirikan algoritma P&O untuk mengatasi masalah tersebut.

• Algoritma P&O berputar di sekitar MPP yang menyebabkan masalah ketidakstabilan. Metode ini juga membingungkan dalam menangani kondisi atmosfer yang berubah dengan cepat.
• Dalam makalah ini, masalah ketidakstabilan dihindari dengan menetapkan interval pengambilan sampel lebih tinggi dari ambang batas yang tepat dari algoritma MPPT untuk sistem dinamis.
• Untuk mengatasi kondisi iradiasi yang berubah dengan cepat, optimalisasi siklus kerja ditunjukkan untuk suatu sistem.
• Hasil yang diperoleh melalui metode ini dapat digunakan untuk meningkatkan desain regulator MPPT dengan menyesuaikannya agar sesuai dengan kualitas dinamis sistem yang unik.

9. Algoritma Adaptif Perturb dan Observasi untuk Pelacakan Titik Daya Maksimum Fotovoltaik ^{[ 9 ]}

L. Piegari dkk. mengusulkan metode P&O adaptif yang menunjukkan dinamika yang lebih cepat dan stabilitas yang lebih baik, yang ditetapkan dan diverifikasi melalui simulasi numerik dan uji eksperimental.

• Konsep dasar algoritma ini adalah menyesuaikan amplitudo gangguan berdasarkan kondisi operasional saat ini.
• Algoritma yang diusulkan memiliki manfaat tambahan berupa sifat adaptif, sehingga tidak terlalu terpengaruh oleh perubahan parameter sirkuit.
• Efektivitas algoritma yang diusulkan telah diverifikasi secara eksperimental melalui uji laboratorium yang dilakukan pada panel berdaya rendah.

10. Algoritma Pelacakan Titik Daya Maksimum Gangguan dan Observasi yang Disempurnakan untuk Rangkaian PV ^{[ 10 ]}

Xuejun Liu dkk. menyarankan algoritma P&O MPPT yang diperbarui untuk mempercepat respons sistem dan mengurangi osilasi di sekitar Titik Daya Maksimum (MPP).

• Teknik algoritma P&O yang diusulkan menggabungkan laju pengambilan sampel yang tinggi dan waktu respons yang sangat cepat.
• Algoritma yang diusulkan menggunakan kontrol arus puncak dan nilai sesaat, bukan nilai rata-rata, untuk menentukan arah gangguan berikutnya.

11. Optimalisasi Duty-cycle Perturbation pada Teknik P&O MPPT ^{[ 11 ]}

N Femia dkk. menunjukkan bahwa dampak buruk akibat kondisi atmosfer yang berubah cepat dapat diminimalkan secara signifikan dengan menyesuaikan besarnya gangguan siklus tugas.

• Makalah ini mengontrol besarnya siklus kerja sesuai dengan karakteristik dinamis konverter tertentu yang digunakan untuk menerapkan P&O MPPT.
• Teknik ini dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan desain regulator MPPT dengan menyesuaikannya agar sesuai dengan kualitas dinamis sistem yang unik.
• Optimalisasi siklus kerja diperlihatkan untuk sistem pengisi daya baterai dorong.

Tinjauan pustaka tentang "Pengendali MPPT sumber terbuka untuk sistem PV"

12. Perancangan Perangkat Keras Pengontrol Pengisian Daya Berbasis Mikrokontroler PIC dan MPPT untuk Sistem Pengisian Baterai PV Mandiri ^{[ 12 ]}

Rahul Santhosh dkk. merancang prototipe pengontrol muatan MPPT menggunakan mikrokontroler PIC16F877A.

• Mereka telah menggunakan metode MPPT konduktansi inkremental dan menemukan efisiensi sebesar 98%.
• Dibandingkan dengan MPPT komersial, efisiensi ini rendah karena penggunaan dioda, bukan MOSFET penyearah sinkron.
• MPPT dirancang untuk daya 10W yang sangat rendah dan tidak cocok untuk penggunaan komersial.
• Tidak ada sistem proteksi yang diterapkan untuk melindungi sistem terhadap arus berlebih, tegangan berlebih, dan panas berlebih.
• Selain itu, algoritma yang digunakan dalam sistem ini rentan terhadap pengaburan parsial dan menelusuri puncak lokal, bukan puncak global.

13. Prototipe Perangkat Keras untuk Pengisi Daya Tenaga Surya MPPT Otomatis Portabel Menggunakan Konverter Buck dan Teknik PSO ^{[ 13 ]}

Mahesh Parandhaman dkk. merancang prototipe pengontrol muatan MPPT menggunakan teknik PSO untuk melacak daya maksimum di bawah naungan parsial.

• Mereka menggunakan Arduino uno sebagai mikrokontroler untuk mengendalikan sistem, yang berukuran besar dan mahal serta tidak memiliki modul wifi bawaan untuk telemetri nirkabel.
• Pengontrol muatan yang dirancang untuk penggunaan daya surya 40W yang dapat dianggap sebagai prototipe.
• Hanya heat sink yang digunakan untuk perlindungan terhadap panas berlebih, tetapi tidak ada sistem perlindungan kelistrikan yang diterapkan untuk melindungi sistem terhadap arus berlebih, tegangan berlebih, dan sebagainya.
• Mereka juga menggunakan konverter buck konvensional yang mengurangi efisiensi secara signifikan karena adanya dioda.
• Prototipe finalnya juga tidak memiliki fitur dan sistem proteksi seperti MPPT komersial.

14. Pengontrol Pengisian Tenaga Surya Arduino MPPT 1kW (ESP32 + WiFi) ^{[ 14 ]}

Angelo Casimiro telah merancang proyek ini menggunakan mikrokontroler ESP 32 dengan fitur dan sistem proteksi layaknya MPPT komersial. Perangkat ini juga ringkas dan berukuran kecil dengan efisiensi 99% berkat konverter buck sinkron dan pengontrol arus balik.

• Tetapi algoritma yang digunakan dalam proyek tersebut gagal melacak MPP di bawah naungan parsial.
• Dalam proyek tersebut, perancang mengklaim dapat menggunakan rentang tegangan input dan output, tetapi hal itu tidak mungkin dicapai hanya dengan konverter buck.
• MPPT juga hanya dapat mengisi daya baterai. Beban DC tidak dapat disuplai secara langsung, yang mana fitur ini tersedia pada MPPT komersial.
• Meskipun proyek ini mereplikasi MPPT komersial dalam skala besar, proyek ini dapat ditingkatkan menggunakan algoritma dan konverter yang canggih.

15. Sistem Pemantauan untuk Melacak Generator PV di Mikrogrid Cerdas Eksperimental: Solusi Sumber Terbuka ^{[ 15 ]}

José María Portalo et. al merancang pemantauan yang tepat dalam jaringan mikro pintar, khususnya untuk SMG yang menggabungkan fotovoltaik dan energi hidrogen

• Sistem ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak sumber terbuka yang bertanggung jawab untuk penginderaan, akuisisi data, dan visualisasi.
• Solusi yang diusulkan bersifat fleksibel, modular, dan dapat diskalakan, dan sifat proposal yang berbiaya rendah terletak pada anggaran murah yang diperlukan untuk implementasinya.
• Lapisan akuisisi data mencakup mikrokontroler Arduino yang bertanggung jawab untuk mengkondisikan dan memproses sinyal keluaran sensor.
• Lapisan penyimpanan data mengumpulkan informasi yang diterima dari lapisan sebelumnya secara terstruktur menggunakan MariaDB, sistem manajemen basis data berbasis MySQL.
• Lapisan visualisasi dan analitik data menampilkan informasi waktu nyata kepada pengguna/operator untuk pelacakan fasilitas fisik yang tepat menggunakan Grafana.
• Terakhir, lapisan komunikasi jaringan mencakup pertukaran data melalui jaringan antara lapisan sebelumnya menggunakan jaringan berbasis Ethernet untuk komunikasi antara papan Raspberry Pi dan Arduino.

16. Platform Perangkat Keras Sumber Terbuka untuk Konverter Cerdas dengan Konektivitas Cloud ^{[ 16 ]}

Massimo Merenda dkk. merancang dan mengimplementasikan platform perangkat keras sumber terbuka untuk konverter pintar yang dilengkapi dengan pengontrol yang mampu mencocokkan impedansi secara online untuk transfer daya maksimum.

• Platform ini dapat digunakan untuk pengembangan dan pengujian berbagai algoritma pelacakan titik daya maksimum untuk berbagai sistem energi terbarukan.
• Alat ini dilengkapi dengan komunikasi frekuensi radio dua arah yang memungkinkan pembacaan hasil pengukuran dan parameter secara langsung, serta modifikasi jenis dan pengaturan algoritma dari jarak jauh.
• MLB memiliki tiga komponen utama: mikrokontroler yang memperoleh arus dan tegangan dari rangkaian daya, FPGA yang menghasilkan sinyal PWM untuk mengendalikan MOSFET dan menerapkan logika kontrol, dan Wi-Fi
• Mereka menggunakan algoritma P&O untuk pelacakan titik daya maksimum (MPPT) menggunakan FPGA pada platform konverter pintar perangkat keras sumber terbuka. Algoritma ini diterjemahkan ke dalam kode VHDL dan disintesis menggunakan perangkat lunak Lattice Diamond.
• Efisiensi konversi daya dipertimbangkan, dengan nilai efisiensi lebih tinggi dari 97% untuk daya input dalam rentang yang dipertimbangkan dan lebih tinggi dari 98% untuk daya di atas 300 W. Efisiensi menurun seiring dengan peningkatan frekuensi switching.
• Keterbatasan platform tersebut meliputi daya maksimum 450 W, tegangan input dan output maksimum 70 V, serta arus maksimum 10 A yang tidak bersamaan.

17. Perancangan Sistem Pelacakan Titik Daya Maksimum Fotovoltaik Berbasis Algoritma Konduktansi Inkremental Menggunakan Arduino Uno dan Boost Converter ^{[ 17 ]}

Efendi S Wirateruna dkk. merancang pengontrol pelacakan titik daya maksimum (MPPT) berdasarkan algoritma Konduktansi Inkremental.

• Sistem ini terdiri dari modul panel surya, konverter penguat DC-DC, pembagi tegangan, sensor arus, Arduino Uno, dan resistor beban.
• MPPT membutuhkan algoritma dengan kompleksitas rendah-menengah dan implementasi perangkat keras yang mudah dalam kasus topologi konverter, sehingga mereka menggunakan metode IC yang sederhana untuk implementasi perangkat keras.
• Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem PV dengan pengendali MPPT berbasis algoritma IC dapat mengendalikan keluaran daya PV pada titik daya maksimum dan mempunyai daya keluaran rata-rata sekitar 7,34 watt, sedangkan sistem PV tanpa pengendali MPPT mempunyai daya keluaran rata-rata sekitar 6,07 watt.

18. Sistem Pemantauan Cerdas Konverter DC ke DC untuk Aplikasi Fotovoltaik ^{[ 18 ]}

Jameel Kadhim Abed mempresentasikan sistem pemantauan pintar baru untuk aplikasi fotovoltaik menggunakan konverter DC ke DC.

• Sistem ini memiliki dua bagian: sistem kontrol yang menggunakan Arduino NANO untuk membaca data tegangan dan arus dan mengirimkannya secara nirkabel ke aplikasi sistem pemantauan yang dirancang menggunakan perangkat lunak sumber terbuka.
• Perangkat lunak aplikasi sistem pemantauan dirancang untuk diinstal pada instrumen telepon pintar Android menggunakan MIT App builder.
• Artikel ini menjelaskan sistem perangkat keras akhir dari konverter DC ke DC dengan aplikasi fotovoltaik, yang terdiri dari rangkaian konverter DC/DC, Arduino Nano, sistem komunikasi Bluetooth HC-5, sensor tegangan dan arus, dan LCD.
• Data pemantauan diambil oleh aplikasi telepon pintar dari jarak kurang dari 10 meter karena perangkat Bluetooth HC-5.

19. Perancangan Pelacak Titik Daya Maksimum yang Efisien Berbasis ANFIS Menggunakan Data Sistem Fotovoltaik Eksperimental ^{[ 19 ]}

Sadeq D. Al-Majidi dkk. membahas penggunaan sistem inferensi neural-fuzzy adaptif (ANFIS) sebagai metode terkuat untuk pelacakan titik daya maksimum (MPPT) dalam sistem fotovoltaik.

• Metode yang diusulkan disimulasikan menggunakan model MATLAB/Simulink dan terbukti secara akurat melacak titik daya maksimum yang dioptimalkan dengan efisiensi lebih dari 99,3% dalam berbagai kondisi iklim.
• Teknik ANFIS yang diusulkan menggunakan data iradiasi dan suhu yang dikumpulkan oleh stasiun cuaca untuk memprediksi daya yang dihasilkan oleh sistem fotovoltaik secara akurat. Model ANFIS dilatih menggunakan data selama 40 hari, dengan sekitar 6.200 set data.
• Metode ANFIS-MPPT yang diusulkan mengungguli teknik MPPT lain seperti P&O-MPPT dan FLC-MPPT dalam berbagai kondisi iklim, mencapai efisiensi lebih dari 99,3%.
• Mereka menyimpulkan bahwa teknik ANFIS-MPPT dapat meningkatkan efisiensi sistem PV, tetapi implementasinya mungkin menjadi terlalu rumit karena unit langkah tambahan.

Referensi

Data halaman

Kata Kunci	tinjauan pustaka cepat , jaringan nano pv , unit catu daya surya
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (TPB)
Penulis	Md Motakabbir Rahman
Lisensi	CC-BY-SA-4.0
Bahasa	Bahasa Inggris (en)
Terjemahan	Korea , Arab
Terkait	2 subhalaman , 3 halaman tautan di sini
Pemandangan	293 tampilan halaman ( analitik )
Dibuat	27 April 2023 oleh Md Motakabbir Rahman
Edit terakhir	2 Mei 2023 oleh Md Motakabbir Rahman
Kutip sebagai	Md Motakabbir Rahman (2023). "Tinjauan Pustaka: Desain sumber terbuka pengontrol pengisian daya surya MPPT 30A, 24V" . Appropedia . Diakses 19 Agustus 2025 .
Kueri API	dasar , semantik , html , file , dan lainnya