Efficenza di un convertitore DC-DC

[LordMicidial]

Buongiorno a tutti,

sto cercando aiuto per risolvere un problema tecnico per un corso online che riguarda il calcolo dell'efficienza di un convertitore DC-DC in un sistema di alimentazione solare. Il sistema include un modulo fotovoltaico, una batteria al piombo-acido da 12 V e un carico DC da 150 W.

La sfida è calcolare l'efficienza del convertitore sotto due diverse condizioni di irradianza, e sto avendo difficoltà con l'interpretazione dei dati e la formula corretta da usare.

Ecco le specifiche che ho:

Per un'irradianza di 1000 W/m², la tensione della batteria è 13.1 V e la corrente della batteria è 1.3 A.
Per un'irradianza di 600 W/m², la tensione della batteria è 11.0 V e la corrente della batteria è 4.5 A.
Il problema fornisce anche le curve IV del pannello solare per le due irradianze sopra citate, inclusi i punti di massima potenza (MPP). L'algoritmo MPPT ha un'efficienza del 90%.

Sto cercando di capire come incorporare questi dati per calcolare correttamente l'efficienza del convertitore DC-DC, considerando che il carico viene alimentato prima di riempire la batteria.

Qualsiasi aiuto o spiegazione su come approcciare il problema sarebbe molto apprezzato. Allego le immagini che mostrano le curve IV con i punti MPP e lo schema del sistema.

Grazie in anticipo per il vostro tempo e la vostra assistenza.

Schema

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Eliminato link a immagine su server esterno, come da Regolamento.
Inserita immagine correttamente (istruzioni qui).
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[ThEnGi]

Parti dalla potenza a Mppt poi la moltiplichi per l'Efficienza data
Calcoli la potenza diretta/presa dalla batteria
Con la potenza della batteria e la potenza del carico fai una somma
A questo punto hai Pin e Pout e puoi calcolare l'efficienza del convertitore

Può essere questa la soluzione ?

[LordMicidial]

Ciao, grazie a chi mi ha sistemato l'immagine, ero convinto andasse bene.

In effetti, sommare il carico con la Potenza della batteria secondo me è corretto.Secondo l'approccio proposto mi torna circa 94% il che è ragionevole.

Tuttavia sono un po' titubante a rispondere, la seconda domanda è simile alla prima ma se applico lo stesso approccio ottengo un numero maggiore di 100% che è impossibile fisicamente.

La domanda è la medesima cambia curva IV e relativo MPP dati in immagine, quindi facendo 25.2 V *4.7 A fa circa 100 W e non ho ancora tolto il 10% dell'efficenza del MPPT.

Il carico rimane 150 W + La batteria...

[PietroBaima]

Le unità di misura scritte fra parentesi quadre non si possono vedere però...

[ThEnGi]

Tuttavia sono un po' titubante a rispondere, la seconda domanda è simile alla prima ma se applico lo stesso approccio ottengo un numero maggiore di 100% che è impossibile fisicamente.

perché nel secondo caso la batteria sta erogando la sua potenza devi aggiungerla a Pin, io davo per scontato ma devi considerare la direzione della corrente e assegnare di conseguenza i valori
Mantenendo le unità di misura precedenti e i calcoli
Potenza entrante in batteria = "+"

Pfotovoltaico = 118.44 W * 0.9 = 106.60 W
Pbatteria = - 49.5 W (potenza uscente )
Pin = Pfotovoltaico - PBatteria = 106.6 W - (- 49.5 W) = 156.1 W (Ho mantenuto la stessa formula dell'esercizio precedente, altrimenti basta girare i segni )
Pcarico = 150W
Efficenza convertitore 150/156.1 *100 = 96%

Aspetta comunque qualche parere più autorevole

[LordMicidial]

Le unità di misura scritte fra parentesi quadre non si possono vedere però...

Vero... che gli vuoi dire, sono olandesi... Pragmatici! :)

[LordMicidial]

Tuttavia sono un po' titubante a rispondere, la seconda domanda è simile alla prima ma se applico lo stesso approccio ottengo un numero maggiore di 100% che è impossibile fisicamente.

perché nel secondo caso la batteria sta erogando la sua potenza devi aggiungerla a Pin, io davo per scontato ma devi considerare la direzione della corrente e assegnare di conseguenza i valori
Mantenendo le unità di misura precedenti e i calcoli
Potenza entrante in batteria = "+"

Pfotovoltaico = 118.44 W * 0.9 = 106.60 W
Pbatteria = - 49.5 W (potenza uscente )
Pin = Pfotovoltaico - PBatteria = 106.6 W - (- 49.5 W) = 156.1 W (Ho mantenuto la stessa formula dell'esercizio precedente, altrimenti basta girare i segni )
Pcarico = 150W
Efficenza convertitore 150/156.1 *100 = 96%

Aspetta comunque qualche parere più autorevole

è corretto cosi in effetti. Grazie!

[stefanopc]

Sono d'accordo con ThEnGi.
La batteria e il pannello in questo caso concorrono ad alimentare il carico.
La tensione di batteria mi sembra decisamente bassa per la corrente prelevata ma probabilmente è solo un esercizio teorico.
P. S. É meglio non citare integralmente il messaggio nella risposta ma solo la parte che interessa.
La discussione dopo un po' diventa illeggibile.
Ciao

[GioArca67]

Sì, corretto.
A 1000 W/(m*m) il pannello può erogare 25,3*7,8=197,3 W
Per l'efficienza dell'algoritmo MPPT si riducono a 197,3*0,9=177,6 W
Se il carico assorbe 150 W significa che i restanti sono verso la batteria. Quindi la batteria assorbe 13,1*1,3 = 17 W.
Allora in totale il regolatore eroga 167 W prelevandone 177,6: 94% di efficienza del solo regolatore (complessivamente c'è anche un altro 90%)

Mentre a 800 W/(m*m) il pannello può erogare 25,2*4,7=118,4 W, al solito ridotti a 118,4*0,9=106,6 W
Poiché il carico assorbe sempre 150 W il restante deve essere erogato dalla batteria che sta quindi fornendo 11,0*4,5=49,5 W.
Allora il regolatore preleva complessivamente 156,1W per erogarne 150 con efficienza del 96%.

[PietroBaima]

Vero... che gli vuoi dire, sono olandesi... Pragmatici! :)

No, sbagliano e basta.

L'operatore [.] significa "unità di misura di", per cui è sbagliato usarlo per racchiudere l'unità di misura.

Si può scrivere [P]=W oppure [I]=A oppure [E]=J eccetera eccetera, ma non [W] perché non è coerente.

[P]=W significa "l'unita di misura della Potenza è il W".

Scrivere [W] significa "l'unità di misura del W" che non ha senso, essendo il W già una unità di misura.