dúvida Circuito MPP para Células Solares em CubeSat com o TPS61200

[temythhh]

Saudações! Estou projetando um CubeSat para a OBSAT (Olimpíada Brasileira de Satélites) e me deparei com um problema em nossa engenharia de gerenciamento de energia solar.

Pois bem, usamos 8 células solares ao redor do CubeSat, cada uma com 0.5V/1.02A. Para alimentação do circuito interno do satélite escolhemos um boost converter TPS61200 da Texas Instruments por sua alta eficiência e baixa tensão de input necessária (0.5v min.)

Eis que o TPS61200 é um boost converter projetado para painéis solares uma vez que tem seu input baixo, e no seu próprio datasheet possui uma sugestão de circuito MPP (Maximum Power Point) que encontra o ponto específico entre a voltagem e amperagem que resulta na maior potência, assim aumentando a eficiência dos painéis.

Pelo o que entendi no DataSheet o TLV431 funciona como um comparador e o OPA379 funciona como um amplificador diferencial, emitindo uma voltagem para o pino de Feedback do TPS que irá regular qual voltagem de input o TPS irá funcionar, operando então no MPP.

Até ai tudo bem, a Texas Instruments fornece todos os detalhes no esquemático, porém para maior eficiência no sistema de conversão eu preciso de uma voltagem alta para ter mais de 90% de eficiência, pois em 0.5v a eficiência é de 50%, o que é baixíssima. Logo, decidi por usar os painéis em série ao invés de usar em paralelo.

Em série temos um total de 4V/1.02A em todos os painéis. Daí nos deparamos com uma questão, como adaptar o sistema para funcionar a esta tensão?

E mais outra questão: a oscilação de voltagem de apenas um painel costuma ser baixa em comparação com um conjunto de células solares, já que no caso do CubeSat as células estão posicionadas em faces do cubo diferentes. Logo, facilmente uma ou duas das faces podem ficar sombreadas, o que gera uma variação enorme da voltagem quando comparado à apenas uma célula solar. A questão é: o sistema MPP ainda seria capaz de interpretar e comparar mesmo com uma alta variação?

 

ATUALIZAÇÕES!!!:

Conversando em alguns grupos no discord com alguns engenheiros percebi que a ligação em série seria ineficiente mesmo com diodos schottky para bypass, já que o dropout voltage seria grande. Fiz os cálculos e a forma mais eficiente é ter um MPP+Boost Converter por face do CubeSat (2 células solares por face ligadas em série). A ligação em série se dá pois quanto maior o VInput maior a eficiência do boost converter. Porém os valores dos resistores do MPP são projetados para trabalhar com um VInput de 0.5v (única celular solar) e não 1.0v(duas células em série). Alguma ideia de como regular os resistores?

Editado: 6 de Agosto de 2023 por temythhh

[temythhh]

Atualização!!! Por não obter respostas no fórum decidi por olhar mais a fundo o schematic. O OPA 379 funciona como Amplificador Diferencial e recolhe sinais diretamente da Célula Solar e do TLV431 que produz um sinal em referência a voltagem do pino VAUX do TPS. A única entrada no sistema MPP da voltagem da célula solar é na porta negativa do OPA379, seguido de um resistor de 1M. Para ajustar o circuito para funcionar com o dobro da voltagem podemos regular o resistor para 2M e compensar o aumento de voltagem. A compensação também pode ser feita em R4 mais preferi por utilizar em R6 já que é a entrada oficial do sinal. A Texas Instruments também recomenda que o valor de R4 seja regulado para o ambiente e condições do painel assim o MPP pode funcionar corretamente, mas a Texas Instruments dá um valor médio de R4 de 1M.

Por favor me digam se errei em algo e se minhas deduções estão certas, um suporte seria muito bem vindo. Não tenho muita experiência na área e posso estar falando algo errado sem perceber.