Zrozumienie ładowarki słonecznej MPPT

Tutaj próbujemy zrozumieć rzeczywistą koncepcję obwodu kontrolerów ładowarek słonecznych typu MPPt i dowiedzieć się, jak działają te urządzenia.

Co to jest MPPT

MPPT to skrót od Maximum Power Point Tracking, koncepcja ładowarki specjalnie zaprojektowana i zaprojektowana do uzyskiwania wysoce wydajnych wiązek energii słonecznej.

Panele słoneczne są doskonałymi urządzeniami, ponieważ pozwalają nam wykorzystać darmową energię elektryczną ze słońca, jednak obecne urządzenia nie są zbyt wydajne pod względem mocy. Jak wszyscy wiemy, moc wyjściowa z panelu słonecznego zależy bezpośrednio od padających promieni słonecznych, o ile jego prawie prostopadłe do niego zapewnia dobrą wydajność, która pogarsza się wraz z ukośnymi promieniami lub zanurzaniem się słońca.

Na powyższe wpływa również pochmurno.

Ponadto wyjście z panelu słonecznego wiąże się z niespójnymi poziomami napięcia, które wymagają odpowiedniej regulacji, aby zasilać obciążenie, którym jest zwykle akumulator kwasowo-ołowiowy.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe lub wszelkiego rodzaju akumulatory do ładowania wymagają odpowiednio znamionowego wkładu, aby nie uległy uszkodzeniu i były optymalnie ładowane. W tym celu zwykle używamy kontrolera ładowarki między panelem słonecznym a akumulatorem.

Ponieważ napięcie panelu słonecznego nigdy nie jest stałe i spada wraz z spadkiem światła słonecznego, prąd z panelu słonecznego również słabnie, gdy intensywność światła słonecznego maleje.

W powyższych warunkach, jeśli panel słoneczny zostanie bezpośrednio obciążony, jego prąd będzie dalej spadał, powodując nieefektywne wyjścia.

Innymi słowy, sprawność panelu jest maksymalna, gdy jego napięcie jest zbliżone do podanej wartości znamionowej. Dlatego, na przykład, panel słoneczny 18 V będzie działał z maksymalną wydajnością, gdy będzie zasilany napięciem 18 V.

A jeśli światło słoneczne słabnie, a powyższe napięcie spada do powiedzmy 16 V, nadal moglibyśmy pracować z maksymalną wydajnością, gdybyśmy mogli utrzymać nienaruszone 16 V woltów i uzyskać moc wyjściową bez wpływu lub spadku tego napięcia.

Poniższy wykres sugeruje, dlaczego iw jaki sposób panel słoneczny zapewnia maksymalną wydajność, gdy może pracować przy maksymalnym, przypadkowym napięciu wyjściowym.

Co to jest maksymalny punkt mocy lub punkt kolana

Zwykłe sterowniki ładowarek słonecznych regulują jedynie napięcie panelu słonecznego i dostosowują je do ładowania podłączonego akumulatora, jednak nie wykonują one prawidłowo regulacji panelu.

Konwencjonalny regulator ładowarki, który wykorzystuje liniowe układy scalone zgodnie z przepisami, nie jest w stanie powstrzymać panelu słonecznego przed ładowaniem bezpośrednio przez podłączony akumulator lub falownik lub cokolwiek innego, co może być podłączone jako obciążenie.

Powyższa sytuacja ma tendencję do obniżania napięcia panelu słonecznego, co powoduje, że jego użycie jest nieefektywne, ponieważ teraz panel jest ograniczony do wytwarzania znamionowej ilości prądu do obciążenia.

Dlaczego więc te ładowarki liniowe lub regulatory PWM nie są w stanie uniknąć ładowania panelu słonecznego, mimo że są niezwykle zaawansowane, dokładne i poprawne w swoich działaniach? Jak działają rzeczywiste ładowarki MPPT?

Odpowiedź na powyższe kwestie nigdzie nie jest wyczerpująco poruszana w sieci, dlatego uznałem, że konieczne jest szczegółowe wyjaśnienie różnicy między zwykłymi kontrolerami ładowarki a rzeczywistym MPPT.

Wracając do powyższego pytania, odpowiedź polega na tym, że w prostownikach regulatorów liniowych obciążenie jest bezpośrednio połączone z panelem, bez pośredniego stopnia buforowego, co powoduje nieefektywne przenoszenie i rozpraszanie mocy.

Podczas gdy w sterownikach MPPT obciążenie jest podłączone przez pośredni konwerter Buck Boost, który skutecznie zmienia warunki zasilania w zależności od mocy światła słonecznego na panelu, zapewniając minimalne obciążenie panelu i maksymalne dostarczanie mocy do obciążenia.

Zasadniczo MPPT zostały opracowane w celu zapewnienia, że ​​moc wejściowa netto była konsekwentnie dostarczana do obciążenia wyjściowego, niezależnie od kompatybilności obciążenia z panelem.

W jaki sposób topologia Buck Boost pomaga sterownikom MPPT w maksymalizacji wydajności

Osiąga się to przede wszystkim za pomocą śledzącej technologii zwiększania wartości SMPS.

Dlatego możemy powiedzieć, że jest to plik Technologia „buck boost” SMPS stanowiący kręgosłup wszystkich projektów MPPT i zapewnia niezwykle wydajną opcję konfiguracji regulacji mocy i zasilania urządzeń.

W sterownikach ładowarki MPPT napięcie panelu słonecznego jest najpierw przekształcane na równoważne napięcie pulsujące o wysokiej częstotliwości.

Napięcie to jest doprowadzane do uzwojenia pierwotnego dobrze zwymiarowanego kompaktowego transformatora ferrytowego, który generuje wymagany poziom prądu w swoim uzwojeniu wtórnym, dopasowany do określonej szybkości ładowania akumulatora.

Jednak napięcie może nie pasować do napięcia ładowania akumulatora, dlatego tutaj zastosowano zwykły liniowy regulator do prawidłowego ustalenia poziomu napięcia.

Dzięki powyższej konfiguracji bateria pozostaje całkowicie odizolowana od panelu słonecznego i jest wydajnie ładowana nawet w złych warunkach pogodowych, ponieważ teraz panel słoneczny może działać bez wpływu lub spadku dostępnego chwilowego napięcia w dowolnych warunkach.

Pomaga to w realizacji zamierzonego efektu śledzenia maksymalnego punktu mocy, co jest niczym innym, jak umożliwieniem panelowi pracy przy minimalnym obciążeniu, przy jednoczesnym zapewnieniu, że podłączone obciążenie otrzyma pełną moc wymaganą do jego optymalnej wydajności.

Byłoby interesujące wiedzieć, w jaki sposób SMPS zapobiega ładowaniu panelu lub dowolnego źródła bezpośrednio przez obciążenie.

Sekret tkwi w zastosowaniu technologii ferrytowej. Transformatory ferrytowe to niezwykle wydajne urządzenia magnetyczne, które skutecznie nasycają się, generując wydajną konwersję sygnału wejściowego na wyjściowy.

Weźmy na przykład zwykły 2-amperowy zasilacz z transformatorem z rdzeniem żelaznym i 2-amperowy zasilacz impulsowy. Jeśli załadujesz dwa odpowiedniki pełnym prądem, czyli 2 amperami, zauważysz, że napięcie rdzenia żelaznego spada znacznie, podczas gdy napięcie SMPS spada tylko marginalnie lub raczej pomijalnie ... więc to jest sekret skuteczności MPPT opartego na SMPS w porównaniu z liniowym kontrolerem ładowarki MPPT opartym na układzie scalonym.