En cualquier sistema de energía solar, un controlador de carga solar es fundamental. Estos controladores regulan el voltaje y la corriente que llegan del panel solar a la batería. Esto evita que la batería se sobrecargue. Existen principalmente cuatro tipos básicos de controladores de carga solar. Analicemos qué es un controlador de carga MPPT y cómo funciona.
¿Qué es el controlador de carga MPPT?
La función más básica de un sistema de energía solar es que los paneles solares recolecten la energía del sol y la almacenen en baterías para su uso posterior. Sin embargo, no se puede simplemente conectar los paneles solares a las baterías y esperar que se carguen. Para aprovechar al máximo sus paneles solares, necesitará un controlador de carga. Cargue eficientemente sus bateríasEl controlador de carga con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es el más eficiente. Analicemos en detalle qué es un controlador de carga MPPT.
¿Qué es el seguimiento del punto de máxima potencia?
Antes de analizar cómo funcionan los controladores de carga MPPT, es importante comprender su nombre. El voltaje del punto de máxima potencia es el voltaje al que... Un panel solar produce la mayor potencia. El voltaje del punto máximo de potencia cambia dependiendo del entorno y la hora del día.
MPPT Los controladores de carga derivan Su nombre proviene del hecho de que Monitorean el panel solar y calculan el voltaje del punto de máxima potencia en las condiciones actuales.Esto se conoce como seguimiento del punto de máxima potencia o MPPT por sus siglas en inglés.
¿Qué es exactamente un cargador MPPT?
Los voltajes de funcionamiento ideales de los paneles solares y las baterías difieren. Además, sus voltajes fluctúan. Un controlador de carga MPPT es... un convertidor CC-CC Esto mejora la eficiencia de un sistema solar. Esto se logra mejorando la compatibilidad de voltaje entre el conjunto de paneles solares y las baterías.
Una batería de 12 voltios, por ejemplo, tiene un voltaje nominal que varía según el estado de carga, entre poco más de 10 voltios y poco menos de 13 voltios. Además, el voltaje necesario para cargar una batería de 12 voltios varía entre 13.5 y 14.5 voltios, según la fase de carga.
Por otro lado, el voltaje de salida ideal de un panel solar varía según la temperatura, la hora del día, la nubosidad y otros parámetros externos. Un panel solar de 250 vatios, por ejemplo, puede tener un voltaje de funcionamiento óptimo de 32 voltios en condiciones ideales. Si el panel se calienta con el sol o en un día cálido, el voltaje óptimo puede descender hasta 26 voltios.
Para compensar estas reducciones de voltaje en el panel y el aumento de la tensión de carga necesaria para la batería, la tensión nominal del panel debe ser mayor que la tensión de la batería. Esta diferencia de voltaje desperdicia mucha electricidad si no se utiliza un controlador de carga MPPT.
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¿Cómo funciona MPPT?
En comparación con las tecnologías de controlador shunt y modulación por ancho de pulsos (PWM), el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es una técnica de conversión CC-CC más eficiente. Veamos cómo funciona el MPPT.
El uso de un controlador de carga que no sea MPPT es equivalente a Conectando directamente la batería al módulo solar. Un controlador de carga convencional puede cargar una batería al voltaje especificado por esta. Una batería completamente cargada tiene, por definición, un voltaje mayor que una batería descargada. Por lo tanto, el consumo de energía de una batería descargada suele ser menor que el de una batería llena.
La pregunta surge cuando observamos una pérdida de energía que no estamos aprovechando mientras nuestras baterías se están agotando: ¿Qué pasó con mi energía? El MPPT aprovecha toda la potencia del módulo controlando el voltaje del estado de carga de la batería.. El controlador de carga mantiene el voltaje y actual en niveles óptimos, permitiendo que los módulos produzcan la mayor cantidad de energía.
Supongamos que utilizamos un panel solar con una Vmp de 18.3 voltios y una Imp de 11.48 amperios (11.48 A x 18.3 V = ~210 vatios). En general, una batería de 12 V descargada puede tener 12.2 voltios. Por lo tanto, la batería se cargaría a 11.48 A x 12.2 V = 140 vatios. Esto es mucho menor que la potencia máxima del módulo (210 vatios).
Un controlador de carga MPPT aumenta el voltaje y la corriente del sistema lo más cerca posible de la curva IV del módulo. En este escenario, el controlador de carga MPPT carga la batería a casi 18.3 V y 11.48 A, aprovechando al máximo la energía del panel solar. Finalmente, la tecnología de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) no tiene nada que ver con el seguimiento solar. El MPPT es simplemente una función de control del cargador de batería. A continuación, exploraremos los diferentes tipos de MPPT.
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¿Cuáles son los distintos tipos de MPPT?
Las tecnologías de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) se utilizan en sistemas fotovoltaicos (FV) para maximizar continuamente la potencia de salida del sistema fotovoltaico, que está determinada por la radiación solar y la temperatura de la celda. Los tipos de MPPT se agrupan a grandes rasgos en dos tipos:métodos convencionales como el método de perturbación y observación (P&O) y el método de conductancia incremental (IncCond), y métodos avanzados como el método MPPT basado en lógica difusa (FL).
1. MPPT convencional
Los métodos MPPT convencionales se propusieron hace mucho tiempo y, por lo tanto, son bastante populares. Sus principales ventajas son: sencillez y facilidad de implementación. Estos algoritmos solo pueden rastrear un único punto de máxima potencia (MPP) bajo iluminación uniforme.
Los enfoques tradicionales son sencillos, pero no pueden distinguir entre picos locales y globales cuando se produce sombreado parcial, por lo que su eficiencia es limitada.
a. Perturbación y Observación (P&O): El algoritmo Perturbar y Observar es una variación del algoritmo tradicional que limita el espacio de búsqueda del algoritmo, reduciendo la complejidad y mejorando el rendimiento en circunstancias climáticas uniformes y variables.
b. Método de conductancia (IncCond): La técnica de conductancia incremental se basa en el supuesto de que la pendiente de la curva de potencia del sistema fotovoltaico es cero en el punto de máxima potencia (MPP), lo que resulta en... Dado que el MPP puede seguirse comparando la conductancia instantánea con la conductancia incremental.
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2. MPPT avanzado
Estos enfoques a menudo se conocen como computación blanda, bioinspirada (BI) o inteligencia artificial (IA). Son relativamente sofisticado, pero superan a los métodos estándar en términos de rendimiento de seguimiento.
Debido a su mayor eficiencia, se utilizan con frecuencia tecnologías de seguimiento avanzadas. Si bien los métodos convencionales y avanzados presentan limitaciones, los métodos híbridos han descubierto una manera de superarlas.
a. MPPT basado en lógica difusa: El controlador está diseñado para mejorar el voltaje del módulo fotovoltaico. A medida que el voltaje y la corriente a través del panel fotovoltaico variaban, la técnica propuesta utilizaba control basado en lógica difusa (FLC) para iniciar el comando de control al convertidor reductor-elevador de salida.
Los controladores de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) están ganando popularidad como un elemento esencial para la mejora de los sistemas fotovoltaicos. Estos controladores utilizan diversos algoritmos, y su eficiencia, rendimiento, modernidad, complejidad y velocidad de seguimiento varían. Los controladores MPPT han mejorado rápidamente y, en general, pueden clasificarse como técnicas convencionales o avanzadas. Elegir el mejor enfoque MPPT aún está en desarrollo. A continuación, conozcamos las ventajas del MPPT.
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¿Cuáles son las ventajas de MPPT?
Las ventajas del MPPT son las siguientes:
1. Los cargadores MPPT en realidad utilizan casi toda la potencia disponibleEn otras palabras, tomará toda la energía disponible de un módulo y acondicionará el voltaje y el amperaje al voltaje de batería apropiado.
2. Varios controladores de carga MPPT pueden tolerar voltajes mucho mayores que la batería.
3. Al conectar numerosos módulos en serie, puede aumentar el voltaje mientras mantiene la constante actual
4. Tenga en cuenta que los cargadores MPPT tienen un límite máximo tensión de entrada DCLa solución más avanzada y por tanto la más cara es el controlador de carga MPPT.
5. Sin embargo, le ahorra dinero en cableado, módulos y bastidores.
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¿Cuáles son las desventajas del MPPT?
Las desventajas del MPPT son las siguientes:
1. Seguimiento del punto de máxima potencia o MPPT La mayor desventaja es su Alto costoUn sistema de este tipo suele costar más que un sistema controlador de carga estándar sin seguimiento, ya que el controlador MPPT requiere componentes eléctricos más complejos.
2. El controlador MPPT debe colocarse entre el panel solar y las baterías, el sistema necesitará más cableado.
3. Otro inconveniente de tener esto en cuenta es complejidadLa instalación y configuración de un controlador MPPT requiere más experiencia técnica que un controlador de carga típico, lo que podría aumentar los costos de instalación.
4. El sistema MPPT puede ser difícil de diagnosticar si surgen problemas.
5. Un sistema MPPT puede evitar que las baterías se carguen completamente. Esto se debe a que el controlador MPPT normalmente solo permite que las baterías se carguen hasta el 80%-90%, lo que implica que el sistema fotovoltaico Operará cerca, pero no necesariamente en, su punto de máxima potencia (PPP).
¿Vale la pena invertir en controladores de carga solar MPPT?
Los controladores de carga MPPT son más caros que los controladores PWM. Con sistemas pequeños y sencillos, el gasto adicional de actualizar el controlador puede no justificar la inversión. Sin embargo, en sistemas más grandes o en lugares con mal tiempo, mayor potencia y eficiencia ganadas El uso de un controlador MPPT probablemente compensará con creces el costo adicional del controlador.
A nadie le gusta desperdiciar energía. Los controladores de carga MPPT le permiten aprovechar al máximo sus paneles solares sin tener que preocuparse por las condiciones climáticas cambiantes ni garantizar que sus paneles solares tengan el tamaño correcto para el voltaje de su batería.
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