Dans tout système solaire, un régulateur de charge solaire est essentiel. Il régule la tension et le courant provenant du panneau solaire vers la batterie, évitant ainsi toute surcharge de la batterie. Il existe principalement quatre types de régulateurs de charge solaire. Examinons ce qu'est un régulateur de charge MPPT et son fonctionnement.
Qu'est-ce qu'un contrôleur de charge MPPT ?
La fonction la plus fondamentale d'un système d'énergie solaire est de capter l'énergie solaire et de la stocker dans des batteries pour une utilisation ultérieure. Cependant, il ne suffit pas de connecter vos panneaux solaires à vos batteries et de les charger. Pour exploiter pleinement vos panneaux solaires, vous aurez besoin d'un régulateur de charge. chargez efficacement vos batteriesLe contrôleur de charge à suivi du point de puissance maximale (MPPT) est le plus efficace. Examinons en détail ce qu'est un contrôleur de charge MPPT.
Qu'est-ce que le suivi du point de puissance maximale ?
Avant d'aborder le fonctionnement des régulateurs de charge MPPT, il est important de comprendre d'où vient leur nom. La tension maximale au point de puissance (MPPT) est la tension à laquelle un panneau solaire produit la plus grande puissance. La tension du point de puissance maximale varie en fonction de l'environnement et de l'heure de la journée.
MPPT les contrôleurs de charge dérivent leur nom du fait que ils surveillent le panneau solaire et calculent la tension du point de puissance maximale dans les conditions actuellesC'est ce qu'on appelle le suivi du point de puissance maximale ou MPPT en abrégé.
Qu'est-ce qu'un chargeur MPPT exactement ?
Les tensions de fonctionnement idéales des panneaux solaires et des batteries diffèrent. De plus, leurs tensions fluctuent. Un régulateur de charge MPPT est un convertisseur DC-DC Cela améliore l'efficacité d'un système solaire. Cela est possible en améliorant la correspondance de tension entre le réseau de panneaux solaires et les batteries.
Une batterie de 12 volts, par exemple, a une tension nominale qui varie selon l'état de charge entre un peu plus de 10 volts et un peu moins de 13 volts. De plus, la tension requise pour charger une batterie de 12 volts varie entre 13.5 et 14.5 volts selon la phase de charge.
La tension de sortie idéale d'un panneau solaire, quant à elle, varie en fonction de la température du panneau, de l'heure de la journée, de la nébulosité et d'autres paramètres externes. Un panneau solaire de 250 watts, par exemple, peut avoir une tension de fonctionnement optimale de 32 volts dans des conditions idéales. Si le panneau chauffe au soleil ou par temps chaud, la tension optimale peut descendre jusqu'à 26 volts.
Pour compenser ces baisses de tension dans le panneau et l'augmentation de la tension de charge nécessaire à la batterie, la tension nominale du panneau doit être supérieure à celle de la batterie. Cette différence de tension entraîne un gaspillage important d'électricité en l'absence de régulateur de charge MPPT.
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Comment fonctionne le MPPT ?
Comparé aux contrôleurs shunt et aux technologies de modulation de largeur d'impulsion (MLI), le suivi du point de puissance maximale (MPPT) est une technique de conversion CC-CC plus efficace. Voyons comment fonctionne le MPPT.
L'utilisation d'un contrôleur de charge non MPPT équivaut à connexion directe de la batterie au module solaire. Un régulateur de charge conventionnel peut charger une batterie à la tension spécifiée par celle-ci. Une batterie complètement chargée a par définition une tension plus élevée qu'une batterie déchargée. Par conséquent, la puissance consommée par une batterie vide est généralement inférieure à celle d'une batterie pleine.
La question se pose lorsque nous constatons une perte d'énergie que nous n'utilisons pas alors que nos batteries sont faibles. Qu'est-il arrivé à mon énergie ? Le MPPT utilise toute la puissance du module en contrôlant la tension de l'état de charge de la batterieL’ le contrôleur de charge maintient la tension et le courant à des niveaux optimaux, permettant aux modules de produire le plus de jus.
Supposons que nous utilisions un panneau solaire avec une tension de 18.3 volts et une intensité de 11.48 ampères. (11.48 A x 18.3 V = environ 210 watts). En général, une batterie de 12 V vide peut avoir une tension de 12.2 volts. Par conséquent, la batterie serait chargée à 11.48 A x 12.2 V = 140 watts. C'est bien moins que la puissance maximale possible du module (210 watts).
Un contrôleur de charge MPPT augmente la tension et le courant du système au plus près de la courbe IV du module. Dans ce scénario, le contrôleur de charge MPPT charge la batterie à près de 18.3 V et 11.48 A, tout en exploitant au maximum la puissance du panneau solaire. Enfin, la technologie de suivi du point de puissance maximale n'a rien à voir avec le suivi solaire. Le MPPT est simplement une fonction de contrôle du chargeur de batterie. Découvrons ensuite les différents types de MPPT.
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Quels sont les différents types de MPPT ?
Les technologies de suivi du point de puissance maximale (MPPT) sont utilisées dans les systèmes photovoltaïques (PV) pour maximiser en continu la puissance de sortie du générateur photovoltaïque, déterminée par le rayonnement solaire et la température des cellules. Les types de MPPT sont généralement classés en : deux types: des méthodes conventionnelles telles que la méthode de perturbation et d'observation (P&O) et la méthode de conductance incrémentale (IncCond), et des méthodes avancées telles que la méthode MPPT basée sur la logique floue (FL).
1. MPPT conventionnel
Les méthodes MPPT conventionnelles ont été proposées il y a longtemps et sont donc très populaires. Leurs principaux avantages sont : simplicité et facilité de mise en œuvre. Ces algorithmes ne peuvent suivre qu'un seul MPP sous un éclairage uniforme.
Les approches traditionnelles sont simples, mais elles ne peuvent pas faire la distinction entre les pics locaux et globaux lorsqu’un ombrage partiel se produit, leur efficacité est donc limitée.
a. Perturbation et observation (P&O) : L'algorithme Perturb and Observe est une variante de l'algorithme traditionnel qui limite l'espace de recherche de l'algorithme, réduisant ainsi la complexité et améliorant les performances dans des circonstances météorologiques uniformes et variables.
b. Méthode de conductance (IncCond) : La technique de conductance incrémentale repose sur l'hypothèse que la pente de la courbe de puissance du générateur photovoltaïque est nulle au point de puissance maximale (MPP), ce qui donne : avec. Étant donné que le MPP peut être suivi en comparant la conductance instantanée à la conductance incrémentale.
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2. MPPT avancé
Ces approches sont souvent appelées « soft computing », « bio-inspiré » (BI) ou « intelligence artificielle » (IA). Elles sont relativement sophistiqué, mais ils surpassent les méthodes standard en termes de performances de suivi.
En raison de leur efficacité accrue, les technologies de suivi avancées sont fréquemment utilisées. Si les méthodes conventionnelles et avancées présentent des limites, les méthodes hybrides permettent de surmonter ces restrictions.
a. MPPT basé sur la logique floue : Le contrôleur a été développé pour améliorer la tension du module photovoltaïque. Lorsque la tension et le courant aux bornes du panneau photovoltaïque variaient, la technique proposée utilisait une logique floue (FLC) pour initier la commande de contrôle vers le convertisseur abaisseur-élévateur de sortie.
Les contrôleurs MPPT (Maximum Power Point Tracking) gagnent en popularité et constituent un élément essentiel de l'amélioration des systèmes photovoltaïques. Ces contrôleurs utilisent divers algorithmes et leur efficacité, leurs performances, leur modernité, leur complexité et leur vitesse de suivi varient. Les contrôleurs MPPT ont connu des améliorations rapides et peuvent être classés en techniques conventionnelles ou avancées. Le choix de la meilleure approche MPPT reste un défi. Découvrons ensuite les avantages du MPPT.
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Quels sont les avantages du MPPT ?
Les avantages du MPPT sont les suivants :
1. Les chargeurs MPPT utilisent en fait presque toute la puissance disponibleEn d’autres termes, il prendra toute la puissance disponible d’un module et conditionnera la tension et l’ampérage à la tension de batterie appropriée.
2. Plusieurs contrôleurs de charge MPPT peuvent tolérer des tensions bien supérieures à celles de la batterie.
3. En connectant plusieurs modules en série, vous pouvez augmenter la tension tout en gardant la constante de courant.
4. Gardez à l'esprit que les chargeurs MPPT ont une charge maximale tension d'entrée CCLa solution la plus avancée et donc la plus coûteuse est le contrôleur de charge MPPT.
5. Néanmoins, cela vous permet d’économiser de l’argent sur le câblage, les modules et le racking.
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Quels sont les inconvénients du MPPT ?
Les inconvénients du MPPT sont les suivants :
1. Le plus gros inconvénient du suivi du point de puissance maximal ou MPPT est son coût élevéUn tel système coûtera généralement plus cher qu'un système de contrôleur de charge standard sans suivi, car le contrôleur MPPT nécessite des composants électriques plus complexes.
2. Le contrôleur MPPT doit être placé entre le panneau solaire et les batteries, le système nécessitera plus de câblage.
3. Un autre inconvénient à prendre cela en compte est complexitéL'installation et la configuration d'un contrôleur MPPT nécessitent plus d'expertise technique qu'un contrôleur de charge classique, ce qui peut augmenter les coûts d'installation.
4. Le système MPPT peut être difficile à diagnostiquer si des problèmes surviennent.
5. Un système MPPT peut empêcher les batteries de se charger complètement. Cela est dû au fait que le contrôleur MPPT ne permet normalement aux batteries de se charger qu'à 80-90 %, ce qui implique que le réseau photovoltaïque fonctionnera à proximité, mais pas nécessairement à, son point de puissance maximale (PPP).
Les contrôleurs de charge solaire MPPT valent-ils l’investissement ?
Les contrôleurs de charge MPPT coûtent plus cher que les contrôleurs PWM. Avec des systèmes compacts et simples, la mise à jour de votre contrôleur peut s'avérer coûteuse. Cependant, dans les systèmes plus grands ou dans les régions aux conditions climatiques difficiles, plus de puissance et d'efficacité gagnées l'utilisation d'un contrôleur MPPT compensera probablement largement le coût supplémentaire du contrôleur.
Personne n'aime gaspiller de l'énergie. Les régulateurs de charge MPPT vous permettent de tirer le meilleur parti de vos panneaux solaires sans vous soucier des conditions météorologiques changeantes ni de la taille de vos panneaux solaires par rapport à la tension de votre batterie.
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