In qualsiasi sistema alimentato a energia solare, un regolatore di carica solare è molto importante. Questi regolatori regolano la tensione e la corrente che provengono dal pannello solare alla batteria. Ciò salva la batteria dal sovraccarico. Esistono principalmente 4 tipi base di regolatori di carica solare. Discutiamo di cosa è il regolatore di carica MPPT e come funziona.
Che cosa è il regolatore di carica MPPT?
La funzione più basilare di un sistema di energia solare è quella dei pannelli solari che raccolgono l'energia dal sole e la immagazzinano in batterie per un uso successivo. Tuttavia, non puoi semplicemente collegare i pannelli solari alle batterie e aspettarti che si carichino. Per ottenere il massimo dai tuoi pannelli solari, avrai bisogno di un regolatore di carica per carica in modo efficiente le tue batterie. Il regolatore di carica con inseguimento del punto di massima potenza (MPPT) è il tipo più efficiente di regolatore di carica. Discutiamo in dettaglio cos'è il regolatore di carica MPPT.
Che cos'è il Maximum Power Point Tracking?
Prima di entrare nel dettaglio del funzionamento dei regolatori di carica MPPT, è importante capire da dove deriva il loro nome. La tensione del punto di massima potenza è la tensione a cui un pannello solare produce la massima energia. La tensione massima del punto di potenza varia a seconda dell'ambiente circostante e dell'ora del giorno.
MPPT i regolatori di carica derivano il loro nome dal fatto che monitorano il pannello solare e calcolano la tensione massima del punto di potenza nelle condizioni attualiQuesto è noto come inseguimento del punto di massima potenza o MPPT in breve.
Cos'è esattamente un caricabatterie MPPT?
Le tensioni di funzionamento ideali dei pannelli solari e delle batterie differiscono. Inoltre, le loro tensioni fluttuano. Un regolatore di carica MPPT è un convertitore DC-DC che migliora l'efficienza di un sistema solare. Ciò si ottiene migliorando la corrispondenza di tensione tra la matrice di pannelli solari e le batterie.
Una batteria da 12 volt, ad esempio, ha una tensione nominale che varia a seconda dello stato di carica tra poco più di 10 volt e poco meno di 13 volt. Inoltre, la tensione richiesta per caricare una batteria da 12 volt varia tra 13.5 e 14.5 volt a seconda della fase di carica.
La tensione di uscita ideale di un pannello solare, d'altro canto, cambia in base alla temperatura del pannello, all'ora del giorno, alla nuvolosità e ad altri parametri esterni. Un pannello solare da 250 watt, ad esempio, può avere una tensione di lavoro ottimale di 32 volt in condizioni perfette. Se il pannello si riscalda al sole o in una giornata calda, la tensione ottimale può scendere fino a 26 volt.
Per tenere conto di queste riduzioni di tensione nel pannello e dell'aumentata tensione di carica della batteria necessaria, la tensione nominale del pannello deve essere maggiore della tensione della batteria. Questa differenza di tensione spreca molta elettricità in assenza di un regolatore di carica MPPT.
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Come funziona l'MPPT?
Rispetto alle tecnologie shunt controller e pulse width modulation (PWM), maximum power point tracking (MPPT) è una tecnica di conversione DC-DC più efficiente. Vediamo quindi come funziona MPPT.
L'utilizzo di un regolatore di carica non MPPT equivale a collegando direttamente la batteria al modulo solare. Un regolatore di carica convenzionale può caricare una batteria alla tensione specificata dalla batteria. Una batteria completamente carica ha una tensione più alta di una batteria scarica per definizione. Di conseguenza, la potenza assorbita da una batteria scarica è solitamente inferiore a quella assorbita da una batteria piena.
La domanda sorge spontanea quando osserviamo una perdita di potenza che non stiamo utilizzando mentre le nostre batterie si stanno esaurendo. Cosa è successo alla mia potenza? L'MPPT sfrutta l'intera potenza del modulo controllando la tensione dello stato di carica della batteria. il regolatore di carica mantiene la tensione e corrente a livelli ottimali, consentendo ai moduli di produrre la massima energia.
Supponiamo di utilizzare un pannello solare con un Vmp di 18.3 volt e un Imp di 11.48 ampere. (11.48 A x 18.3 V = ~210 watt) In generale, una batteria scarica da 12 V può avere 12.2 volt. Di conseguenza, la batteria verrebbe caricata a 11.48 A x 12.2 V = 140 Watt. Ciò è molto inferiore alla massima potenza possibile del modulo (210 watt).
Un regolatore di carica MPPT aumenta la tensione e la corrente del sistema il più vicino possibile alla curva IV del modulo. In questo scenario, il regolatore di carica MPPT carica la batteria a circa 18.3 V e 11.48 A, utilizzando al contempo la massima quantità di energia del pannello solare. Infine, la tecnologia Maximum Power Point Tracking non ha nulla a che fare con l'inseguimento del sole. MPPT è semplicemente una funzione di controllo del caricabatteria. Dopo questo, esploriamo i vari tipi di MPPT.
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Quali sono i vari tipi di MPPT?
Le tecnologie Maximum Power Point Tracking (MPPT) sono utilizzate nei sistemi fotovoltaici (FV) per massimizzare costantemente la potenza di uscita dell'array FV, che è determinata dalla radiazione solare e dalla temperatura delle celle. I tipi di MPPT sono ampiamente raggruppati in due tipi: metodi convenzionali come il metodo di perturbazione e osservazione (P&O) e il metodo di conduttanza incrementale (IncCond), e metodi avanzati come il metodo MPPT basato sulla logica fuzzy (FL).
1. MPPT convenzionale
I metodi MPPT convenzionali sono stati proposti molto tempo fa e sono quindi piuttosto popolari. I principali vantaggi di questi sono i loro semplicità e facilità di implementazione. Questi algoritmi possono tracciare solo un singolo MPP sotto illuminazione uniforme.
Gli approcci tradizionali sono semplici, ma non riescono a distinguere tra picchi locali e globali quando si verifica un'ombreggiatura parziale, quindi la loro efficienza è limitata.
a. Perturbazione e osservazione (P&O): L'algoritmo Perturb and Observe è una variante dell'algoritmo tradizionale che limita lo spazio di ricerca dell'algoritmo, riducendo la complessità e migliorando le prestazioni in circostanze meteorologiche uniformi e variabili.
b. Metodo di conduttanza (IncCond): La tecnica della conduttanza incrementale si basa sul presupposto che la pendenza della curva di potenza dell'array FV sia zero all'MPP, risultando in, con. Dato che l'MPP può essere seguito confrontando la conduttanza istantanea con la conduttanza incrementale.
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2. MPPT avanzato
Questi approcci sono spesso noti come soft computing, bio-ispirati (BI) o intelligenza artificiale (AI). Sono relativamente sofisticato, ma superano i metodi standard in termini di prestazioni di tracciamento.
Grazie alla loro maggiore efficienza, le tecnologie di tracciamento avanzate vengono spesso utilizzate. Mentre i metodi convenzionali e avanzati hanno delle limitazioni, i metodi ibridi scoprono un modo per superare queste restrizioni.
a. MPPT basato sulla logica fuzzy: Il controller è sviluppato per migliorare la tensione del modulo FV. Man mano che la tensione e la corrente attraverso il pannello FV cambiavano, la tecnica proposta utilizzava un controllo basato sulla logica fuzzy (FLC) per avviare il comando di controllo al convertitore buck-boost di uscita.
I controller Maximum Power Point Tracking (MPPT) stanno guadagnando popolarità come argomento essenziale per il miglioramento del sistema fotovoltaico. Questi controller utilizzano vari algoritmi e la loro efficienza, prestazioni, modernità, complessità e velocità di tracciamento variano. I controller MPPT sono migliorati rapidamente e possono essere ampiamente classificati come tecniche convenzionali o avanzate. La scelta del miglior approccio MPPT è ancora un work in progress. Dopo questo, impariamo i vantaggi di MPPT.
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Quali sono i vantaggi dell'MPPT?
I vantaggi dell'MPPT sono i seguenti:
1. I caricabatterie MPPT in realtà utilizzano quasi tutta la potenza disponibileIn altre parole, prenderà tutta la potenza disponibile da un modulo e condizionerà la tensione e l'amperaggio alla tensione della batteria appropriata.
2. Diversi regolatori di carica MPPT possono tollerare tensioni molto più elevate di quelle della batteria.
3. Collegando più moduli in serie, è possibile aumentare la tensione mantenendo la corrente costante.
4. Tieni presente che i caricabatterie MPPT hanno una potenza massima tensione d'ingresso CCLa soluzione più avanzata e quindi più costosa è il regolatore di carica MPPT.
5. Tuttavia, consente di risparmiare denaro su cablaggio, moduli e rack.
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Quali sono gli svantaggi dell'MPPT?
Gli svantaggi dell'MPPT sono i seguenti:
1. Il più grande svantaggio del Maximum Power Point Tracking o MPPT è il suo costo altoUn sistema di questo tipo in genere costerà di più di un sistema di controllo di carica standard, senza tracciamento, poiché il controllore MPPT richiede componenti elettrici più complicati.
2. Il regolatore MPPT deve essere posizionato tra il pannello solare e le batterie; il sistema richiederà più cavi.
3. Un altro svantaggio nel tenerne conto è complessitàL'installazione e la configurazione di un regolatore MPPT richiedono maggiori competenze tecniche rispetto a un tipico regolatore di carica, il che potrebbe aumentare i costi di installazione.
4. Il sistema MPPT può essere difficile da diagnosticare in caso di problemi.
5. Un sistema MPPT può impedire la carica delle batterie completamente. Questo perché il regolatore MPPT normalmente consente alle batterie di caricarsi solo fino all'80%-90%, il che implica che il pannello fotovoltaico funzionerà in prossimità del suo punto di massima potenza (PPP), ma non necessariamente al suo punto di massima potenza (PPP).
I regolatori di carica solare MPPT valgono l'investimento?
I regolatori di carica MPPT costano più dei regolatori PWM. Con sistemi piccoli e semplici, la spesa aggiuntiva per l'aggiornamento del regolatore potrebbe non valerne la pena. Tuttavia, in sistemi più grandi o in luoghi con condizioni meteorologiche avverse, il maggiore potenza ed efficienza acquisite utilizzando un regolatore MPPT si compenserà ampiamente il costo aggiuntivo del regolatore.
A nessuno piace sprecare energia. I regolatori di carica MPPT ti consentono di ottenere il massimo dai tuoi pannelli solari senza doverti preoccupare delle mutevoli condizioni meteorologiche o di assicurarti che i tuoi pannelli solari siano correttamente dimensionati per la tensione della batteria.
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