In elk systeem op zonne-energie is een zonnelaadregelaar erg belangrijk. Deze regelaars regelen de spanning en stroom die van het zonnepaneel naar de accu gaat. Dit voorkomt dat de accu overladen wordt. Er zijn hoofdzakelijk 4 basistypen zonnelaadregelaars. Laten we bespreken wat een MPPT-laadregelaar is en hoe deze werkt.
Wat is een MPPT-laadregelaar?
De meest basale functie van een zonne-energiesysteem is dat zonnepanelen energie van de zon verzamelen en deze opslaan in batterijen voor later gebruik. U kunt echter niet zomaar uw zonnepanelen op uw batterijen aansluiten en verwachten dat ze worden opgeladen. Om het maximale uit uw zonnepanelen te halen, hebt u een laadregelaar nodig om laad uw batterijen efficiënt op. De maximum power point tracking (MPPT) laadregelaar is de meest efficiënte soort laadregelaar. Laten we in detail bespreken wat een MPPT laadregelaar is.
Wat is Maximum Power Point Tracking?
Voordat we ingaan op hoe MPPT-laadcontrollers werken, is het belangrijk om te begrijpen hoe ze aan hun naam komen. De maximale power point-spanning is de spanning waarbij een zonnepaneel produceert de meeste energie. De maximale netspanning varieert afhankelijk van de omgeving en het tijdstip van de dag.
MPPT laadregelaars leiden af hun naam te danken aan het feit dat ze monitoren het zonnepaneel en berekenen de maximale vermogenspuntspanning onder de huidige omstandighedenDit staat bekend als maximum power point tracking, of kortweg MPPT.
Wat is een MPPT-lader precies?
De ideale bedrijfsspanningen van zonnepanelen en batterijen verschillen. Bovendien fluctueren hun spanningen. Een MPPT-laadregelaar is een DC-DC-omzetter die de efficiëntie van een zonnesysteem verbetert. Dit wordt bereikt door de spanningsmatch tussen de zonnepaneelreeks en de batterijen te verbeteren.
Een 12-volt accu heeft bijvoorbeeld een nominale spanning die varieert afhankelijk van de laadstatus tussen iets meer dan 10 volt en net onder de 13 volt. Daarnaast varieert de spanning die nodig is om een 12-volt accu op te laden tussen 13.5 en 14.5 volt, afhankelijk van de laadfase.
De ideale uitgangsspanning van een zonnepaneel verandert daarentegen op basis van de temperatuur van het paneel, het tijdstip van de dag, de bewolking en andere externe parameters. Een zonnepaneel van 250 watt kan bijvoorbeeld een optimale werkspanning van 32 volt hebben onder perfecte omstandigheden. Als het paneel opwarmt in de zon of op een warme dag, kan de optimale spanning dalen tot wel 26 volt.
Om rekening te houden met deze spanningsverlagingen in het paneel en de toegenomen benodigde batterijlaadspanning, moet de nominale paneelspanning groter zijn dan de batterijspanning. Dit spanningsverschil verspilt veel elektriciteit bij afwezigheid van een MPPT-laadregelaar.
Lees ook: Wat is een PWM-laadregelaar?
Hoe werkt MPPT?
Vergeleken met shunt controller en pulse width modulation (PWM) technologieën, is maximum power point tracking (MPPT) een efficiëntere DC-DC converter techniek. Laten we eens kijken hoe MPPT werkt.
Het gebruik van een niet-MPPT-laadregelaar is gelijkwaardig aan door de batterij rechtstreeks op het zonnepaneel aan te sluiten. Een conventionele laadregelaar kan een batterij opladen met de spanning die door de batterij wordt gespecificeerd. Een volledig opgeladen batterij heeft per definitie een hogere spanning dan een lege batterij. Als gevolg hiervan is het vermogen dat door een lege batterij wordt getrokken, meestal minder dan dat van een volle batterij.
De vraag rijst wanneer we een vermogensverlies waarnemen dat we niet gebruiken terwijl onze batterijen bijna leeg zijn. Wat is er met mijn vermogen gebeurd? De MPPT maakt gebruik van het vermogen van de gehele module door de spanning van de laadstatus van de batterij te regelen. De laadregelaar handhaaft de spanning en de stroom op een optimaal niveau, waardoor de modules de meeste energie kunnen produceren.
Stel dat we een zonnepaneel gebruiken met een Vmp van 18.3 volt en een Imp van 11.48 ampère. (11.48A x 18.3V = ~210 watt) Over het algemeen kan een lege 12V-accu 12.2 volt hebben. Als gevolg hiervan zou de accu worden opgeladen met 11.48A x 12.2V = 140 watt. Dat is veel minder dan het hoogst mogelijke vermogen van de module (210 watt).
Een MPPT-laadregelaar verhoogt de spanning en stroom van het systeem zo dicht mogelijk bij de IV-curve van de module. In dit scenario laadt de MPPT-laadregelaar de accu op met bijna 18.3 V en 11.48 A, terwijl de maximale hoeveelheid vermogen van het zonnepaneel wordt gebruikt. Tot slot heeft de Maximum Power Point Tracking-technologie niets te maken met zonvolging. MPPT is slechts een functie voor het regelen van de acculader. Laten we hierna de verschillende MPPT-typen bekijken.
Lees ook: Hoe werkt een hybride omvormer?
Wat zijn de verschillende MPPT-typen?
Maximum Power Point Tracking (MPPT) technologieën worden gebruikt in fotovoltaïsche (PV) systemen om continu het uitgangsvermogen van de PV-array te maximaliseren, wat wordt bepaald door de zonnestraling en de celtemperatuur. MPPT-typen worden grofweg gegroepeerd in twee types: conventionele methoden zoals de Perturbation and Observation (P&O)-methode en de Incremental Conductance (IncCond)-methode, en geavanceerde methoden zoals de op fuzzy logic (FL) gebaseerde MPPT-methode.
1. Conventionele MPPT
Conventionele MPPT-methoden werden lang geleden voorgesteld en zijn daarom behoorlijk populair. De belangrijkste voordelen hiervan zijn hun eenvoud en gemak van implementatie. Deze algoritmen kunnen slechts één MPP volgen onder uniforme verlichting.
Traditionele benaderingen zijn eenvoudig, maar kunnen geen onderscheid maken tussen lokale en globale pieken wanneer er gedeeltelijke schaduw optreedt. Daarom is hun efficiëntie beperkt.
a. Perturbatie en observatie (P&O): Het Perturb and Observe-algoritme is een variatie op het traditionele algoritme. Het beperkt de zoekruimte van het algoritme, verlaagt de complexiteit en verbetert de prestaties bij uniforme en wisselende weersomstandigheden.
b. Geleidingsmethode (IncCond): De incrementele geleidingstechniek is gebaseerd op de aanname dat de helling van de vermogenscurve van de PV-array nul is bij de MPP, wat resulteert in, met. Aangezien de MPP gevolgd kan worden door de directe geleiding te vergelijken met de incrementele geleiding.
Lees ook: 5 verschillende soorten zonne-montagestructuren
2. Geavanceerde MPPT
Deze benaderingen staan vaak bekend als soft computing, bio-geïnspireerd (BI) of kunstmatige intelligentie (AI). relatief geavanceerd, maar ze presteren beter dan standaardmethoden als het gaat om het volgen van prestaties.
Vanwege hun verhoogde efficiëntie worden geavanceerde trackingtechnologieën vaak gebruikt. Terwijl conventionele en geavanceerde methoden beperkingen hebben, ontdekken hybride methoden een manier om deze beperkingen te overwinnen.
a. Fuzzy logic-gebaseerde MPPT: De controller is ontwikkeld om de spanning van de PV-module te verbeteren. Naarmate de spanning en stroom over het PV-paneel veranderden, gebruikte de voorgestelde techniek fuzzy logic-based controlled (FLC) om het besturingscommando naar de output buck-boost converter te initiëren.
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-controllers worden steeds populairder als essentieel onderwerp voor verbetering van PV-systemen. Deze controllers gebruiken verschillende algoritmen en hun efficiëntie, prestaties, modernisme, complexiteit en trackingsnelheid variëren. MPPT-controllers zijn snel verbeterd en kunnen grofweg worden geclassificeerd als conventionele of geavanceerde technieken. Het kiezen van de beste MPPT-aanpak is nog steeds een werk in uitvoering. Laten we hierna meer te weten komen over de voordelen van MPPT.
Zie ook: 3 toonaangevende soorten zonne-PV-systemen
Wat zijn de voordelen van MPPT?
De voordelen van MPPT zijn als volgt:
1. MPPT-laders gebruiken eigenlijk bijna alle beschikbaar vermogenMet andere woorden: het systeem gebruikt alle beschikbare energie uit een module en conditioneert de spanning en stroomsterkte tot de juiste accuspanning.
2. Verschillende MPPT-laadcontrollers kunnen veel hogere spanningen aan dan de accu.
3. Door meerdere modules in serie te schakelen, kunt u de spanning verhogen terwijl de huidige constante.
4. Houd er rekening mee dat MPPT-laders een maximale capaciteit hebben DC-ingangsspanningDe meest geavanceerde en dus ook duurste oplossing is de MPPT-laadregelaar.
5. Het bespaart u echter wel geld op bedrading, modules en rekken.
Lees ook: 5 belangrijke voordelen van zonne-straatverlichting
Wat zijn de nadelen van MPPT?
De nadelen van MPPT zijn als volgt:
1. Het grootste nadeel van Maximum Power Point Tracking of MPPT is de hoge kostenEen dergelijk systeem kost doorgaans meer dan een standaard, niet-volgend laadregelaarsysteem, omdat de MPPT-regelaar ingewikkeldere elektrische componenten vereist.
2. De MPPT-regelaar moet tussen het zonnepaneel en de accu's worden geplaatst. Het systeem vereist meer bedrading.
3. Een ander nadeel van het in acht nemen hiervan is ingewikkeldheidVoor het installeren en configureren van een MPPT-controller is meer technische expertise nodig dan voor een typische laadcontroller, wat de installatiekosten kan verhogen.
4. Het kan lastig zijn om een MPPT-systeem te diagnosticeren als er problemen optreden.
5. Een MPPT-systeem kan voorkomen dat de batterijen worden opgeladen volledig. Dit komt omdat de MPPT-controller normaal gesproken alleen toestaat dat de batterijen tot 80%-90% worden opgeladen, wat betekent dat de PV-array zal in de buurt van, maar niet noodzakelijkerwijs op, het piekvermogen (PPP) opereren.
Zijn MPPT-zonnelaadcontrollers de investering waard?
MPPT-laadcontrollers kosten meer dan PWM-controllers. Bij kleine, eenvoudige systemen zijn de extra kosten van het updaten van uw controller het misschien niet waard. Bij grotere systemen of op plekken met slecht weer is de grotere kracht en efficiëntie verkregen door een MPPT-regelaar te gebruiken, worden de extra kosten van de regelaar waarschijnlijk ruimschoots gecompenseerd.
Niemand vindt het leuk om energie te verspillen. Met MPPT-laadregelaars haalt u het maximale uit uw zonnepanelen zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over veranderende weersomstandigheden of dat uw zonnepanelen de juiste maat hebben voor uw accuspanning.
Aanbevolen: Componenten van het netgekoppelde zonnesysteem
