В любой системе на солнечной энергии контроллер заряда от солнца очень важен. Эти контроллеры регулируют напряжение и ток, поступающие от солнечной панели к аккумулятору. Это спасает аккумулятор от перезарядки. Существует в основном 4 основных типа контроллеров заряда от солнца. Давайте обсудим, что такое контроллер заряда MPPT и как он работает.
Что такое контроллер заряда MPPT?
Самая основная функция солнечной энергосистемы — это солнечные панели, собирающие энергию от солнца и сохраняющие ее в батареях для последующего использования. Однако вы не можете просто подключить солнечные панели к батареям и ожидать, что они будут заряжаться. Чтобы получить максимальную отдачу от ваших солнечных панелей, вам понадобится контроллер заряда, чтобы эффективно заряжайте свои батареи. Контроллер заряда с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) является наиболее эффективным видом контроллера заряда. Давайте подробно обсудим, что такое контроллер заряда MPPT.
Что такое отслеживание максимальной точки мощности?
Прежде чем перейти к принципу работы MPPT-контроллеров заряда, важно понять, откуда они взяли свое название. Напряжение точки максимальной мощности — это напряжение, при котором солнечная панель вырабатывает наибольшую мощность. Напряжение точки максимальной мощности изменяется в зависимости от окружающей среды и времени суток.
Контроллеры заряда MPPT получили свое название от того, что они отслеживают состояние солнечной панели и вычисляют напряжение в точке максимальной мощности при текущих условиях . Это называется отслеживанием точки максимальной мощности, или сокращенно MPPT.
Что такое зарядное устройство MPPT?
Идеальное рабочее напряжение солнечных панелей и батарей различается. Кроме того, их напряжение колеблется. Контроллер заряда MPPT — это преобразователь постоянного тока , повышающий эффективность солнечной системы. Это достигается за счет улучшения согласования напряжений между массивом солнечных панелей и батареями.
Например, 12-вольтовая батарея имеет номинальное напряжение, которое варьируется в зависимости от степени заряда от чуть более 10 вольт до чуть менее 13 вольт. Кроме того, напряжение, необходимое для зарядки 12-вольтовой батареи, варьируется от 13.5 до 14.5 вольт в зависимости от фазы зарядки.
Идеальное выходное напряжение солнечной панели, с другой стороны, меняется в зависимости от температуры панели, времени суток, облачности и других внешних параметров. Например, солнечная панель мощностью 250 Вт может иметь оптимальное рабочее напряжение 32 вольта при идеальных условиях. Если панель нагревается на солнце или в теплый день, оптимальное напряжение может снизиться до 26 вольт.
Чтобы учесть эти снижения напряжения на панели и возросшее необходимое напряжение зарядки аккумулятора, номинальное напряжение панели должно быть больше напряжения аккумулятора. Эта разница напряжений приводит к потере большого количества электроэнергии при отсутствии контроллера заряда MPPT.
Читайте также: Что такое ШИМ-контроллер заряда?
Как работает MPPT?
По сравнению с технологиями шунтового контроллера и широтно-импульсной модуляции (ШИМ) отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) является более эффективной техникой DC-DC-преобразователя. Давайте посмотрим, как работает MPPT.
Использование контроллера заряда без MPPT эквивалентно прямому подключению батареи к солнечному модулю. Обычный контроллер заряда может заряжать батарею до напряжения, указанного в характеристиках батареи. Полностью заряженная батарея по определению имеет более высокое напряжение, чем разряженная. В результате потребляемая мощность разряженной батареи обычно меньше, чем потребляемая полностью заряженной.
Вопрос возникает, когда мы наблюдаем потерю энергии, которую мы не используем, пока батареи разряжаются. Что случилось с моей энергией? MPPT использует всю энергию модуля, контролируя напряжение в режиме зарядки батареи . Контроллер заряда поддерживает напряжение и ток на оптимальном уровне, позволяя модулям вырабатывать максимальную энергию.
Предположим, что мы используем солнечную панель с Vmp 18.3 вольт и Imp 11.48 ампер. (11.48 А x 18.3 В = ~210 Вт) В общем случае, разряженная батарея 12 В может иметь 12.2 вольта. В результате батарея будет заряжаться при 11.48 А x 12.2 В = 140 Вт. Это намного меньше максимально возможной мощности модуля (210 Вт).
Контроллер заряда MPPT повышает напряжение и ток системы до уровня, максимально приближенного к вольт-амперной характеристике модуля. В этом случае контроллер заряда MPPT заряжает аккумулятор при напряжении около 18.3 В и токе 11.48 А, используя при этом максимальную мощность солнечной панели. Наконец, технология отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) не имеет ничего общего с отслеживанием положения солнца. MPPT — это всего лишь функция управления зарядным устройством аккумулятора. После этого давайте рассмотрим различные типы MPPT.
Читайте также: Как работает гибридный инвертор?
Каковы различные типы MPPT?
Технологии отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) используются в фотоэлектрических (PV) системах для непрерывного максимизации выходной мощности фотоэлектрической батареи, которая определяется солнечным излучением и температурой ячеек. Типы MPPT в целом делятся на два вида : традиционные методы, такие как метод возмущения и наблюдения (P&O) и метод инкрементальной проводимости (IncCond), и усовершенствованные методы, такие как метод MPPT на основе нечеткой логики (FL).
1. Обычный MPPT
Традиционные методы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) были предложены довольно давно и поэтому пользуются большой популярностью. Их ключевые преимущества заключаются в простоте и лёгкости реализации. Эти алгоритмы способны отслеживать только одну точку максимальной мощности при равномерном освещении.
Традиционные подходы просты, но они не позволяют различать локальные и глобальные пики при частичном затенении, поэтому их эффективность ограничена.
а. Метод возмущения и наблюдения (P&O): Алгоритм возмущения и наблюдения — это модификация традиционного алгоритма, которая ограничивает пространство поиска алгоритма, снижая сложность и повышая производительность в условиях однородных и переменных погодных условий.
b. Метод инкрементальной проводимости (IncCond): Метод инкрементальной проводимости основан на предположении, что наклон кривой мощности фотоэлектрической батареи равен нулю в точке максимальной мощности (MPP), в результате чего получается следующее выражение. Учитывая, что за точкой максимальной мощности можно следить, сравнивая мгновенную проводимость с инкрементальной проводимостью.
Читайте также: 5 различных типов конструкций для крепления солнечных батарей
2. Расширенный MPPT
Эти подходы часто называют мягкими вычислениями, биоинспирированными (БИ) или искусственным интеллектом (ИИ). Они достаточно сложны , но превосходят стандартные методы по эффективности отслеживания.
Из-за их повышенной эффективности часто используются передовые технологии отслеживания. В то время как традиционные и передовые методы имеют ограничения, гибридные методы открывают способы преодоления этих ограничений.
а. MPPT на основе нечеткой логики: контроллер разработан для повышения напряжения фотоэлектрического модуля. По мере изменения напряжения и тока на фотоэлектрической панели предлагаемая методика использует управление на основе нечеткой логики (FLC) для инициирования управляющей команды на выходном понижающе-повышающем преобразователе.
Контроллеры отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) набирают популярность как важная тема для усовершенствования фотоэлектрических систем. Эти контроллеры используют различные алгоритмы, и их эффективность, производительность, модернизм, сложность и скорость отслеживания различаются. Контроллеры MPPT быстро совершенствуются, и их можно в целом классифицировать как обычные или передовые технологии. Выбор лучшего подхода MPPT все еще находится в процессе разработки. После этого давайте узнаем о преимуществах MPPT.
См. также: 3 ведущих типа солнечных фотоэлектрических систем
Каковы преимущества MPPT?
Преимущества MPPT следующие:
1. MPPT-зарядные устройства фактически используют почти всю доступную мощность . Другими словами, они забирают всю доступную мощность от модуля и преобразуют напряжение и силу тока в соответствующее напряжение батареи.
2. Некоторые контроллеры заряда MPPT могут выдерживать гораздо большие напряжения, чем аккумулятор.
3. Соединив несколько модулей последовательно, можно увеличить напряжение, сохраняя при этом постоянный ток.
4. Следует помнить, что MPPT-зарядные устройства имеют максимальное входное напряжение постоянного тока . Самым передовым и, следовательно, самым дорогим решением является MPPT-контроллер заряда.
5. Тем не менее, это экономит ваши деньги на проводке, модулях и стойках.
Читайте также: 5 главных преимуществ солнечных уличных фонарей
Каковы недостатки MPPT?
Недостатки MPPT следующие:
1. Главный недостаток системы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) — её высокая стоимость . Такая система, как правило, стоит дороже стандартной системы управления зарядом без отслеживания точки максимальной мощности, поскольку контроллер MPPT требует более сложных электрических компонентов.
2. Контроллер MPPT необходимо установить между солнечной панелью и аккумуляторами, для системы потребуется больше проводов.
3. Еще один недостаток учета этого фактора — сложность . Установка и настройка MPPT-контроллера требует больше технических знаний, чем установка обычного контроллера заряда, что может увеличить стоимость монтажа.
4. Систему MPPT может быть сложно диагностировать в случае возникновения проблем.
5. Система MPPT может препятствовать полной зарядке батарей . Это связано с тем, что контроллер MPPT обычно позволяет заряжать батареи только до 80-90%, что означает, что фотоэлектрическая батарея будет работать вблизи, но не обязательно в точке пиковой мощности (PPP).
Стоят ли солнечные контроллеры заряда MPPT своих инвестиций?
Контроллеры заряда MPPT стоят дороже, чем контроллеры PWM. В небольших, простых системах дополнительные затраты на обновление контроллера могут быть неоправданными. Однако в более крупных системах или в местах с неблагоприятными погодными условиями большая мощность и эффективность, достигаемые за счет использования контроллера MPPT, скорее всего, с лихвой компенсируют дополнительные затраты на его замену.
Никто не любит тратить энергию впустую. Контроллеры заряда MPPT позволяют вам максимально эффективно использовать ваши солнечные панели, не беспокоясь об изменении погодных условий или о том, что ваши солнечные панели соответствуют напряжению вашей батареи.
Рекомендуется: Компоненты солнечной энергосистемы, подключенной к сети.
