I alla solcellsdrivna system är en solenergiladdningsregulator mycket viktig. Dessa kontroller reglerar spänningen och strömmen som kommer från solpanelen till batteriet. Detta sparar batteriet från överladdning. Det finns huvudsakligen 4 grundläggande typer av solcellsladdningsregulatorer. Låt oss diskutera vad som är MPPT-laddningsregulator och hur det fungerar.
Vad är MPPT Charge Controller?
Den mest grundläggande funktionen hos ett solenergisystem är solpaneler som samlar energi från solen och lagrar den i batterier för senare användning. Du kan dock inte bara ansluta dina solpaneler till dina batterier och förvänta dig att de ska laddas. För att få ut det mesta av dina solpaneler behöver du en laddningskontroll ladda dina batterier effektivt. Laddningsregulatorn för maximal power point tracking (MPPT) är den mest effektiva typen av laddningsregulator. Låt oss diskutera i detalj vad som är MPPT-laddningsregulator.
Vad är Maximal Power Point Tracking?
Innan vi går in på hur MPPT-laddningsregulatorer fungerar är det viktigt att förstå hur de fick sitt namn. Den maximala effektpunktspänningen är den spänning vid vilken en solpanel producerar störst effekt. Den maximala effektpunktspänningen ändras beroende på omgivningen och tid på dygnet.
MPPT- laddningsregulatorer har fått sitt namn från det faktum att de övervakar solpanelen och beräknar den maximala effektpunktspänningen under aktuella förhållanden . Detta kallas för maximal effektpunktsspårning eller MPPT förkortat.
Exakt vad är en MPPT-laddare?
De ideala driftsspänningarna för solpaneler och batterier skiljer sig åt. Dessutom varierar deras spänningar. En MPPT-laddningsregulator är en DC-DC-omvandlare som förbättrar ett solsystems effektivitet. Detta uppnås genom att förbättra spänningsmatchningen mellan solpanelmatrisen och batterierna.
Ett 12-volts batteri har till exempel en nominell spänning som varierar beroende på laddningstillstånd mellan drygt 10 volt och strax under 13 volt. Dessutom varierar spänningen som krävs för att ladda ett 12-volts batteri mellan 13.5 och 14.5 volt beroende på laddningsfasen.
Den ideala utspänningen för en solpanel ändras å andra sidan baserat på panelens temperatur, tid på dygnet, molnighet och andra externa parametrar. En 250-watts solpanel kan till exempel ha en optimal arbetsspänning på 32 volt under perfekta förhållanden. Om panelen värms upp i solen eller en varm dag kan den optimala spänningen minska till så lågt som 26 volt.
För att ta hänsyn till dessa spänningssänkningar i panelen och den ökade batteriladdningsspänningen som behövs, måste panelens nominella spänning vara högre än batterispänningen. Denna spänningsskillnad slösar mycket elektricitet i frånvaro av en MPPT-laddningsregulator.
Läs också: Vad är en PWM-laddningsregulator?
Hur fungerar MPPT?
Jämfört med shuntkontroller och PWM-tekniker (pulse width modulation) är MPPT (maximal power point tracking) en mer effektiv DC-DC-omvandlarteknik. Så låt oss se hur MPPT fungerar.
Att använda en laddningsregulator som inte är av MPPT motsvarar att ansluta batteriet direkt till solmodulen. En konventionell laddningsregulator kan ladda ett batteri vid den spänning som anges av batteriet. Ett fulladdat batteri har per definition en högre spänning än ett urladdat batteri. Som ett resultat är den effekt som dras av ett tomt batteri vanligtvis mindre än den som dras av ett fullt batteri.
Frågan uppstår när vi observerar en strömförlust som vi inte utnyttjar medan våra batterier börjar ta slut. Vad hände med min ström? MPPT:n utnyttjar hela modulens ström genom att styra batteriets spänning i laddningstillstånd . Laddningsregulatorn bibehåller spänning och ström på optimala nivåer, vilket gör att modulerna kan producera mest laddning.
Anta att vi använder en solpanel med en Vmp på 18.3 volt och en Imp på 11.48 ampere. (11.48A x 18.3V= ~210 watt) I allmänhet kan ett tomt 12V-batteri ha 12.2 volt. Som ett resultat skulle batteriet laddas med 11.48A x 12.2V = 140 Watt. Det är mycket mindre än modulens högsta möjliga effekt (210 watt).
En MPPT-laddningsregulator höjer systemets spänning och ström så nära modulens IV-kurva som möjligt. I det här scenariot laddar MPPT-laddningsregulatorn batteriet med nästan 18.3 V och 11.48 A samtidigt som den utnyttjar maximal mängd solpanelseffekt. Slutligen har Maximum Power Point Tracking-tekniken ingenting att göra med solspårning. MPPT är bara en kontrollfunktion för batteriladdare. Efter detta ska vi utforska olika MPPT-typer.
Läs också: Hur fungerar en hybridväxelriktare?
Vad är olika MPPT-typer?
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-tekniker används i solcellssystem (PV) för att kontinuerligt maximera PV-panelers uteffekt, vilken bestäms av solstrålning och celltemperatur. MPPT-typer grupperas i stort sett i två typer : konventionella metoder som Perturbation and Observation (P&O)-metoden och Incremental Conductance (IncCond)-metoden, och avancerade metoder som den fuzzy logic (FL)-baserade MPPT-metoden.
1. Konventionell MPPT
Konventionella MPPT-metoder föreslogs för länge sedan och är därför ganska populära. De viktigaste fördelarna med dessa är deras enkelhet och enkla implementering. Dessa algoritmer kan bara spåra en enda MPP under jämn belysning.
Traditionella tillvägagångssätt är enkla, men de kan inte skilja mellan lokala och globala toppar när partiell skuggning inträffar, därför är deras effektivitet begränsad.
a. Störning och observation (P&O): Störnings- och observationsalgoritmen är en variant av den traditionella algoritmen som begränsar algoritmens sökutrymme, vilket minskar komplexiteten och förbättrar prestandan under enhetliga och varierande väderförhållanden.
b. Konduktansmetod (IncCond): Tekniken för inkrementell konduktans baseras på antagandet att lutningen på PV-panelens effektkurva är noll vid MPP, vilket resulterar i, med. Givet att MPP kan följas genom att jämföra momentan konduktans med inkrementell konduktans.
Läs också: 5 olika typer av solcellsmonteringsstrukturer
2. Avancerad MPPT
Dessa metoder kallas ofta mjuk databehandling, bioinspirerad (BI) eller artificiell intelligens (AI). De är relativt sofistikerade , men de överträffar standardmetoder när det gäller spårningsprestanda.
På grund av deras ökade effektivitet används avancerade spårningstekniker ofta. Medan konventionella och avancerade metoder har begränsningar, upptäcker hybridmetoder ett sätt att övervinna dessa begränsningar.
a. Fuzzy-logikbaserad MPPT: Regulatorn är utvecklad för att öka spänningen i PV-modulen. När spänningen och strömmen över PV-panelen ändrades använde den föreslagna tekniken fuzzy-logikbaserad styrning (FLC) för att initiera styrkommandot till utgångs-buck-boost-omvandlaren.
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-styrenheter blir allt populärare som ett viktigt ämne för förbättring av PV-system. Dessa kontroller använder olika algoritmer och deras effektivitet, prestanda, modernism, komplexitet och spårningshastighet varierar. MPPT-styrenheter har förbättrats snabbt, och de kan i stora drag klassas som konventionella eller avancerade tekniker. Att välja den bästa MPPT-metoden är fortfarande ett pågående arbete. Efter detta, låt oss lära oss om fördelarna med MPPT.
Se även: 3 ledande typer av solcellssystem
Vilka är fördelarna med MPPT?
Fördelarna med MPPT är följande:
1. MPPT-laddare använder faktiskt nästan all tillgänglig ström . Med andra ord tar de all tillgänglig ström från en modul och justerar spänningen och strömstyrkan till lämplig batterispänning.
2. Flera MPPT-laddningsregulatorer kan tolerera mycket högre spänningar än batteriet.
3. Genom att seriekoppla flera moduler kan du öka spänningen samtidigt som strömmen hålls konstant.
4. Tänk på att MPPT-laddare har en maximal DC-ingångsspänning . Den mest avancerade och därmed dyraste lösningen är MPPT-laddningsregulatorn.
5. Ändå sparar det pengar på ledningar, moduler och hyllor.
Läs också: 5 stora fördelar med solcellsgatubelysning
Vilka är nackdelarna med MPPT?
Nackdelarna med MPPT är följande:
1. Nackdelen med Maximum Power Point Tracking eller MPPT är dess höga kostnad . Ett sådant system kostar vanligtvis mer än ett vanligt laddningsregulatorsystem utan spårning eftersom MPPT-regulatorn kräver mer komplicerade elektriska komponenter.
2. MPPT-styrenheten måste placeras mellan solpanelen och batterierna, systemet kommer att kräva fler kablar.
3. En annan nackdel med att ta hänsyn till detta är komplexiteten . Att installera och konfigurera en MPPT-regulator kräver mer teknisk expertis än en typisk laddningsregulator, vilket kan öka installationskostnaderna.
4. MPPT-system kan vara svårt att diagnostisera om problem uppstår.
5. Ett MPPT-system kan förhindra att batterierna laddas helt. Detta beror på att MPPT-regulatorn normalt bara tillåter batterierna att laddas upp till 80–90 %, vilket innebär att PV-anläggningen kommer att arbeta nära, men inte nödvändigtvis vid, sin maximala effektpunkt (PPP).
Är MPPT Solar Charge Controllers värda investeringen?
MPPT-laddningsregulatorer kostar mer än PWM-regulatorer. Med små, enkla system kanske den extra kostnaden för att uppdatera din regulator inte är värd det. Men i större system eller på platser med dåligt väder kommer den högre effekten och effektiviteten som uppnås genom att använda en MPPT-regulator sannolikt att mer än väl uppväga regulatorns extra kostnad.
Ingen tycker om att slösa energi. MPPT laddningskontroller låter dig få ut det mesta av dina solpaneler utan att behöva oroa dig för ändrade väderförhållanden eller se till att dina solpaneler är rätt dimensionerade för din batterispänning.
Rekommenderas: Komponenter för nätanslutna solsystem
