Понимание солнечного зарядного устройства MPPT

Здесь мы пытаемся понять фактическую концепцию схемы контроллеров солнечных зарядных устройств типа MPPt и узнать, как эти устройства работают.

Что такое MPPT

MPPT означает отслеживание точки максимальной мощности, концепцию зарядного устройства, специально предназначенную для получения высокоэффективного использования солнечной энергии.

Солнечные панели - отличные устройства, поскольку они позволяют нам использовать бесплатную электрическую энергию солнца, однако настоящие устройства не очень эффективны с их выходной мощностью. Как мы все знаем, мощность солнечной панели напрямую зависит от падающих солнечных лучей, поскольку ее почти перпендикулярный угол обеспечивает хорошую эффективность, которая продолжает ухудшаться из-за наклонных лучей или положения падающего солнца.

Вышесказанное также зависит от пасмурных условий.

Более того, выход солнечной панели связан с непостоянными уровнями напряжения, что требует надлежащего регулирования для работы нагрузки, которой обычно является свинцово-кислотная батарея.

Свинцово-кислотные батареи или любые заряжаемые батареи потребуют правильно рассчитанного входа, чтобы не повредить их и зарядить оптимальным образом. Для этого мы обычно используем контроллер зарядного устройства между солнечной панелью и аккумулятором.

Поскольку напряжение солнечной панели никогда не бывает постоянным и падает с падающим солнечным светом, ток от солнечной панели также ослабевает по мере ослабления интенсивности солнечного света.

В вышеуказанных условиях, если солнечная панель подвергается какой-либо нагрузке напрямую, ее ток будет снижаться, что приведет к неэффективной выходной мощности.

Другими словами, эффективность панели максимальна, когда ее напряжение близко к указанному номинальному значению. Поэтому, например, солнечная панель на 18 В будет работать с максимальной эффективностью, когда она работает от 18 В.

И в случае, если солнечный свет станет слабее и указанное выше напряжение упадет, скажем, до 16 В, все же мы могли бы работать с ним с максимальной эффективностью, если бы мы могли сохранить неизменным напряжение 16 В и получить выходной сигнал, не влияя или не понижая это напряжение.

На приведенном ниже графике показано, почему и как солнечная панель обеспечивает максимальную эффективность, когда ей разрешено работать с максимальным выходным напряжением.

Что такое точка максимальной мощности или точка колена

Обычные контроллеры солнечных зарядных устройств регулируют только напряжение солнечной панели и делают его подходящим для зарядки подключенной батареи, однако они не выполняют регулировку панели правильно.

Обычный регулятор зарядного устройства, в котором для регулирования используются линейные ИС, не может предотвратить нагрузку на солнечную панель напрямую от подключенной батареи или инвертора или чего-либо еще, что может быть подключено в качестве нагрузки.

Вышеупомянутая ситуация имеет тенденцию к падению напряжения солнечной панели, соответственно, делая ее использование неэффективным, поскольку теперь панель не может производить номинальный ток нагрузки.

Так почему же эти зарядные устройства с линейным или ШИМ-регулятором не могут избежать нагрузки на солнечную панель, несмотря на то, что они чрезвычайно продвинутые, точные и правильные в своей работе? Как работают настоящие зарядные устройства MPPT?

Ответ на вышеупомянутые вопросы нигде не рассматривается всесторонне в сети, поэтому я счел необходимым дать подробное объяснение разницы между обычными контроллерами зарядного устройства и реальным MPPT.

Возвращаясь к поставленному выше вопросу, ответ заключается в том, что в зарядных устройствах с линейными регуляторами нагрузка напрямую связана с панелью, без промежуточного буферного каскада, что приводит к неэффективной передаче и рассеянию мощности.

В то время как в драйверах MPPT нагрузка подключается через промежуточный понижающий преобразователь, который эффективно изменяет условия питания нагрузки в зависимости от мощности солнечного света на панели, обеспечивая минимальную нагрузку на панель и максимальную подачу мощности на нагрузку.

В основном MPPT были разработаны для обеспечения того, чтобы чистая входная мощность постоянно передавалась на выходную нагрузку независимо от совместимости нагрузки с панелью.

Как топология Buck Boost помогает контроллерам MPPT повысить эффективность

В первую очередь это достигается с помощью технологии повышения понижающего напряжения импульсного импульсного источника питания.

Поэтому можно сказать, что это Технология повышения напряжения SMPS который составляет основу всех конструкций MPPT и предоставляет чрезвычайно эффективную возможность настройки устройств регулирования мощности и питания.

В контроллерах зарядного устройства MPPT напряжение солнечной панели сначала преобразуется в высокочастотное эквивалентное пульсирующее напряжение.

Это напряжение подается в первичную обмотку компактного ферритового трансформатора с хорошими размерами, который генерирует требуемый уровень тока на своей вторичной обмотке, что соответствует указанной скорости зарядки аккумулятора.

Однако напряжение может не совпадать с напряжением зарядки аккумулятора, поэтому здесь используется обычный линейный регулятор для правильной фиксации уровня напряжения.

При вышеуказанной настройке аккумулятор остается полностью изолированным от солнечной панели и эффективно заряжается даже в плохих погодных условиях, поскольку теперь солнечная панель может работать, не влияя и не снижая доступное мгновенное напряжение при любых данных условиях.

Это помогает реализовать предполагаемый эффект отслеживания точки максимальной мощности, который не что иное, как позволяет панели работать при минимальной нагрузке, но при этом гарантирует, что подключенная нагрузка получает полную мощность, необходимую для ее оптимальной работы.

Было бы интересно узнать, как SMPS предотвращает загрузку панели или любого источника непосредственно нагрузкой.

Секрет заключается в использовании ферритовой технологии. Ферритовые трансформаторы - это чрезвычайно эффективные магнитные устройства, которые эффективно насыщаются для эффективного преобразования входа в выход.

Возьмем, к примеру, обычный 2-амперный трансформаторный источник питания с железным сердечником и 2-амперный SMPS. Если вы загрузите два аналога полным током, равным 2 ампера, вы обнаружите, что напряжение на железном сердечнике существенно упадет, тогда как напряжение SMPS упадет лишь незначительно или, скорее, незначительно .... так что это секрет эффективности MPPT на основе SMPS. по сравнению с линейным контроллером зарядного устройства MPPT на основе ИС.