Количество потребляемой электроэнергии быстро увеличивается с ростом населения и развитием технологий. Есть способы для производство электроэнергии использование возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Множественные преимущества солнечной энергии являются ключевыми факторами использования солнечной энергии для различных целей. Его можно использовать для выработки электроэнергии с помощью солнечных панелей и для хранения электроэнергии путем зарядки аккумуляторов или питания нагрузок. Технология отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) является наиболее эффективным методом среди различных контроллеров заряда солнечной энергии, таких как простые одно- или двухступенчатые элементы управления, ШИМ-управление и контроллер заряда MPPT.
Контроллер солнечного заряда
Что такое солнечный контроллер заряда
В первую очередь подумайте о контроллере заряда солнечной батареи без MPPT и не путайте с солнечной панелью отслеживания и контроллером заряда. В солнечная панель слежения за солнцем используется для отслеживания солнца путем установки солнечной панели на моторной плате, чтобы в дневное время можно было использовать максимум солнечной энергии. Используя эту систему солнечных батарей, мы можем увеличить производительность на 15% зимой и на 35% летом. На рисунке показана блок-схема солнечной панели, отслеживающей солнечный свет, которая состоит из фиктивной солнечной панели, схемы источника питания, микроконтроллера для управления драйвером ULN2003A и шагового двигателя для вращения солнечной панели.
Блок-схема солнечной панели слежения за солнцем от Edgefxkits.com
Блок-схема солнечный контроллер заряда состоит из различных блоков: солнечная панель, вырабатывающая электрическую энергию с использованием солнечной энергии; зарядка для включения и выключения зарядки; переключатель нагрузки для подключения или отключения нагрузки; индикатор для индикации; батарея для хранения энергии и компаратор для сравнения и генерации управляющих сигналов. . Контроллер заряда солнечной панели управляется механизмом зарядки для защиты аккумуляторов от недостаточного заряда, перегрузки и глубокого разряда. Набор зеленых и красных светодиодов используется для индикации состояния полной зарядки, недостаточного, чрезмерного или глубокого разряда соответственно. В случае индикации красных светодиодов схема контроллера заряда солнечной батареи состоит из полевого МОП-транзистора, который используется в качестве силового полупроводникового переключателя для отключения нагрузки во время перегрузки или низкого заряда батареи.
Блок-схема контроллера заряда солнечной энергии от Edgefxkits.com
Почему мы используем технологию MPPT?
Несмотря на то, что солнечный контроллер заряда без MPPT может облегчить защиту аккумуляторов от нежелательных условий зарядки, он не может повысить эффективность системы. Обычно фотоэлектрические панели рассчитаны на 12 В и используются для вывода напряжения в диапазоне от 16 до 18 В. Но фактическое значение батарей 12 В находится в диапазоне от 10,5 до 12,7 В в зависимости от состояния заряда. Рассмотрим солнечную панель номиналом 130 Вт при определенном напряжении и токе, предположим, что номинальный ток составляет 7,39 А при 17,6 В.
Сравнение традиционной технологии и технологии MPPT
Если мы подключим эту 130-ваттную солнечную панель к батарее с помощью солнечного контроллера заряда без MPPT, то мы можем получить мощность, которая равна произведению тока солнечной панели: 7,4 А и напряжения батареи: 12 вольт, и составляет около 88,8 Вт. Таким образом, мы получаем потерю 41 Вт (130-88,8 = 41,2 примерно), это связано с плохим согласованием между солнечной панелью и аккумулятором. Итак, если мы используем контроллер заряда солнечной батареи MPPT, то мы можем увеличить прирост мощности на 20–45%, но в первую очередь мы должны знать о технологии MPPT, которая используется в контроллере заряда солнечных панелей.
Контроллер заряда от солнечной батареи MPPT
Технология MPPT обычно представляет собой цифровое электронное отслеживание, которое отслеживает и сравнивает напряжение батареи с напряжением солнечной панели, чтобы можно было определить лучшую мощность, при которой аккумулятор может заряжаться с помощью солнечной панели. Обратите внимание, что при зарядке аккумулятора учитываются амперы. Таким образом, чтобы получить максимальный ток в батарее, сравниваемое напряжение преобразуется в лучшее напряжение с использованием современной технологии MPPT, имеющей эффективность преобразования от 93 до 97%.
Работа контроллера заряда солнечной батареи MPPT
Напряжение солнечной панели 17,6 В при 7,6 А преобразуется MPPT в меньшую сторону, чтобы соответствовать батарее 12 В. Таким образом, батарея получает 12 В при 10,8 А, что делает общую мощность почти равной 130 Вт. Для зарядки аккумулятора высокое напряжение помогает усилить ток. Фактически, практически, выходной сигнал контроллера заряда солнечной батареи MPPT непрерывно изменяется, чтобы получить максимальный ток в батарее.
Устройство отслеживания точки питания - это высокочастотный преобразователь постоянного тока в постоянный, который принимает входной постоянный ток от солнечных панелей, затем преобразует постоянный ток в высокочастотный переменный ток, и снова переменный ток будет преобразован обратно в другое постоянное напряжение и ток, чтобы точно соответствовать батареи и панели. Обычно MPPT работают на частотах от 20 до 80 кГц (очень высокий диапазон звуковых частот). Следовательно, для проектирования этих высокочастотных цепей можно использовать трансформаторы с очень высоким КПД и небольшие компоненты.
Работа контроллера заряда солнечной батареи MPPT
Нецифровые или линейные MPPT легко и дешево построить по сравнению с цифровыми MPPT. Но при использовании линейных MPPT, хотя эффективность немного повышается, но общая эффективность варьируется в широком диапазоне, поскольку в некоторых случаях линейные MPPT теряют отслеживание. Например, если облако проходит по линейной цепи MPPT, то линейной цепи требуется больше времени для поиска следующей наилучшей точки.
Основные характеристики контроллера заряда солнечной батареи MPPT
- Контроллер заряда солнечной батареи MPPT используется для корректировки и обнаружения изменений вольт-амперных характеристик солнечной панели, как показано на рисунке выше.
- Любым солнечным энергетическим системам необходимо снимать максимальную мощность с фотоэлектрического модуля, поскольку это заставляет фотоэлектрический модуль работать при напряжении, близком к точке максимальной мощности, с потреблением максимальной доступной мощности.
- Используя контроллер заряда солнечной батареи MPPT, мы можем использовать солнечную панель с выходным напряжением, превышающим рабочее напряжение аккумуляторной системы.
- Сложность системы может быть уменьшена за счет использования солнечного контроллера заряда MPPT, так как он имеет высокий КПД.
- Его можно применять для использования с несколькими источниками энергии, такими как водяные турбины или ветряные турбины и т. Д. Выходная мощность солнечной панели используется для управления Преобразователь постоянного тока в постоянный напрямую.
Контроллер заряда от солнечной батареи MPPT, интегрированный со светодиодным драйвером
Недавняя тенденция в освещении и освещении часто использует светодиоды высокой яркости которые имеют длительный срок службы, низкие затраты на техническое обслуживание и высокую эффективность, но для поддержания постоянного тока требуется драйвер питания. Этому может способствовать повышающий или понижающий преобразователь DC-DC. На приведенном ниже рисунке показана блок-схема интегрированного контроллера солнечного заряда с отслеживанием максимальной мощности и драйвера светодиода, построенного на устройствах с программируемой системой на кристалле (PSoC), контроллеры, драйверы, аналоговые и цифровые периферийные устройства используются для измерения, согласования и управления сигналом. .
Контроллер заряда от солнечной батареи MPPT, интегрированный со светодиодным драйвером
Технология MPPT является гибкой и сильной, снимая напряжение и ток с солнечной панели для поиска пиковой мощности, регулируя управляющие сигналы для работы солнечной панели с максимальной мощностью. Управляющий сигнал, генерируемый PSoC, используется для управления синхронный понижающий преобразователь который преобразует мощность солнечной панели для зарядки аккумулятора. Система также используется для контролировать зарядку аккумулятора светодиоды процесса и привода.
Мы надеемся, что в этой статье был представлен краткий обзор усовершенствованного солнечного контроллера заряда, использующего технологию MPPT. Для получения дополнительной информации о контроллерах солнечных зарядных устройств и их детальной работе вы можете связаться с нами, разместив свои запросы в разделе комментариев ниже.
Фото:
- Работа контроллера заряда солнечной батареи MPPT от Weiku
- Контроллер заряда от солнечных батарей MPPT, интегрированный со светодиодным драйвером от powerdesign
