Контроллеры солнечного заряда с отслеживанием пиковой мощности (MPPT), о которых вам следует знать

Что такое Контроллер заряда MPPT? 

В этом разделе обсуждается теория и принцип «отслеживания точки максимальной мощности», используемый в контроллерах заряда солнечной энергии. 

A МПРТ, или устройство отслеживания максимальной мощности, представляет собой электронный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, который оптимизирует взаимодействие между солнечной панелью (фотоэлектрическими панелями) и аккумуляторным блоком или распределительной сетью. Проще говоря, они преобразуют выходной постоянный ток более высокого напряжения от солнечных панелей (и некоторых ветряных турбин). в более низкое напряжение, необходимое для зарядки аккумуляторов. 

(Их иногда называют «трекерами Powerpoint» — не путать с трекерами PANEL, которые представляют собой приспособления для солнечной панели, которые следуют за солнцем или следуют за ним). 

Откройте для себя наши контроллеры заряда MPPT. 

Так что же вы подразумеваете под «оптимизацией»? 

Солнечные батареи — штука изящная. К сожалению, они не очень умны. Батарейки тоже - на самом деле батарейки откровенно дурацкие. Большинство фотоэлектрических панелей рассчитаны на номинальное напряжение 12 Вольт. Вилка "штатная". Фактически, почти все 12-вольтовые солнечные панели рассчитаны на работу от 16 до 18 вольт. Проблема в том, что номинальное напряжение аккумулятора 12 В достаточно близко к реальному значению 12 В — от 10,5 до 12,7 В, в зависимости от состояния заряда. Под нагрузкой большинство аккумуляторов полностью заряжаются при напряжении от 13,2 до 14,4 В, что сильно отличается от напряжения, при котором большинство панелей рассчитано на выключение. 

 Хорошо, теперь у нас есть солнечная панель мощностью 150 Вт. Уловка № 1 рассчитана на 150 Вт при определенном напряжении и токе. Kyocera KC-130 рассчитан на ток 7,39 ампер при напряжении 17,6 вольт. (7,39 А умножить на 17,6 В = 130 Вт). 

Что такое отслеживание максимальной мощности? 

Существует некоторая путаница в отношении термина «последующие действия»:  

Отслеживание панелей — это когда панели располагаются на креплении, которое следует за солнцем. Наиболее распространенными являются Zomeworks. Они оптимизируют выходную мощность, следуя за солнцем в небе, чтобы получить максимальное количество солнечного света. Обычно они дают прибавку примерно на 15% зимой и до 35% летом.  

Это противоположно сезонным изменениям для контроллеров MPPT. Поскольку зимой панели имеют гораздо более низкие температуры, они производят больше энергии. А зимой обычно больше всего нужна энергия от солнечных батарей из-за более коротких дней. 

 Отслеживание максимальной мощности — это электронное отслеживание, обычно цифровое. Контроллер заряда проверяет выходной сигнал панели и сравнивает его с напряжением батареи. Затем он определяет, какую максимальную мощность может обеспечить панель для зарядки аккумулятора. Он берет его и преобразует в оптимальное напряжение, чтобы получить максимальную мощность в аккумуляторе. (Помните, что значение имеет ток в аккумуляторе). Большинство современных MPPT имеют эффективность преобразования от 93 до 97%. Обычно вы получаете прирост мощности от 20 до 45% зимой и от 10 до 15% летом. Фактический коэффициент усиления может значительно варьироваться в зависимости от погоды, температуры, уровня заряда аккумулятора и других факторов. 

 Системы сетевых соединений набирают популярность по мере падения цен на солнечную энергию и роста тарифов на электроэнергию. Существует несколько марок инверторов, подключаемых к сети (то есть без аккумуляторов). Все построено в MPPT. Эффективность преобразования MPPT составляет от 94% до 97%. 

Как работает отслеживание точек максимальной мощности 

Именно здесь в игру вступает оптимизация или отслеживание точки максимальной мощности. Предположим, ваша батарея разряжена и составляет 12 Вольт. AMPPT принимает это напряжение с 17,6 В до 7,4 А и преобразует его так, что батарея теперь получает ток 10,8 А при напряжении 12 В. Теперь у вас осталось почти 130 Вт, и все довольны. 

 В идеале для 100% преобразования мощности вы получите около 11,3 А при напряжении 11,5 В, но для увеличения силы тока вам потребуется запитать батарею более высоким напряжением. Это упрощенное объяснение - на самом деле, выход заряда MPPT может постоянно меняться контроллером, чтобы получить максимальный ток в аккумуляторе. 

MPPT наиболее эффективны при следующих условиях: 

Зима и/или пасмурная или туманная погода – когда больше всего необходима дополнительная мощность.  

Холодная погода - Солнечные панели лучше всего работать в холодную погоду, но без MPPT вы теряете большую часть этого. Холодная погода чаще всего бывает зимой — когда солнце низко и вам нужна энергия, чтобы полностью зарядить батареи. 

Низкий заряд батареи — чем ниже уровень заряда батареи, тем больше энергии получает MPPT — в другой раз, когда потребность в дополнительной мощности будет наибольшей. Вы можете иметь оба условия одновременно. 

Большая длина кабеля. Если вы заряжаете 12-вольтовую батарею, а ваши панели находятся на расстоянии 100 футов, падение напряжения и потеря мощности могут быть значительными, если вы не используете очень большой кабель. Это может стоить очень дорого. Но если у вас есть четыре панели на 12 В, соединенные последовательно на 48 В, потери мощности будут намного ниже, и контроллер преобразует это высокое напряжение в 12 В на аккумуляторе. Это также означает, что если у вас есть конфигурация панели с высоким напряжением, питающая контроллер, вы можете использовать провод гораздо меньшего размера. 

Хорошо, давайте вернемся к исходному вопросу: что такое MPPT? 

Как работает трекер максимальной мощности? 

Power Point Tracker представляет собой высокочастотный преобразователь постоянного/постоянного тока. Они берут постоянный ток солнечных панелей, преобразуют его в высокочастотный переменный ток и преобразуют его в другое напряжение и постоянный ток, чтобы согласовать панели с батареями. MPPT работают на очень высоких звуковых частотах, обычно от 20 до 80 кГц. Преимущество высокочастотных цепей состоит в том, что их можно спроектировать с использованием трансформаторов с очень высоким КПД и небольших компонентов. Проектирование высокочастотных схем может быть очень сложным из-за проблем, создаваемых некоторыми частями «вещательной» схемы, например, радиопередатчик, вызывающий радио/телевизионные помехи. Изоляция и подавление шума становятся очень важными. 

 Существуют некоторые нецифровые (т.е. линейные) элементы управления нагрузкой MPPT. Их гораздо проще и дешевле создавать и проектировать, чем цифровые решения. Они несколько повышают эффективность, но общая эффективность может значительно варьироваться – и мы видели, как некоторые теряют свою «точку отслеживания» и ухудшаются. Это может происходить время от времени, если по панели проходит облако — линейная схема ищет следующую лучшую точку, а затем уходит слишком далеко от глубины, чтобы найти ее, когда восходит солнце. К счастью, их не так много вокруг. 

 Повторитель точки питания (и все преобразователи постоянного тока в постоянный) работает, принимая входной постоянный ток, изменяя его на переменный, пропуская через трансформатор (обычно трансформатор FGET), а затем выпрямляя его в постоянный ток, а затем выходной регулятор. В большинстве преобразователей постоянного тока это чисто электронный процесс. Никакого реального интеллекта не требуется, за исключением некоторой регулировки выходного напряжения. Контроллерам заряда солнечных панелей требуется гораздо больше интеллекта, поскольку условия освещенности и температуры постоянно меняются в течение дня, а также меняется напряжение батареи.