Razumijevanje MPPT solarnog punjača

Ovdje pokušavamo razumjeti stvarni koncept sklopa MPPt regulatora solarnih punjača i naučiti kako ti uređaji rade.

Što je MPPT

MPPT je kratica za Maximum Power Point Tracking, koncept punjača posebno namijenjen i dizajniran za stjecanje vrlo učinkovitih iskorištavanja solarne energije.

Solarni paneli izvrsni su uređaji jer nam omogućuju oslobađanje električne energije od sunca, međutim sadašnji uređaji nisu vrlo učinkoviti sa svojim izlazima. Kao što svi znamo izlaz sunčeve ploče izravno ovisi o upadnim zrakama sunca, sve dok njegova okomita okomica na nju nudi dobru učinkovitost, koja se neprestano pogoršava kosim zrakama ili položajem sunca.

Gore navedeno također utječe na naoblačenje.

Štoviše, izlaz solarne ploče povezan je s nedosljednim razinama napona kojima je potrebna odgovarajuća regulacija kako bi se upravljalo teretom koji je obično olovna baterija.

Olovne baterije ili bilo koja vrsta punjive baterije zahtijevat će ispravno ocijenjeni ulaz kako se ne bi oštetile i optimalno napunile. Za to obično uključujemo regulator punjača između solarne ploče i baterije.

Kako napon solarne ploče nikada nije konstantan i opada s padom sunčeve svjetlosti, struja iz solarne ploče također postaje slabija kako intenzitet sunčeve svjetlosti postaje sve slabiji.

Uz gornje uvjete, ako solarna ploča podliježe bilo kojoj vrsti opterećenja, njena će struja dalje opadati proizvodeći neučinkovite izlaze.

Drugim riječima, učinkovitost panela je maksimalna kada je njegov napon blizu naznačene zadane vrijednosti. Stoga će, kao primjer, solarna ploča od 18 V raditi s maksimalnom učinkovitošću kada radi na 18 V.

A u slučaju da sunčevo svjetlo postane slabije i gornji napon padne na 16V, ipak bismo njime mogli upravljati maksimalno učinkovito ako bismo mogli održati 16V voltata netaknutima i izvući izlaz bez utjecaja ili pada tog napona.

Donji grafikon sugerira zašto i kako solarni panel daje maksimalnu učinkovitost kada mu je dopušteno raditi na maksimalnom okolnom izlaznom naponu.

Što je točka maksimalne snage ili točka koljena

Uobičajeni kontroleri solarnih punjača reguliraju samo napon solarne ploče i čine ga prikladnim za punjenje povezane baterije, no oni ne izvršavaju pravilno regulaciju panela.

Uobičajeni regulator punjača koji za propise koristi linearne IC-ove ne može spriječiti da se solarna ploča izravno optereti priključenom baterijom ili pretvaračem ili bilo čime što bi moglo biti povezano kao opterećenje.

Gornja situacija teži padu napona solarne ploče, čineći njezinu upotrebu neučinkovitom, jer je sada ploči ograničeno da proizvodi nazivnu količinu struje do opterećenja.

Pa zašto ovi linearni ili PWM punjači regulatora ne mogu izbjeći opterećenje solarne ploče iako su izuzetno napredni, precizni i ispravni u svom radu? Kako djeluju stvarni MPPT punjači?

Odgovor na gornja pitanja nigdje nije sveobuhvatan na mreži, stoga sam smatrao da je potrebno pružiti detaljno objašnjenje u vezi s razlikom između običnih kontrolera punjača i stvarnog MPPT-a.

Vraćajući se na gornje pitanje, odgovor leži u činjenici da je kod linearnih punjača regulatora opterećenje izravno povezano s pločom, bez međufaznog stupnja međuspremnika, što uzrokuje neučinkovit prijenos snage i rasipanje.

Dok je u MPPT pokretačima, opterećenje povezano posrednim pretvaračem Buck Boost koji učinkovito mijenja uvjete snage na opterećenje ovisno o snazi ​​sunčeve svjetlosti na ploči, osiguravajući minimalno opterećenje panela i maksimalnu isporuku snage opterećenju.

U osnovi su razvijeni MPPT kako bi se osiguralo da se neto ulazna snaga neprestano isporučuje izlaznom opterećenju bez obzira na kompatibilnost opterećenja s pločom.

Kako Buck Boost Topology pomaže MPPT kontrolerima da povećaju učinkovitost

To se prije svega postiže pomoću SMPS tehnologije za praćenje praćenja.

Stoga možemo reći da je to SMPS buck boost tehnologija koji čini zadnju kost svih MPPT dizajna i pruža izuzetno učinkovitu mogućnost konfiguriranja uređaja za regulaciju snage i napajanje.

U MPPT kontrolerima punjača, napon solarne ploče prvo se pretvara u visokofrekventni ekvivalentni pulsirajući napon.

Ovaj napon primjenjuje se na primarni dio dobro dimenzioniranog kompaktnog feritnog transformatora, koji generira potrebnu razinu struje na svom sekundarnom namotu, podudarajući se s navedenom brzinom punjenja baterije.

Međutim, napon se možda ne podudara s naponom punjenja akumulatora, pa je ovdje ugrađen obični linearni regulator za ispravno utvrđivanje razine napona.

Uz gore postavljenu bateriju ostaje potpuno izolirana od solarne ploče i učinkovito se puni čak i pod lošim vremenskim uvjetima, budući da sada solarna ploča može raditi bez utjecaja ili pada raspoloživog trenutnog napona u bilo kojem danom stanju.

To pomaže u implementaciji predviđenog efekta praćenja maksimalne snage, što je ništa drugo nego dopuštanje panelu da radi pod minimalnim opterećenjem, a pritom pazeći da povezano opterećenje dobije kompletnu snagu potrebnu za svoje optimalne performanse.

Bilo bi zanimljivo znati kako SMPS sprečava da se ploča ili bilo koji izvor optereti izravno od tereta.

Tajna leži u korištenju feritne tehnologije. Feritni transformatori izuzetno su učinkoviti magnetski uređaji koji učinkovito zasićuju stvarajući učinkovitu pretvorbu od ulaza do izlaza.

Uzmimo primjer uobičajenog napajanja transformatora od željezne jezgre od 2 amp i SMPS od 2 amp. Ako dva kolega napunite punom strujom od 2 ampera, primijetit ćete da napon željezne jezgre znatno opada, dok SMPS napon opada samo neznatno ili zanemarivo .... tako da je to tajna iza učinkovitosti MPPT-a temeljenog na SMPS-u u usporedbi s linearnim upravljačem MPPT punjača koji se temelji na IC-u.