Az elektromos energia szükséglet mennyisége gyorsan növekszik a népesség növekedésével és a technológia fejlődésével. Van rá mód elektromos energiát termel megújuló és nem megújuló energiaforrások felhasználása. A napenergia számos előnye a legfontosabb tényezők a napenergia különféle célokra történő felhasználása mögött. Fel lehet használni villamos energia előállítására napelemek segítségével és az elektromos energia tárolására akkumulátorok feltöltésével vagy terheléssel történő táplálásával. A maximális teljesítménypont-követési technológia (MPPT) a leghatékonyabb módszer a különféle szolár töltésszabályozók között, mint például az egyszerű 1 vagy 2 fokozatú vezérlők, a PWM vezérlés és az MPPT töltésszabályozó.

Napelemes töltésvezérlő

Mi a Solar Charge Controller

Elsősorban egy nem MPPT szolár töltésszabályozót vegyen figyelembe, és ne keverje össze a napkövető napelem és a napelemes töltésszabályozóval. A napkövető napelem a nap nyomon követésére szolgál, a napelem panellapozásával egy motorlapra úgy, hogy a maximális napenergia felhasználható legyen a nap folyamán. A napkövető napelemes rendszer használatával télen 15% -kal, nyáron pedig 35% -kal növelhetjük a teljesítményt. A fújási ábra a napkövető napelem blokkvázlatát mutatja, amely egy ál-napelemből, egy tápegységből, egy mikrokontrollerből áll az ULN2003A meghajtó vezérléséhez és a léptetőmotorból áll a napelem forgatásához.

A Napkövető Napelem blokkdiagramja az Edgefxkits.com-tól

A. Blokkvázlata napelemes töltésszabályozó Különböző blokkokból áll: a napelem, amely napenergiával villamos energiát termel, töltéssel kapcsolja be és ki a töltőkapcsolót a terhelésjelző csatlakoztatásához vagy leválasztásához jelző célú akkumulátor az energia tárolására és komparátor a vezérlőjelek összehasonlítására és előállítására . A napelemes töltésvezérlőt töltőmechanizmus vezérli, hogy megvédje az akkumulátorokat a töltés, a túlterhelés és a mélykisülés körülményeitől. Zöld és piros LED-ekkel jelzik a teljesen feltöltött állapotot, illetve az alul-, illetve túl- vagy mélykisüléses állapotokat. Piros LED-ek jelzése esetén a szolár töltésszabályozó áramköre MOSFET-ből áll, amelyet félvezető kapcsolóként használnak a terhelés kikapcsolására túlterhelés vagy alacsony akkumulátor állapot esetén.

A szolár töltésvezérlő blokkdiagramja az Edgefxkits.com oldalról

Miért használjuk az MPPT technológiát?

Annak ellenére, hogy egy nem MPPT szolár töltésszabályozó megkönnyítheti az akkumulátorok védelmét a nem kívánt töltési körülményektől, de nem képes növelni a rendszer hatékonyságát. A PV paneleket általában 12 V-ra építik, és a kimenet 16-18 V tartományba történő beillesztésére szolgálnak. De a 12 V-os akkumulátorok tényleges értéke a töltés állapota alapján a 10,5–12,7 V tartományba esik. Vegyünk egy 130 wattos névleges napelemet egy adott feszültségen és áramnál, tegyük fel, hogy az áram névleges értéke 7,39 amper 17,6 voltnál.

A hagyományos és az MPPT technológia összehasonlítása

Ha ezt a 130 wattos napelemet egy MPPT nélküli napelemes töltésvezérlővel csatlakoztatjuk egy akkumulátorhoz, akkor olyan teljesítményt kaphatunk, amely megegyezik a napelem áramának szorzatával: 7,4 amper és az akkumulátor feszültsége: 12 volt, és körülbelül 88,8 watt. Így 41 wattos veszteséget kapunk (kb. 130-88,8 = 41,2), ennek oka a napelem és az akkumulátor gyenge egyezése. Tehát, ha MPPT szolár töltésszabályozót használunk, akkor 20–45% -kal növelhetjük az energia nyereséget, de elsősorban a napelemes töltésszabályozóban használt MPPT technológiáról kell tudnunk.

MPPT szolár töltésvezérlő

Az MPPT technológia általában egy digitális elektronikus követés, amely az akkumulátor feszültségét a napelem feszültségével követi és hasonlítja össze, így kitalálható az a legjobb teljesítmény, amelynél az akkumulátort napelem segítségével lehet tölteni. Vegye figyelembe, hogy az akkumulátor töltése közben figyelembe veszik az ampereket. Tehát, hogy maximális amperárat érjen el az akkumulátor, az összehasonlított feszültséget a legjobb MP-re alakítják át a modern MPPT technológia használatával, amelynek konverziós hatékonysága 93–97%.

Az MPPT Solar Charge Controller működése

A napelem 17,6 V feszültségét 7,6 A-nál az MPPT átalakítja, hogy megfeleljen a 12 V-os akkumulátornak. Így az akkumulátor 10,8 A feszültséggel 12 V-ot kap, így a teljes teljesítmény majdnem megegyezik a 130 W-val. Az akkumulátor töltéséhez nagyfeszültség segíti az áram bejuttatását. Valójában gyakorlatilag az MPPT szolár töltésszabályozó kimenete folyamatosan változik, hogy a maximális amperárat be tudja juttatni az akkumulátorba.

A Power Point Tracker egy nagyfrekvenciás DC-DC átalakító, amely egyenáramú bemenetet vesz a napelemekből, majd átalakítja az egyenáramot nagyfrekvenciás váltakozóvá, és ismét az AC változik vissza egy másik DC feszültséggé és árammá, hogy pontosan illeszkedjen a elemek és panelek. Az MPPT-k általában 20-80 kHz közötti frekvencián működnek (nagyon magas hangfrekvenciás tartomány). Ezért nagyon nagy hatásfokú transzformátorok és kis alkatrészek használhatók ezeknek a nagyfrekvenciás áramköröknek a tervezéséhez.

Az MPPT Solar Charge Controller működése

A nem digitális vagy lineáris MPPT-ket könnyű és olcsó felépíteni a digitális MPPT-khez képest. Bár a lineáris MPPT-k használata ellenére a hatékonyság kissé javul, de az általános hatékonyság széles tartományban változik, mivel a lineáris MPPT-k bizonyos esetekben elveszítik nyomon követésüket. Például, ha egy felhő áthalad a lineáris MPPT áramkörön, akkor a lineáris áramkörnek hosszabb időre van szüksége a következő legjobb pont kereséséhez.

“infravörös fény az éjszakai látáshoz ”

Az MPPT Solar Charge Controller főbb jellemzői

Az MPPT szolár töltésszabályozó a napelem áramfeszültség-jellemzőinek változásainak korrigálására és detektálására szolgál, a fenti ábra szerint.
Szükséges minden olyan napenergia-rendszer számára, amely a PV-modulból maximális teljesítményt szeretne kihúzni, mivel ez arra kényszeríti a PV-modult, hogy a maximális teljesítményponthoz közeli feszültségen működjön, és a rendelkezésre álló maximális teljesítményt lehívja.
Az MPPT szolár töltésszabályozó használatával olyan napelemet használhatunk, amelynek feszültsége nagyobb, mint az akkumulátoros rendszer üzemi feszültsége.
A rendszer bonyolultsága csökkenthető az MPPT szolár töltésszabályozó használatával, mivel nagy hatékonyságú.
Alkalmazható többféle energiaforrással, például vízturbinákkal vagy szélerőművekkel stb. A napelem kimeneti teljesítményét a vezérléshez használják DC-DC átalakító közvetlenül.

MPPT szolár töltésvezérlő, beépített LED meghajtóval

A világítás és a megvilágítás legújabb trendjei gyakran használatosak nagy fényerejű LED-ek amelyek hosszú élettartammal rendelkeznek, alacsony karbantartási költségekkel és nagy hatékonysággal, de az állandó áram fenntartásához energia meghajtóra van szükség. Ezt megkönnyítheti egy DC-DC fokozatos vagy lépcsős átalakítóval. Az alábbi ábra mutatja a beépített maximális teljesítménypont követésű szolár töltésszabályozó és a LED meghajtó blokkdiagramját, amely a programozható rendszerre épül a chipen (PSoC), vezérlők, meghajtók, analóg és digitális perifériák a jel mérésére, kondicionálására és vezérlésére szolgálnak. .

MPPT szolár töltésvezérlő, beépített LED meghajtóval

Az MPPT technológia rugalmas és erős, ha feszültséget és áramot vesz fel a napelemről, hogy a csúcsteljesítményt keresse a vezérlőjelek beállításával, hogy a napelemet a maximális teljesítményen működtesse. A PSoC által generált vezérlőjelet használják az a vezetéshez szinkron buck konverter amely átalakítja a napelem energiáját az akkumulátor töltésére. A rendszert is megszokták vezérelje az akkumulátor töltését folyamat és meghajtó LED-ek.

Reméljük, hogy ez a cikk röviden bemutatta az MPPT technológiát alkalmazó fejlett szolár töltésszabályozót. A napelemes töltő vezérlőkkel és azok részletes működésével kapcsolatos további információkért vegye fel velünk a kapcsolatot, ha kérdéseit az alábbi megjegyzések szakaszban teszi közzé.

Fotók: