Контроллер заряда солнечной батареи MPPT — работа, размеры и выбор

Что такое контроллер заряда солнечной батареи с отслеживанием точки максимальной мощности (MMPT)?

Что такое отслеживание максимальной мощности или зарядное устройство MPPT?

MPPT или «Отслеживание максимальной мощности «Элементы управления намного сложнее, чем ШИМ-контроллеры, и позволяют солнечной панели работать при максимальной мощности или, точнее, при оптимальном напряжении для максимальной выходной мощности. Используя эту интеллектуальную технологию, солнечные контроллеры заряда MPPT могут быть на 30 % эффективнее в зависимости от напряжения и напряжения подключенной солнечной панели.

Контроллеры зарядки MPPT можно использовать во всех системах с более высокой мощностью, использующих две или более солнечных панелей, или если напряжение панели (V_mp ) на 8 В или выше, чем напряжение батареи. Полное определение см. ниже.

MPPT — это, по сути, эффективный преобразователь постоянного тока в постоянный, позволяющий максимизировать выходную мощность солнечной панели. Первый MPPT был изобретен в 1985 году небольшой австралийской фирмой AERL. Сейчас он используется почти во всех сетевых солнечных инверторах и многих контроллерах заряда.

• Похожая запись: Контроллер заряда солнечной батареи с ШИМ – работа, размеры и выбор

Теория работы контроллера заряда солнечной батареи MPPT проста из-за изменения степени солнечного света (излучения) на солнечной панели в течение дня. Напряжение и ток панели постоянно изменяются. Чтобы получить наибольшую мощность, устройство отслеживания точки максимальной мощности просматривает напряжение панели, чтобы найти «золотую середину» или оптимальное сочетание напряжения и тока для обеспечения наибольшей мощности. MPPT запрограммирован на непрерывный мониторинг и изменение напряжения для получения наибольшего количества электроэнергии независимо от погодных условий.

Обратите внимание, что обычно только высококачественные контроллеры MPPT обнаруживают частичное затенение или контролируют несколько точек питания. Благодаря использованию этой технологии производительность солнечной панели повышается, а количество производимой энергии может быть на 30 % выше, чем у ШИМ-контроллера заряда солнечной батареи.

Принцип работы контроллера заряда солнечной батареи MPPT

Выход фотогальванической батареи не является линейным. Он определяется количеством солнечного света, температурой атмосферы и состоянием нагрузки.

При постоянной интенсивности солнечного света и температуре окружающей среды фотогальваническая батарея может работать при различных выходных напряжениях. Тем не менее, он может достичь качества работы фотоэлектрической батареи при ограничении всего одним выходным напряжением. В этот момент рабочая точка фотогальванического массива превышает самый высокий порог кривой выходной мощности и напряжения, который считается «точкой максимальной мощности».

Поэтому необходимо изменить рабочую точку фотогальванической батареи, чтобы она оставалась близкой к точке полной мощности, чтобы повысить ее общую производительность. Эта концепция известна как «отслеживание точки максимальной мощности».

Ниже приведена типичная блок-схема контроллера заряда солнечной батареи MPPT.

Производительность и преимущества контроллера заряда от солнечных батарей MPPT

Теперь давайте приравняем контроллер заряда солнечной батареи MPPT к общему контроллеру заряда солнечной батареи.

Универсальный контроллер заряда от солнечных батарей похож на механическую коробку передач автомобиля. Если бы мы не подняли коробку передач должным образом при увеличении оборотов двигателя, это, несомненно, повлияло бы на скорость автомобиля.

До распространения он должен установить параметры зарядки общего контроллера солнечного заряда. Тем не менее, контроллер солнечной зарядки MPPT может отслеживать полную мощность солнечной панели в режиме реального времени для достижения максимальной производительности. При соблюдении точки максимальной мощности, чем выше напряжение, тем выше пиковая мощность и выше эффективность зарядки.

• Похожие публикации:Введение в алгоритмы максимальной мощности в фотоэлектрических системах

Производительность солнечной энергосистемы, интегрированной с солнечным контроллером заряда MPPT, на 50 % выше, чем у обычного солнечного контроллера заряда. Однако, согласно реалистичной оценке, это число составляет от 20 до 30 процентов в зависимости от окружающей атмосферы и потерь электроэнергии.

В заключение следует отметить, что из-за затрат на строительство площадь солнечных панелей, установленных в автодомах, будет уменьшена. Кроме того, из-за плоской установки солнечной панели автофургона производительность может значительно снизиться.

Для достижения максимальной производительности солнечной системы для автодомов необходимо также использовать соответствующий контроллер заряда солнечной батареи.

Определение размеров контроллера заряда от солнечной батареи MPPT

Давайте рассмотрим это на простом примере. Дополнительные сведения см. в следующем примере.

Предположим, у вас есть 4 солнечные панели по 100 Вт на крыше, и все они соединены последовательно. каждая из панелей имеет напряжение холостого хода 22,5В. Какой рейтинг контроллера MPPT подходит?

Ответ-

Последовательное напряжение будет =22,5 x 4

V =90 В

Номинальное напряжение, указанное на контроллере MPPT, должно быть 90 В, или контроллер должен принимать 90 В

Поскольку контроллеры MPPT ограничивают свою производительность, вы можете отображать массив сколь угодно большим, а контроллер может ограничивать вывод. Однако это означает, что машина не так эффективна, как должна быть. Контроллеры MPPT будут иметь показания усилителя, например, контроллер MPPT на 40 ампер. Если панели могут генерировать ток силой 80 А, контроллер заряда MPPT может генерировать только 40 А тока, несмотря ни на что.

Контроллеры MPPT будут иметь считывание усилителя, например, контроллер MPPT на 40 ампер. В отличие от ШИМ, номинальное входное напряжение контроллеров MPPT намного выше, чем у аккумуляторных батарей, которые его заряжают. Это связано с уникальной особенностью контроллера MPPT, позволяющей снизить напряжение до напряжения банка батареи, а затем повысить ток, чтобы компенсировать недостающую мощность. Вам не нужно использовать высокое входное напряжение, чтобы предотвратить последовательное соединение в небольших системах, но это очень полезно в больших системах.

Предположим, что маркировка контроллера указывает на то, что он может работать с батареями на 12 В или 24 В. Ищите важность Rov. Например, если это Ров-40, то ток равен 40 амперам.

В-третьих, мы должны обратить внимание на максимальное входное напряжение солнечной батареи. Например, если контроллер MPPT поддерживает входное напряжение 100 вольт, он может потреблять до 100 вольт и переключать его на 12- или 24-вольтовую батарею. Предположим, у вас есть 4 панели по 100 Вт, соединенные последовательно, каждая из которых имеет напряжение холостого хода 22,5 В. 4 последовательности будет 4 x 22,5 В =90 Вольт, что будет учитываться контроллером.

Пример

Давайте разберемся с этим на примере здесь. Предположим, в помещении есть следующие нагрузки постоянного тока, рассчитанные на 24 В; четыре лампы по 25 Вт и два вентилятора по 25 Вт

Все вышеупомянутые нагрузки питаются от двух параллельно соединенных фотоэлектрических модулей, каждый фотоэлектрический модуль имеет максимальный ток в точке питания IMP 5 А и ток короткого замыкания ISC 8 О. Теперь нам нужно найти номинальное напряжение системы, номинальный ток фотоэлектрической батареи и номинальный ток нагрузки контроллера заряда солнечной батареи?

Общая нагрузка постоянного тока =(Количество ламп × Мощность каждой лампы) + (Количество вентиляторов × Мощность каждого вентилятора)

Общая нагрузка постоянного тока =(4 × 25) + (2 × 25) =100 + 50 =  150 Вт

Номинальное напряжение системы контроллера заряда солнечной батареи такое же, как номинальное напряжение нагрузки и массива панелей.

Номинальный ток фотоэлектрической батареи =2 × 8 (ток короткого замыкания каждого фотоэлектрического модуля равен 7 А и подключены параллельно)

Номинальный ток солнечной батареи =16 А

С учетом коэффициента безопасности 1,25 номинальный ток фотоэлектрической батареи составляет 1,25 × 16 =20 А

Номинальный ток нагрузки =Общая нагрузка постоянного тока / Номинальное напряжение системы =150/24 В

Номинальный ток нагрузки =6,25 А

Таким образом, вам понадобится контроллер заряда солнечной батареи MPPT на 6,25 А. для фотоэлектрической системы. См. больше решенного примера для определения размера контроллера заряда PWM и MMPT в предыдущем посте.

Какие бывают типы контроллеров для солнечных батарей?

Три типа контроллера заряда солнечной батареи

1) Простой 1- или 2-фазный контроль: переключил транзисторы для регулирования напряжения в одну или две ступени.

2) ШИМ (широтно-импульсная модуляция) :это традиционная форма контроллера заряда, например, xantrex, Blue Sky и так далее. На данный момент они являются отраслевой нормой.

3) Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT): MPPT определяет оптимальное рабочее напряжение и силу тока дисплея солнечной панели и сопоставляет их с банком электрических ячеек.

Как выбрать лучший контроллер заряда для работы

Контроллеры заряда MPPT и PWM

MPPT

MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) — современная и более эффективная технология. По мере роста мощности и напряжения солнечных панелей все больше и больше панелей нуждаются в контроллерах заряда MPPT.

С контроллерами MPPT входящая солнечная энергия проходит при сравнительно более высоком напряжении, и контроллер снижает напряжение для правильной зарядки аккумулятора. Входящий ток увеличивается пропорционально с незначительными потерями, в результате чего получается высокоэффективное солнечное зарядное устройство.

ШИМ

Контроллеры заряда с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) зависят от более старого и менее надежного оборудования и позволяют регулировать напряжение солнечной панели в соответствии с напряжением аккумулятора. Например, если вы хотите подключить солнечную панель с номинальным напряжением 12 В через ШИМ-контроллер зарядки, вам потребуется аккумуляторная батарея на 12 В.

ШИМ-контроллеры не так надежны и могут терять около 20 % поступающей мощности из-за недостаточной эффективности. Например, 100-ваттная/12-вольтовая панель выдает около 5,5 ампер при 18 вольтах в пиковых условиях. Использование ШИМ-контроллера снизит мощность примерно до 14,5 В при 5,5 А или 80 Вт (14,5 В x 5,5 а =80 Вт).

Существуют ограничения на выбор оборудования, включая использование солнечных панелей с номинальным напряжением 12 или 24 В. Обычно ШИМ-контроллеры меньше по размеру и имеют жесткие ограничения на выбор доступного оборудования, поскольку им требуется то же напряжение, что и аккумулятору.

По этой причине большинство наших бытовых клиентов предпочитают контроллеры MPPT для более крупных систем. ШИМ-контроллеры заряда также известны для небольших приложений, таких как RV, небольшие автономные домики и удаленные промышленные объекты, требующие ограниченного количества электроэнергии.

Совместимость оборудования

Мы можем подобрать контроллеры заряда для солнечных установок с идентичными электрическими характеристиками. Чтобы выбрать лучший контроллер, просмотрите следующие атрибуты:

• Входное напряжение: максимальное напряжение, которое может выдержать контроллер. Обычно варьируется от 100 до 600 В постоянного тока для контроллеров зарядки MPPT.
• Напряжение батареи: напряжение контроллера заряда должно соответствовать напряжению батареи. Большинство небольших контроллеров рассчитаны на 12 В или 24 В, тогда как более крупные контроллеры обычно работают на 12/24/36/48 В.
• Текущий: ампер полной зарядки, например, 100 ампер для FM100 AFCI
• Тип батареи: убедитесь, что контроллер заряда соответствует типу используемого аккумулятора (большинство контроллеров заряда предназначены для свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому этот момент важен для литий-ионных аккумуляторов).

Связанные сообщения:

• Как соединить батареи последовательно-параллельно с солнечной панелью?
• Как подключить батареи к солнечной панели и ИБП параллельно?

Соответствие нормам и безопасность

Убедитесь, что контроллер прошел аккредитацию в соответствии с муниципальными строительными стандартами и законодательством о безопасности. Найдите следующую информацию:

• Согласно UL 1741
• Защита от замыканий на землю (GFCI)
• UL 458 (для мобильных приложений)
• Дуговая защита (AFCI)

Онлайн-мониторинг

Большинство контроллеров можно привязать к службе отслеживания, чтобы вы могли удаленно проверять производительность своего устройства. Изучите совместимые порталы отслеживания, чтобы убедиться, что они предоставляют все функции, необходимые для отслеживания успеха вашего устройства. В некоторых случаях для удаленного мониторинга и управления может потребоваться дополнительное оборудование.

Общение

Многие контроллеры заряда подключаются к сети с инверторами, дисплеями аккумуляторов, пускателями автогенераторов, литий-ионными аккумуляторами и т. д. Проверьте сетевые возможности контроллера, чтобы убедиться, что он хорошо взаимодействует с другими аспектами устройства.

Дополнительный элемент управления

Дополнительный контроль позволяет контроллеру автоматически отключать другие компоненты устройства в зависимости от критериев, определенных конечным пользователем. Это полезно для мониторинга проводных устройств, таких как автоматические пусковые выключатели, отвод нагрузки и т. д. Обычно это включает в себя добавление соответствующих реле для питания ваших систем.

Эффективность и собственное потребление

Контроллер заряда сам поглощает электричество, а это означает, что его обработка сигналов не надежна на 100%. Ищите контроллеры заряда с низким собственным потреблением и высокой производительностью. Большинство контроллеров заряда MPPT эффективны на 98 % или выше, в то время как контроллеры PWM и недорогие решения MPPT отстают.

Применение контроллеров заряда от солнечных батарей MPPT

Следующая базовая система установки солнечных панелей демонстрирует важное правило контроллера заряда солнечной батареи и инвертора. Инвертор (который преобразует мощность постоянного тока как от батарей, так и от солнечных панелей в мощность переменного тока) используется для подключения приборов переменного тока через контроллер заряда. С другой стороны, устройства постоянного тока могут быть напрямую подключены к солнечному контроллеру заряда, чтобы подавать питание постоянного тока на устройства через фотоэлектрические панели и аккумуляторные батареи.

Система уличного освещения на солнечных батареях это система, которая использует фотоэлектрический модуль для преобразования солнечного света в электричество постоянного тока. Устройство использует только энергию постоянного тока и оснащено солнечным контроллером заряда для хранения постоянного тока в аккумуляторном отсеке, чтобы его не было видно днем ​​или ночью.

Солнечная домашняя система использует энергию, вырабатываемую фотоэлектрическим модулем, для питания бытовой техники или других бытовых приборов. Устройство включает в себя контроллер заряда от солнечной батареи для хранения постоянного тока в аккумуляторной батарее и костюм для использования в любой среде, где электросеть недоступна.

Гибридная система состоит из различных источников энергии для обеспечения постоянного аварийного электроснабжения или других целей. Обычно он объединяет солнечную батарею с другими средствами генерации, такими как дизельные генераторы и возобновляемые источники энергии (генератор ветряной турбины, гидрогенератор и т. д.). Он включает в себя контроллер заряда от солнечной батареи для хранения постоянного тока в аккумуляторной батарее.

Солнечная насосная система — это система, использующая солнечную энергию для перекачки воды из природных и поверхностных водоемов для дома, деревни, водоподготовки, сельского хозяйства, ирригации, животноводства и других целей.

Контроллер заряда солнечной батареи MPPT сводит к минимуму сложность любой системы, поддерживая высокую производительность системы. Кроме того, вы можете использовать его с другими источниками энергии.