La quantitat d'energia elèctrica necessària augmenta ràpidament amb el creixement de la població i el desenvolupament tecnològic. Hi ha maneres de fer-ho generant energia elèctrica utilitzant fonts d’energia renovables i no renovables. Múltiples avantatges de l’energia solar són els factors claus de l’ús de l’energia solar per a diversos propòsits. Es pot utilitzar per generar energia elèctrica amb l'ajut de plaques solars i per emmagatzemar l'energia elèctrica carregant les bateries o alimentant-se en càrregues. La tecnologia de seguiment de punts de màxima potència (MPPT) és un mètode més eficient entre diversos controladors de càrrega solar, com ara controls simples d’1 o 2 etapes, control PWM i controlador de càrrega MPPT.
Controlador de càrrega solar
Què és el controlador de càrrega solar
Penseu principalment en un controlador de càrrega solar que no sigui MPPT i no us confongueu amb el control solar de plaques solars i el controlador de càrrega solar. El panell solar de seguiment solar s’utilitza per rastrejar el sol muntant el panell solar en una placa del motor de manera que es pugui utilitzar la màxima energia solar durant el dia. Mitjançant l’ús d’aquest sistema de panells solars de seguiment solar, podem augmentar la producció un 15% a l’hivern i un 35% a l’estiu. La figura del cop mostra el diagrama de blocs del panell solar de seguiment solar que consisteix en un panell solar fictici, un circuit d'alimentació, un microcontrolador per controlar el controlador ULN2003A i un motor pas a pas per girar el panell solar.
Diagrama de blocs del seguiment solar del panell solar per Edgefxkits.com
El diagrama de blocs de controlador de càrrega solar consta de diferents blocs: el panell solar que produeix energia elèctrica mitjançant energia solar; una càrrega per encendre i apagar la càrrega; un interruptor de càrrega per connectar o desconnectar la càrrega; un indicador amb finalitats indicatives. bateria per emmagatzemar energia i un comparador per comparar i generar senyals de control. . El controlador de càrrega del panell solar està controlat per un mecanisme de càrrega per protegir les bateries de les condicions de sobrecàrrega, sobrecàrrega i descàrrega profunda. Un conjunt de LEDs verds i vermells s’utilitzen per indicar l’estat de càrrega total i l’estat de descàrrega inferior o superior o profunda, respectivament. En cas d’indicació de LED vermells, el circuit del controlador de càrrega solar consisteix en MOSFET, que s’utilitza com a interruptor de semiconductor de potència per apagar la càrrega durant una sobrecàrrega o una bateria baixa.
Diagrama de blocs del controlador de càrrega solar per Edgefxkits.com
Per què fem servir la tecnologia MPPT?
Aquí, tot i que un controlador de càrrega solar que no sigui MPPT pot facilitar la protecció de les bateries contra condicions de càrrega no desitjades, però no pot augmentar l’eficiència del sistema. En general, els panells fotovoltaics es construeixen per a 12V i s’utilitzen per situar la sortida en el rang de 16 a 18V. Però el valor real de les bateries de 12V es troba entre 10,5 i 12,7V segons l’estat de la càrrega. Penseu en un panell solar de 130 watts amb un voltatge i un corrent particulars, suposem que la potència actual és de 7,39 amperes a 17,6 volts.
Comparació entre tecnologia convencional i MPPT
Si connectem aquest panell solar de 130 watts a una bateria mitjançant un controlador de càrrega solar que no és MPPT, podem obtenir una potència igual al producte del corrent del panell solar: 7,4 amperes i voltatge de la bateria: 12 volts, i té uns 88,8 watts. Així, obtenim una pèrdua de 41 watts (130-88,8 = 41,2 aproximadament), això es deu a una mala coincidència entre el panell solar i la bateria. Per tant, si fem servir el controlador de càrrega solar MPPT, podem augmentar el guany de potència entre un 20 i un 45%, però principalment hem de conèixer la tecnologia MPPT, que s’utilitza al controlador de càrrega del panell solar.
Controlador de càrrega solar MPPT
La tecnologia MPPT sol ser un seguiment electrònic digital que fa un seguiment i compara la tensió de la bateria amb la tensió del panell solar, de manera que es pot esbrinar la millor potència amb què es pot carregar la bateria mitjançant panells solars. Tingueu en compte que, mentre es carrega la bateria, es consideren els amperes. Per tant, per obtenir un màxim d’amperis a la bateria, el voltatge comparat es converteix en el seu millor voltatge mitjançant la moderna tecnologia MPPT amb una eficiència de conversió del 93 al 97%.
Funcionament del controlador de càrrega solar MPPT
El voltatge del panell solar de 17,6 V a 7,6 A es converteix en MPPT perquè coincideixi amb la bateria de 12 V. Així, la bateria aconsegueix 12V a 10.8A, cosa que fa que la potència total sigui gairebé igual a 130W. Per carregar la bateria, un voltatge alt contribueix a forçar el corrent. De fet, pràcticament, la sortida del controlador de càrrega solar MPPT varia contínuament per obtenir un màxim d'amperes a la bateria.
El rastrejador de punts de potència és un convertidor de CC a CC d’alta freqüència que pren l’entrada de CC dels panells solars i, a continuació, converteix el CC en CA d’alta freqüència i, de nou, el CA es convertirà de nou en un voltatge CC diferent i un corrent per coincidir amb precisió amb el bateries i panells. Generalment els MPPT funcionen a una freqüència que oscil·la entre els 20 i els 80 kHz (rang de freqüència d’àudio molt alt). Per tant, es poden utilitzar transformadors d’alta eficiència i components petits per dissenyar aquests circuits d’alta freqüència.
Funcionament del controlador de càrrega solar MPPT
Els MPPT no digitals o lineals són fàcils i econòmics de construir en comparació amb els MPPT digitals. Però, mentre s’utilitzen els MPPT lineals, tot i que l’eficiència millora una mica, però l’eficiència general varia en un ampli rang ja que els MPPT lineals perden el seu seguiment en alguns casos. Per exemple, si un núvol passa pel circuit MPPT lineal, el circuit lineal triga més temps a buscar el següent millor punt.
Característiques principals del controlador de càrrega solar MPPT
- El controlador de càrrega solar MPPT s’utilitza per corregir i detectar variacions en les característiques de tensió de corrent del panell solar i tal com es mostra a la figura anterior.
- És necessari que tots els sistemes d’energia solar necessaris treguin una potència màxima del mòdul fotovoltaic, ja que obliga al mòdul fotovoltaic a funcionar a una tensió propera al punt de potència màxima per obtenir la màxima potència disponible.
- Mitjançant l'ús del controlador de càrrega solar MPPT, podem utilitzar panells solars amb una sortida de tensió superior a la tensió de funcionament del sistema de bateries.
- La complexitat del sistema es pot reduir mitjançant un controlador de càrrega solar MPPT, ja que té una alta eficiència.
- Es pot aplicar per utilitzar-lo amb múltiples fonts d'energia, com ara turbines d'aigua o turbines eòliques, etc. La potència de sortida del panell solar s’utilitza per controlar Convertidor CC-CC directament.
Controlador de càrrega solar MPPT integrat amb controlador LED
La tendència recent en la il·luminació i la il·luminació sovint es fa servir LED d’alta brillantor que tenen una llarga vida útil amb un baix cost de manteniment i una alta eficiència, però que requereixen un controlador de potència per mantenir el corrent constant. Això es pot facilitar mitjançant un convertidor DC-DC step-up o step-down. La figura següent mostra el diagrama de blocs d’un controlador de càrrega solar de seguiment del punt de potència màxima integrat i un controlador LED integrat en dispositius, controladors, controladors, controladors, perifèrics analògics i digitals del sistema programable en xip (PSoC) que s’utilitzen per mesurar, condicionar i controlar el senyal. .
Controlador de càrrega solar MPPT integrat amb controlador LED
La tecnologia MPPT és flexible i potent en prendre tensió i corrent del panell solar per cercar la potència màxima ajustant els senyals de control perquè el panell solar funcioni a la seva màxima potència. El senyal de control generat des del PSoC s’utilitza per conduir un convertidor de dòlar síncron que converteix l'energia del panell solar en carregar la bateria. També s’acostuma a fer el sistema controlar la càrrega de la bateria processar i accionar els LED.
Esperem que aquest article hagi proporcionat un breu relat del controlador de càrrega solar avançat que utilitza la tecnologia MPPT. Per obtenir més informació sobre els controladors del carregador solar i el seu funcionament detallat, podeu contactar amb nosaltres publicant les vostres consultes a la secció de comentaris següent.
Crèdits fotogràfics:
- Funcionament del controlador de càrrega solar MPPT per weiku
- Controlador de càrrega solar MPPT integrat amb controlador LED per Powerdesign
