Forstå MPPT Solar Charger

Her prøver vi å forstå det faktiske kretsbegrepet til MPPt-typen solcelleladerkontrollere og lære hvordan disse enhetene fungerer.

Hva er MPPT

MPPT står for Maximum Power Point Tracking, et laderkonsept spesielt beregnet og designet for å anskaffe høyeffektiv solenergisele.

Solcellepaneler er utmerkede enheter siden de tillater oss å utnytte gratis elektrisk energi fra solen, men de nåværende enhetene er ikke veldig effektive med utgangene. Som vi alle vet, avhenger produksjonen fra solcellepanelet direkte av de innfallende solstrålene, så lenge den er nær vinkelrett på den, gir god effektivitet, som fortsetter å forverres med skrå stråler eller fallende solposisjon.

Ovennevnte blir også påvirket av overskyede forhold.

Videre er en solcellepanelutgang forbundet med inkonsekvente spenningsnivåer som trenger riktig regulering for å kunne betjene lasten som normalt er et blybatteri.

Blybatterier eller andre typer oppladbare batterier vil kreve en riktig rangert inngang, slik at den ikke blir skadet og den lades optimalt. For dette involverer vi normalt en laderegulator mellom solcellepanelet og batteriet.

Ettersom solpanelets spenning aldri er konstant og synker med fallende sollys, blir også strømmen fra solcellepanelet svakere når sollysintensiteten blir svakere.

Med de ovennevnte forholdene, hvis solcellepanelet gjennomgår noen form for lasting direkte, vil strømmen ytterligere gå ned og produsere ineffektive utganger.

Med andre ord er effektiviteten til et panel maksimum når spenningen er nær den angitte verdien. Derfor vil et 18V solcellepanel fungere som maksimal effektivitet når det brukes på 18V.

Og i tilfelle sollyset blir svakere og den ovennevnte spenningen synker til å si 16V, kan vi likevel betjene den med maksimal effektivitet hvis vi kunne holde 16V voltene intakte og få utgang uten å påvirke eller slippe denne spenningen.

Grafen nedenfor antyder hvorfor og hvordan et solcellepanel gir maksimal effektivitet når det får lov til å operere ved maksimal omstendighetsspenning.

Hva er maksimalt kraftpunkt eller knepunkt

Vanlige solcelleladerkontrollere regulerer bare solcellepanelens spenning og gjør det hensiktsmessig for lading av det tilkoblede batteriet, men disse utfører ikke panelreguleringen riktig.

Konvensjonell laderegulator som bruker lineære IC-er for regelverket, klarer ikke å hindre at solcellepanelet blir lastet direkte av det tilkoblede batteriet eller omformeren eller hva som helst som kan være koblet til som last.

Ovennevnte situasjon har en tendens til å redusere solcellepanelets spenning, noe som gjør bruken ineffektiv fordi panelet nå er begrenset fra å produsere den nominelle strømmen til lasten.

Så hvorfor klarer ikke disse lineære eller PWM-regulatorene å unngå lasting av solcellepanelet til tross for at de er ekstremt avanserte, nøyaktige og korrekte når det gjelder operasjoner? Hvordan fungerer faktiske MPPT-ladere?

Svaret på de ovennevnte spørsmålene er ikke adressert omfattende på nettet, derfor syntes jeg det var nødvendig å gi en grundig forklaring på forskjellen mellom vanlige laderegulatorer og faktisk MPPT.

Når vi kommer tilbake til ovennevnte spørsmål, ligger svaret i det faktum at i lineære regulatorladere er lasten direkte koblet til panelet, uten mellomliggende buffertrinn, noe som forårsaker ineffektiv kraftoverføring og spredning.

Mens MPPT-drivere er lasten koblet til via en mellomliggende Buck Boost-omformer som effektivt endrer strømforholdene til belastningen avhengig av sollysstrømmen på panelet, noe som sikrer minimum belastning av panelet og maksimal strømforsyning til lasten.

I utgangspunktet ble MPPT-er utviklet for å sikre at nettoinngangseffekten konsekvent ble levert til utgangsbelastningen uavhengig av belastningskompatibilitet med panelet.

Hvordan Buck Boost Topology hjelper MPPT-kontrollere å maksimere effektiviteten

Dette oppnås først og fremst ved hjelp av en sporing av SMPS buck boost-teknologi.

Derfor kan vi si at det er det SMPS buck boost-teknologi som danner bakbenet i alle MPPT-design og har gitt et ekstremt effektivt alternativ for å konfigurere strømregulering og forsyning av enheter.

I MPPT-laderkontrollere blir solcellepanelens spenning først konvertert til en pulserende spenning med høy frekvens.

Denne spenningen tilføres primæren til en godt dimensjonert kompakt ferrittransformator, som genererer det nødvendige strømnivået ved sekundærviklingen, som samsvarer med den spesifiserte ladningshastigheten til batteriet.

Spenningen samsvarer kanskje ikke med batteriets ladespenning, derfor er det innarbeidet en vanlig lineær regulator for å fikse spenningsnivået riktig.

Med det ovennevnte oppsettet forblir batteriet helt isolert fra solcellepanelet og lades effektivt selv under dårlige værforhold, siden solpanelet nå får lov til å fungere uten å påvirke eller slippe den tilgjengelige øyeblikkelige spenningen under en gitt tilstand.

Dette hjelper til med å implementere den tiltenkte maksimale effektpoengsporingseffekten, noe som ikke er annet enn å la panelet fungere under minimal belastning, men likevel sørge for at den tilkoblede lasten får den totale kraften som kreves for optimal ytelse.

Det ville være interessant å vite hvordan en SMPS forhindrer panelet eller en hvilken som helst kilde i å bli lastet direkte av lasten.

Hemmeligheten ligger bak bruken av ferritteknologi. Ferrittransformatorer er ekstremt effektive magnetiske enheter som mettes effektivt for å generere en effektiv konvertering fra inngang til utgang.

Ta eksemplet med en vanlig strømforsyning på 2 amp jernkjernetransformator og en 2amp SMPS. Hvis du laster de to motstykkene med full strøm som er med 2ampe, vil du finne at jernkjernespenningen faller betydelig, mens SMPS-spenningen bare faller marginalt eller ganske ubetydelig .... så dette er hemmeligheten bak effektiviteten til en SMPS-basert MPPT sammenlignet med en lineær IC-basert MPPT-laderkontroller.