Razumevanje sončnega polnilnika MPPT

Tu poskušamo razumeti dejanski koncept vezja tipa MPPt solarnih polnilnikov in se naučiti, kako te naprave delujejo.

Kaj je MPPT

MPPT pomeni Maximum Power Point Tracking, koncept polnilnika, posebej zasnovan in zasnovan za pridobivanje visoko učinkovitega izkoriščanja sončne energije.

Sončne celice so odlične naprave, saj nam omogočajo, da izkoristimo brezplačno električno energijo pred soncem, vendar sedanje naprave s svojimi izhodi niso zelo učinkovite. Kot vsi vemo, je izhod iz sončne celice neposredno odvisen od vpadajočih sončnih žarkov, če le-ta je pravokotna nanjo in ima dober izkoristek, ki se s poševnimi žarki ali položajem sonca vedno slabša.

Na zgoraj navedeno vplivajo tudi oblačne razmere.

Poleg tega je izhod sončne celice povezan z neskladnimi napetostnimi ravnmi, ki potrebujejo ustrezno regulacijo za delovanje obremenitve, ki je običajno svinčena kislina.

Svinčene kislinske baterije ali katere koli polnilne baterije bodo zahtevale pravilno ocenjen vhod, da se ne poškodujejo in se optimalno napolnijo. Za to običajno vključimo krmilnik polnilnika med sončno ploščo in baterijo.

Ker napetost sončne celice ni nikoli konstantna in upada s padajočo sončno svetlobo, postane tudi tok iz sončne celice šibkejši, ko intenziteta sončne svetlobe postane šibkejša.

Z zgornjimi pogoji, če se sončna plošča neposredno obremeni, se njen tok še zmanjša in ustvarja neučinkovite učinke.

Z drugimi besedami, izkoristek plošče je največji, kadar je njegova napetost blizu nazivne predpisane vrednosti. Kot primer, torej 18V sončna plošča deluje z največjo učinkovitostjo, če deluje na 18V.

In v primeru, da sončna svetloba postane šibkejša in zgornja napetost pade na 16V, pa bi jo kljub temu lahko uporabljali z največjo učinkovitostjo, če bi 16V voltov ohranili nedotaknjene in izpeljali izhod, ne da bi to napetost vplivali ali spustili.

Spodnji graf kaže, zakaj in kako sončna plošča ustvarja največjo učinkovitost, če ji je dovoljeno delovati pri največji izhodni napetosti.

Kaj je točka največje moči ali točka kolena

Navadni regulatorji solarnih polnilnikov samo uravnavajo napetost sončne celice in so primerni za polnjenje priključene baterije, vendar ti ne izvajajo pravilno regulacije plošče.

Običajni regulator polnilnika, ki za predpise uporablja linearne integrirane vezja, ne more preprečiti, da bi se solarna plošča naložila neposredno s priključeno baterijo ali pretvornikom ali tistim, kar je lahko priključeno kot breme.

Zgornja situacija ponavadi pade na napetost sončne celice, zaradi česar je njena uporaba neučinkovita, ker je zdaj plošča omejena na proizvajanje nazivne količine toka na obremenitev.

Zakaj se torej ti linearni polnilniki ali regulatorji PWM ne morejo izogniti obremenitvi sončne celice, čeprav so izjemno napredni, natančni in pravilni pri svojem delovanju? Kako delujejo dejanski polnilniki MPPT?

Odgovora na zgoraj navedena vprašanja ni nikjer izčrpno obravnaval na internetu, zato se mi je zdelo potrebno natančno razložiti razliko med običajnimi krmilniki polnilnikov in dejanskim MPPT.

Če se vrnemo na zgornje vprašanje, je odgovor v dejstvu, da je v linearnih regulatorjih polnilcev obremenitev neposredno povezana s ploščo, brez vmesne stopnje medpomnilnika, kar povzroči neučinkovit prenos in odvajanje moči.

Medtem ko je v gonilnikih MPPT obremenitev povezana z vmesnim pretvornikom Buck Boost, ki učinkovito spreminja pogoje moči na obremenitev, odvisno od moči sončne svetlobe na plošči, kar zagotavlja minimalno obremenitev plošče in največjo dovajanje moči na obremenitev.

V bistvu so bili MPPT razviti, da se zagotovi, da je bila neto vhodna moč dosledno dovajana do izhodne obremenitve, ne glede na združljivost obremenitve s ploščo.

Kako Buck Boost Topology pomaga MPPT krmilnikom, da povečajo učinkovitost

To je v prvi vrsti doseženo s pomočjo sledilne tehnologije SMPS buck boost.

Zato lahko rečemo, da je to SMPS buck boost tehnologija ki tvori hrbtno kost vseh modelov MPPT in ima izjemno učinkovito nastavitev naprav za regulacijo moči in napajanje.

Pri krmilnikih polnilnikov MPPT se napetost sončne celice najprej pretvori v visokofrekvenčno enakovredno utripajočo napetost.

Ta napetost se odda v primarni del dobro dimenzioniranega kompaktnega feritnega transformatorja, ki na sekundarnem navitju ustvari zahtevano stopnjo toka, ki ustreza določeni hitrosti polnjenja akumulatorja.

Vendar napetost morda ne ustreza napetosti polnjenja akumulatorja, zato je tukaj vgrajen navaden linearni regulator za pravilno določitev nivoja napetosti.

Z zgornjo nastavitvijo baterija ostane popolnoma izolirana od sončne celice in se učinkovito napolni tudi v slabih vremenskih razmerah, saj zdaj sončna plošča lahko deluje, ne da bi vplivala ali spustila trenutno razpoložljivo trenutno napetost v danih pogojih.

To pomaga uresničiti predvideni učinek sledenja največjim točkam moči, kar je nič drugega kot omogočanje plošči, da deluje pod minimalno obremenitvijo, hkrati pa zagotavlja, da priključena obremenitev dobi celotno moč, potrebno za optimalno delovanje.

Zanimivo bi bilo vedeti, kako SMPS preprečuje, da bi se plošča ali kateri koli vir obremenil neposredno z bremenom.

Skrivnost je v uporabi feritne tehnologije. Feritni transformatorji so izjemno učinkovite magnetne naprave, ki učinkovito nasitijo in ustvarijo učinkovito pretvorbo od vhoda do izhoda.

Vzemimo primer navadnega napajalnika z 2-amp amp železnim jedrom in 2amp SMPS. Če dva primerka napolnite s polnim tokom, ki znaša 2 ampera, boste ugotovili, da napetost železnega jedra močno upada, medtem ko napetost SMPS pade le malo ali zanemarljivo .... tako da je to skrivnost učinkovitosti MPPT na osnovi SMPS v primerjavi z linearnim krmilnikom polnilnika MPPT na osnovi IC.