MPPT Solar Charger begrijpen

Hier proberen we het feitelijke circuitconcept van MPPt-type zonneladercontrollers te begrijpen en te leren hoe deze apparaten werken.

Wat is MPPT

MPPT staat voor Maximum Power Point Tracking, een opladerconcept dat specifiek bedoeld en ontworpen is voor het verwerven van zeer efficiënte zonne-energiebenutting.

Zonnepanelen zijn uitstekende apparaten omdat ze ons in staat stellen om gratis elektrische energie van de zon te benutten, maar de huidige apparaten zijn niet erg efficiënt met hun output. Zoals we allemaal weten, hangt de output van een zonnepaneel rechtstreeks af van de invallende zonnestralen, zolang de bijna loodrecht erop een goede efficiëntie biedt, die steeds slechter wordt met schuine stralen of een ondergaande zon.

Het bovenstaande wordt ook beïnvloed door bewolkte omstandigheden.

Bovendien wordt de output van een zonnepaneel geassocieerd met inconsistente spanningsniveaus die een goede regeling nodig hebben om de belasting te laten werken die normaal een loodzuuraccu is.

Loodzuuraccu's of andere soorten oplaadbare accu's hebben een correct nominaal ingangsvermogen nodig, zodat ze niet beschadigd raken en optimaal worden opgeladen. Hiervoor betrekken we normaal gesproken een laadcontroller tussen het zonnepaneel en de accu.

Omdat de spanning van een zonnepaneel nooit constant is en daalt met afnemend zonlicht, wordt de stroom van het zonnepaneel ook zwakker naarmate de intensiteit van het zonlicht zwakker wordt.

Met de bovenstaande omstandigheden, als het zonnepaneel direct wordt belast, zou de stroom verder dalen en inefficiënte output produceren.

Met andere woorden, de efficiëntie van een paneel is maximaal wanneer de spanning in de buurt van de gespecificeerde waarde ligt. Daarom zal bijvoorbeeld een 18V-zonnepaneel met maximale efficiëntie werken wanneer het op 18V wordt gebruikt.

En voor het geval het zonlicht zwakker wordt en de bovenstaande spanning daalt tot 16V, maar we zouden het toch met maximale efficiëntie kunnen gebruiken als we de 16V volt intact konden houden en de output konden afleiden zonder deze spanning te beïnvloeden of te laten vallen.

De onderstaande grafiek geeft aan waarom en hoe een zonnepaneel maximale efficiëntie produceert wanneer het mag werken op zijn maximale indirecte spanningsoutput.

Wat is het maximale powerpoint of kniepunt

Gewone zonneladercontrollers regelen alleen de zonnepaneelspanning en maken deze geschikt voor het opladen van de aangesloten accu, deze voeren de paneelregeling echter niet correct uit.

Conventionele laderregelaar die lineaire IC's gebruikt voor de regelgeving, kan niet voorkomen dat het zonnepaneel rechtstreeks wordt geladen door de aangesloten batterij of de omvormer of wat dan ook als de belasting kan worden aangesloten.

De bovenstaande situatie heeft de neiging om de spanning van het zonnepaneel dienovereenkomstig te verlagen, waardoor het gebruik ervan inefficiënt wordt, omdat het paneel nu beperkt is in het produceren van de nominale hoeveelheid stroom naar de belasting.

Dus waarom kunnen deze lineaire of PWM-regulatorladers het laden van het zonnepaneel niet vermijden, ondanks dat ze extreem geavanceerd, nauwkeurig en correct zijn in hun bewerkingen? Hoe werken echte MPPT-laders?

Het antwoord op de bovenstaande problemen wordt nergens uitvoerig op het net besproken, daarom vond ik het nodig om een ​​diepgaande uitleg te geven over het verschil tussen gewone opladercontrollers en daadwerkelijke MPPT.

Terugkomend op de bovenstaande vraag, ligt het antwoord in het feit dat bij lineaire regulatorladers de belasting rechtstreeks is verbonden met het paneel, zonder tussenliggende buffertrap, waardoor inefficiënte vermogensoverdracht en dissipatie ontstaat.

Terwijl bij MPPT-stuurprogramma's de belasting is aangesloten via een tussenliggende Buck Boost-omzetter die de vermogenscondities efficiënt aanpast aan de belasting, afhankelijk van het zonlichtvermogen op het paneel, waardoor een minimale belasting van het paneel en een maximale stroomafgifte aan de belasting wordt gegarandeerd.

In wezen werden MPPT's ontwikkeld om ervoor te zorgen dat het netto ingangsvermogen consistent werd geleverd aan de uitgangsbelasting, ongeacht de belastingcompatibiliteit met het paneel.

Hoe Buck Boost Topology MPPT-controllers helpt om de efficiëntie te maximaliseren

Dit wordt voornamelijk bereikt met behulp van een tracking SMPS buck boost-technologie.

Daarom kunnen we zeggen dat het de SMPS buck boost-technologie dat de ruggengraat vormt van alle MPPT-ontwerpen en heeft gezorgd voor een uiterst efficiënte optie voor het configureren van vermogensregeling en toevoerapparatuur.

In MPPT-opladercontrollers wordt de spanning van het zonnepaneel eerst omgezet in een hoogfrequente equivalente pulserende spanning.

Deze spanning wordt toegepast op de primaire van een goed gedimensioneerde compacte ferriettransformator, die het vereiste stroomniveau genereert bij de secundaire wikkeling, passend bij de gespecificeerde laadsnelheid van de batterij.

De spanning komt echter mogelijk niet overeen met de laadspanning van de batterij, daarom is hier een gewone lineaire regelaar ingebouwd om het spanningsniveau correct vast te stellen.

Met de bovenstaande opstelling blijft de batterij volledig geïsoleerd van het zonnepaneel en wordt zelfs onder slechte weersomstandigheden efficiënt opgeladen, aangezien het zonnepaneel nu mag werken zonder de beschikbare momentane spanning onder een bepaalde omstandigheid te beïnvloeden of te laten vallen.

Dit helpt bij het implementeren van het beoogde maximale powerpoint-tracking-effect, wat niets anders is dan het paneel te laten werken onder minimale belasting en ervoor te zorgen dat de aangesloten belasting het volledige vermogen krijgt dat nodig is voor optimale prestaties.

Het zou interessant zijn om te weten hoe een SMPS voorkomt dat het paneel of welke bron dan ook rechtstreeks door de belasting wordt geladen.

Het geheim schuilt achter het gebruik van de ferriettechnologie. Ferriettransformatoren zijn uiterst efficiënte magnetische apparaten die effectief verzadigen om een ​​efficiënte conversie van input naar output te genereren.

Neem het voorbeeld van een gewone 2 ampère voeding met ijzeren kerntransformator en een 2amp SMPS. Als u de twee tegenhangers met volledige stroom laadt, dat wil zeggen met 2 ampère, zult u merken dat de ijzeren kernspanning aanzienlijk daalt, terwijl de SMPS-spanning slechts marginaal of eerder verwaarloosbaar daalt ... dus dit is het geheim achter de effectiviteit van een op SMPS gebaseerde MPPT vergeleken met een lineaire IC-gebaseerde MPPT-ladercontroller.