Množstvo potreby elektrickej energie rýchlo rastie s populačným rastom a vývojom technológií. Existujú spôsoby, ako generovanie elektrickej energie využívaním obnoviteľných a neobnoviteľných zdrojov energie. Viaceré výhody solárnej energie sú kľúčovými faktormi využívania slnečnej energie na rôzne účely. Môže byť použitý na výrobu elektrickej energie pomocou solárnych panelov a na skladovanie elektrickej energie nabíjaním batérií alebo napájaním do záťaží. Technológia sledovania maximálneho bodu výkonu (MPPT) je najefektívnejšou metódou medzi rôznymi regulátormi solárneho nabíjania, ako sú jednoduché 1 alebo 2 stupňové regulácie, riadenie PWM a regulátor nabíjania MPPT.

Regulátor solárneho nabíjania

Čo je solárny regulátor nabíjania

Zvážte predovšetkým solárny regulátor nabíjania, ktorý nie je MPPT, a nenechajte sa zmiasť solárnym panelom so solárnym sledovaním slnka a regulátorom nabíjania. The solárny panel sledujúci slnko sa používa na sledovanie slnka namontovaním solárneho panelu na dosku motora tak, aby bolo možné využívať maximálnu slnečnú energiu počas dňa. Použitím tohto solárneho panelového systému na sledovanie slnka môžeme zvýšiť výkon o 15% v zime a o 35% v lete. Obrázok ukazuje blokovú schému solárneho panelu na sledovanie slnka, ktorý sa skladá z fiktívneho solárneho panelu, napájacieho obvodu, mikrokontroléra na riadenie budiča ULN2003A a krokového motora na otáčanie solárneho panelu.

Bloková schéma solárneho panelu so sledovaním slnka od Edgefxkits.com

Bloková schéma regulátor solárneho nabíjania sa skladá z rôznych blokov: solárny panel, ktorý vyrába elektrickú energiu pomocou solárnej energie, nabíjanie na zapnutie a vypnutie nabíjania, spínač záťaže na pripojenie alebo odpojenie záťaže, indikátor na indikačné účely batéria na ukladanie energie a komparátor na porovnávanie a generovanie riadiacich signálov . Regulátor nabíjania solárneho panelu je ovládaný nabíjacím mechanizmom, ktorý chráni batérie pred nabitím, nadmerným zaťažením a hlbokým vybitím. Sada zelených a červených LED diód sa používa na indikáciu stavu úplného nabitia a stavu pod alebo nad alebo hlbokého vybitia. V prípade indikácie červenými LED diódami sa obvod regulátora solárneho nabíjania skladá z MOSFET, ktorý sa používa ako výkonový polovodičový spínač na vypnutie záťaže počas preťaženia alebo slabého stavu batérie.

Bloková schéma regulátora solárneho nabíjania od Edgefxkits.com

Prečo používame technológiu MPPT?

Tu môže solárny regulátor nabíjania, ktorý nie je MPPT, uľahčiť ochranu batérií pred nežiaducimi podmienkami nabíjania, ale nedokáže zvýšiť účinnosť systému. Všeobecne sú FV panely skonštruované pre 12V a používajú sa na poskytnutie výkonu v rozsahu 16 až 18V. Skutočná hodnota 12 V batérií je ale v rozmedzí 10,5 až 12,7 V na základe stavu nabitia. Zvážte solárny panel s výkonom 130 W pri konkrétnom napätí a prúde, predpokladajme, že prúdový výkon je 7,39 ampérov pri 17,6 voltoch.

Porovnanie medzi konvenčnou technológiou a technológiou MPPT

Ak pripojíme tento solárny panel s príkonom 130 W k batérii pomocou solárneho regulátora nabíjania, ktorý nie je MPPT, môžeme získať výkon, ktorý sa rovná súčinu súčinu prúdu solárneho panelu: 7,4 ampérov a napätia batérie: 12 voltov, a je asi 88,8 wattov. Získame teda stratu 41 wattov (približne 130 - 88,8 = 41,2), čo je spôsobené zlou zhodou medzi solárnym panelom a batériou. Pokiaľ teda používame solárny regulátor nabíjania MPPT, môžeme zvýšiť energetický zisk o 20 až 45%, ale predovšetkým musíme vedieť o technológii MPPT, ktorá sa používa v solárnom regulátore nabíjania.

Regulátor solárneho nabíjania MPPT

Technológia MPPT je zvyčajne digitálne elektronické sledovanie, ktoré sleduje a porovnáva napätie batérie s napätím solárneho panelu tak, aby bolo možné zistiť najlepší výkon, pri ktorom je možné batériu nabiť pomocou solárneho panelu. Upozorňujeme, že počas nabíjania batérie sa berú do úvahy ampéry. Aby sa teda do batérie dostalo maximum, porovnané napätie sa prevedie na svoje najlepšie napätie pomocou modernej technológie MPPT s účinnosťou konverzie 93 až 97%.

Fungovanie MPPT solárneho regulátora nabíjania

Napätie solárneho panelu 17,6 V pri 7,6 A sa pomocou MPPT prevádza na hodnotu zodpovedajúcu 12V batérii. Batéria má teda 12 V pri 10,8 A, takže celkový výkon je takmer 130 W. Pri nabíjaní batérie pomáha vysoké napätie vháňať prúd dovnútra. V skutočnosti sa výkon solárneho regulátora nabíjania MPPT neustále mení, aby sa do batérie dostalo maximum.

Sledovač výkonu je vysokofrekvenčný prevodník jednosmerného prúdu na jednosmerný prúd, ktorý prijíma jednosmerný vstup zo solárnych panelov, potom prevádza jednosmerný prúd na vysokofrekvenčný striedavý prúd a znova sa striedavý prúd premení späť na iné jednosmerné napätie a prúd, aby sa presne zhodoval s batérie a panely. Spravidla MPPT pracujú na frekvencii od 20 do 80 kHz (veľmi vysoký zvukový frekvenčný rozsah). Preto môžu byť na návrh týchto vysokofrekvenčných obvodov použité transformátory s veľmi vysokou účinnosťou a malé súčiastky.

Fungovanie MPPT solárneho regulátora nabíjania

Nedigitálne alebo lineárne MPPT sa dajú zostaviť ľahko a lacno v porovnaní s digitálnymi MPPT. Ale pri použití lineárnych MPPT sa účinnosť síce trochu zlepšuje, ale celková účinnosť sa pohybuje v širokom rozmedzí, pretože v niektorých prípadoch lineárne MPPT strácajú svoje sledovanie. Napríklad, ak mrak prechádza cez lineárny obvod MPPT, potom hľadaniu ďalšieho najlepšieho bodu trvá lineárnemu obvodu viac času.

“kde sa používajú krokové motory ”

Hlavné vlastnosti regulátora solárneho nabíjania MPPT

Regulátor solárneho nabíjania MPPT sa používa na korekciu a detekciu zmien charakteristík prúdového napätia solárneho panelu a na vyššie uvedenom obrázku.
Je potrebné, aby všetky solárne systémy vyžadujúce vytiahnutie maximálneho výkonu z FV modulu, pretože nútia FV panel pracovať pri napätí blízkom bodu s maximálnym výkonom, aby odoberali maximálny dostupný výkon.
Použitím solárneho regulátora nabíjania MPPT môžeme používať solárny panel s výstupom napätia vyšším ako prevádzkové napätie batériového systému.
Zložitosť systému možno znížiť použitím solárneho regulátora nabíjania MPPT, pretože má vysokú účinnosť.
Môže byť použitý na použitie s viacerými zdrojmi energie, ako sú vodné turbíny alebo veterné turbíny atď. Na riadenie sa používa výstupný výkon solárneho panelu Prevodník DC-DC priamo.

Regulátor solárneho nabíjania MPPT integrovaný s ovládačom LED

Posledný trend v oblasti osvetlenia a osvetlenia sa často používa LED s vysokým jasom ktoré majú dlhú životnosť s nízkymi nákladmi na údržbu a vysokou účinnosťou, ale na udržanie konštantného prúdu vyžadujú budič energie. To je možné uľahčiť pomocou prevodníka DC-DC Step-Up alebo Step-Down. Nasledujúci obrázok zobrazuje blokovú schému integrovaného regulátora solárneho nabíjania sledujúceho maximálny výkonový bod a ovládača LED zabudovaného do programovateľných zariadení na čipoch (PSoC), na meranie, úpravu a riadenie signálu sa používajú ovládače, ovládače, analógové a digitálne periférie. .

Regulátor solárneho nabíjania MPPT integrovaný s ovládačom LED

Technológia MPPT je flexibilná a silná pri odoberaní napätia a prúdu zo solárneho panelu na hľadanie špičkového výkonu úpravou riadiacich signálov tak, aby solárny panel fungoval na špičkový výkon. Riadiaci signál generovaný z PSoC sa používa pri jazde a synchrónny prevodník dolárov ktorá prevádza energiu solárneho panelu na nabíjanie batérie. Systém je tiež zvyknutý ovládať nabíjanie batérie kontrolky LED procesu a pohonu.

Dúfame, že tento článok priniesol stručný popis pokročilého regulátora solárneho nabíjania využívajúceho technológiu MPPT. Ak chcete získať viac informácií o regulátoroch solárnych nabíjačiek a ich podrobnom fungovaní, môžete nás kontaktovať uverejnením vašich otázok v sekcii komentárov nižšie.

Fotografické úvery: