Conèixer el carregador solar MPPT

Aquí intentem entendre el concepte de circuit real del tipus MPPt de controladors de carregador solar i aprenem com funcionen aquests dispositius.

Què és MPPT

MPPT significa Maximum Power Point Tracking, un concepte de carregador específicament dissenyat i dissenyat per adquirir un aprofitament d’energia solar molt eficient.

Els panells solars són excel·lents dispositius, ja que ens permeten aprofitar l’energia elèctrica lliure del sol, però els dispositius actuals no són molt eficients amb les seves sortides. Com tots sabem, la sortida del panell solar depèn directament dels rajos incidents del sol, sempre que la seva perpendicularitat proporcioni una bona eficiència, que no deixa de deteriorar-se amb els raigs inclinats o la posició solar.

L'anterior també es veu afectat per condicions ennuvolades.

A més, la sortida d’un panell solar s’associa a nivells de voltatge incoherents que necessiten una regulació adequada per fer funcionar la càrrega que normalment és una bateria de plom àcid.

Les bateries de plom àcid o qualsevol tipus de bateria recarregable necessitaran una entrada adequada per tal que no es faci malbé i es carregui de manera òptima. Per a això, normalment intervenim un controlador de carregador entre el panell solar i la bateria.

Com que la tensió del panell solar no és mai constant i baixa amb la caiguda de la llum solar, el corrent del panell solar també es fa més feble a mesura que la intensitat de la llum solar es fa més feble.

Amb les condicions anteriors, si el panell solar se sotmet directament a qualsevol tipus de càrrega, el seu corrent baixaria encara més produint sortides ineficients.

En altres paraules, l'eficiència d'un panell és màxima quan la seva tensió és propera al valor especificat nominal. Per tant, com a exemple, un panell solar de 18V funcionarà amb la màxima eficiència quan funcioni a 18V.

I en cas que la llum del sol es fa més feble i la tensió anterior caigui per dir 16V, no obstant això, podríem operar-la amb la màxima eficiència si poguéssim mantenir intactes els 16V volts i obtenir la sortida sense afectar ni baixar aquest voltatge.

El gràfic que es mostra a continuació suggereix per què i com un panell solar produeix la màxima eficiència quan es permet operar a la seva màxima tensió circumstancial de sortida.

Què és el punt màxim de potència o el punt de genoll

Els controladors de carregadors solars normals només regulen la tensió del panell solar i el fan adequat per carregar la bateria connectada, tot i que no compleixen correctament la regulació del panell.

Els reguladors de carregador convencionals que utilitzen circuits integrats lineals per a la normativa no poden evitar que el panell solar es carregui directament mitjançant la bateria connectada o l’inversor o qualsevol cosa que es pugui connectar com a càrrega.

La situació anterior tendeix a fer caure el voltatge del panell solar en conseqüència, cosa que fa que el seu ús sigui ineficient perquè ara el panell no pot produir la quantitat nominal de corrent a la càrrega.

Llavors, per què aquests carregadors lineals o reguladors PWM no poden evitar la càrrega del panell solar tot i ser extremadament avançats, precisos i correctes amb les seves operacions? Com funcionen els carregadors MPPT reals?

La resposta a les qüestions anteriors no s’aborda en cap lloc de manera exhaustiva a la xarxa, per tant, he cregut necessari proporcionar una explicació en profunditat sobre la diferència entre els controladors de carregador normals i el MPPT real.

Tornant a la pregunta anterior, la resposta rau en el fet que en els carregadors de reguladors lineals la càrrega està directament connectada amb el panell, sense cap etapa intermedia de memòria intermèdia, cosa que provoca una ineficient transferència i dissipació de potència.

Mentre que en els controladors MPPT, la càrrega es connecta a través d’un convertidor Buck Boost intermedi que altera de manera eficient les condicions d’alimentació de la càrrega en funció de la potència solar del tauler, garantint una càrrega mínima del tauler i el màxim lliurament de potència a la càrrega.

Bàsicament, els MPPT es van desenvolupar per garantir que la potència neta d'entrada es lliurés de manera constant a la càrrega de sortida independentment de la compatibilitat de càrrega amb el panell.

Com la topologia Buck Boost ajuda els controladors MPPT a maximitzar l'eficiència

Això s’aconsegueix principalment amb l’ajut d’una tecnologia de seguiment de l’alça SMPS.

Per tant, podem dir que és el Tecnologia SMPS Buck boost que forma l’os posterior de tots els dissenys MPPT i que ofereix una opció extremadament eficient de configurar la regulació d’energia i subministrar dispositius.

Als controladors de carregador MPPT, la tensió del panell solar es converteix primer en una tensió polsant equivalent a alta freqüència.

Aquest voltatge s’aplica al primari d’un transformador de ferrita compacte ben dimensionat, que genera el nivell de corrent requerit en el seu bobinatge secundari, coincidint amb la velocitat de càrrega especificada de la bateria.

Tanmateix, el voltatge pot no coincidir amb el voltatge de càrrega de la bateria, per tant, aquí s’incorpora un regulador lineal normal per fixar el nivell de tensió correctament.

Amb la configuració anterior, la bateria es manté totalment aïllada del panell solar i es carrega de manera eficient fins i tot en condicions meteorològiques adverses, ja que ara es pot operar el panell solar sense afectar ni deixar caure la seva tensió instantània disponible en cap condició.

Això ajuda a implementar l’efecte de seguiment del punt de potència màxima previst, que no és altra cosa que permetre que el panell funcioni amb una càrrega mínima, tot i assegurar-se que la càrrega connectada obté la potència completa necessària per al seu rendiment òptim.

Seria interessant saber com un SMPS impedeix que el tauler o qualsevol font es carreguin directament per la càrrega.

El secret rau en l’ús de la tecnologia de ferrita. Els transformadors de ferrita són dispositius magnètics extremadament eficients que es saturen eficaçment per generar una conversió eficient d’entrada a sortida.

Prenguem l’exemple d’una font d’alimentació normal per a transformadors de nucli de ferro de 2 A i un SMPS de 2 amp. Si carregueu les dues contraparts amb un corrent complet que és de 2 amp, trobareu que la tensió del nucli de ferro cau substancialment, mentre que la tensió SMPS cau només de forma marginal o més aviat insignificant ... així que aquest és el secret darrere de l’eficàcia d’un MPPT basat en SMPS. en comparació amb un controlador de carregador MPPT basat en IC lineal.