Zde se snažíme porozumět skutečné koncepci obvodů regulátorů solární nabíječky typu MPPt a zjistit, jak tato zařízení fungují.
Co je MPPT
MPPT je zkratka pro Maximum Power Point Tracking, koncept nabíječky speciálně určený a navržený pro získávání vysoce účinného využití solární energie.
Solární panely jsou vynikající zařízení, protože nám umožňují využívat volnou elektrickou energii ze slunce, avšak současná zařízení nejsou se svými výstupy příliš účinná. Jak všichni víme, výstup ze solárního panelu přímo závisí na dopadajících paprscích slunce, pokud jeho téměř kolmý na něj nabízí dobrou účinnost, která se stále zhoršuje se šikmými paprsky nebo klesající polohou slunce.
Výše uvedené bude také ovlivněno zataženými podmínkami.
Kromě toho je výstup solárního panelu spojen s nekonzistentními úrovněmi napětí, které vyžadují správnou regulaci, aby bylo možné provozovat zátěž, kterou je obvykle olověný akumulátor.
Olověné baterie nebo jakýkoli druh nabíjecí baterie budou vyžadovat správně dimenzovaný vstup, aby nedošlo k poškození a optimálnímu nabití. Za tímto účelem obvykle zapojujeme mezi solární panel a baterii ovladač nabíječky.
Jelikož napětí solárního panelu není nikdy konstantní a klesá s klesajícím slunečním světlem, proud ze solárního panelu také zeslábne, protože intenzita slunečního světla bude slabší.
S výše uvedenými podmínkami, pokud solární panel podstoupí jakýkoli druh zatížení přímo, jeho proud by dále klesal a produkoval neúčinné výstupy.
Jinými slovy, účinnost panelu je maximální, když se jeho napětí blíží jmenovité zadané hodnotě. Jako příklad bude 18V solární panel pracovat s maximální účinností, když bude pracovat na 18V.
A v případě, že sluneční světlo zeslábne a výše uvedené napětí poklesne na 16V, přesto bychom jej mohli provozovat s maximální účinností, kdybychom udrželi nedotčených 16V voltů a odvodili výstup bez ovlivnění nebo poklesu tohoto napětí.
Níže uvedený graf naznačuje, proč a jak solární panel produkuje maximální účinnost, když je povoleno pracovat při maximálním nepřímém napěťovém výstupu.
Co je Maximum Power Point nebo Knee Point
Obyčejné regulátory solární nabíječky regulují pouze napětí solárního panelu a jsou vhodné pro nabíjení připojené baterie, ty však neprovádějí regulaci panelu správně.
Konvenční regulátor nabíječky, který pro regulaci používá lineární integrované obvody, nedokáže zabránit tomu, aby se solární panel zatěžoval přímo připojenou baterií nebo střídačem nebo aby vůbec mohl být připojen jako zátěž.
Výše uvedená situace má tendenci odpovídajícím způsobem snižovat napětí solárního panelu, což činí jeho použití neúčinným, protože nyní je panel omezen na výrobu jmenovitého množství proudu do zátěže.
Proč tedy tyto lineární nabíječky nebo nabíječky regulátorů PWM nejsou schopny vyhnout se zatížení solárního panelu, přestože jsou při svém provozu extrémně pokročilé, přesné a správné? Jak fungují skutečné nabíječky MPPT?
Odpověď na výše uvedené problémy není na internetu nikde komplexně řešena, proto jsem považoval za nutné poskytnout podrobné vysvětlení ohledně rozdílu mezi řadiči běžných nabíječek a skutečnými MPPT.
Vrátíme-li se k výše uvedené otázce, odpověď spočívá ve skutečnosti, že v lineárních nabíječkách regulátoru je zátěž přímo spojena s panelem, bez mezipaměti, což způsobuje neefektivní přenos a rozptyl energie.
Zatímco v ovladačích MPPT je zátěž připojena prostřednictvím mezilehlého převodníku Buck Boost, který efektivně mění podmínky napájení zátěže v závislosti na výkonu slunečního záření v panelu, čímž zajišťuje minimální zatížení panelu a maximální dodávku energie do zátěže.
V zásadě byly vyvinuty MPPT, které zajišťují, že čistý vstupní výkon byl konzistentně dodáván do výstupní zátěže bez ohledu na kompatibilitu zátěže s panelem.
Jak topologie Buck Boost pomáhá řadičům MPPT maximalizovat efektivitu
Toho je primárně dosaženo pomocí sledovací technologie SMPS buck boost.
Proto můžeme říci, že je to Technologie SMPS buck boost který tvoří páteř všech návrhů MPPT a poskytuje mimořádně efektivní možnost konfigurace regulace napájení a napájení zařízení.
V regulátorech nabíječky MPPT se napětí solárního panelu nejprve převádí na vysokofrekvenční ekvivalentní pulzující napětí.
Toto napětí se přivádí do primárního obvodu dobře dimenzovaného kompaktního feritového transformátoru, který generuje požadovanou úroveň proudu na svém sekundárním vinutí a odpovídá zadané rychlosti nabíjení baterie.
Napětí však nemusí odpovídat nabíjecímu napětí baterie, proto je zde zabudován běžný lineární regulátor pro správné zafixování úrovně napětí.
S výše uvedeným nastavením zůstane baterie zcela izolovaná od solárního panelu a bude se efektivně nabíjet i za špatných povětrnostních podmínek, protože nyní může solární panel pracovat bez ovlivnění nebo poklesu dostupného okamžitého napětí za jakýchkoli daných podmínek.
To pomáhá implementovat zamýšlený efekt sledování maximálního výkonu, který není ničím jiným než tím, že umožňuje panelu pracovat při minimálním zatížení a přitom se ujistit, že připojená zátěž získá veškerý výkon potřebný pro jeho optimální výkon.
Bylo by zajímavé vědět, jak SMPS brání načtení panelu nebo jakéhokoli zdroje přímo načtením.
Tajemství spočívá v použití feritové technologie. Feritové transformátory jsou extrémně účinná magnetická zařízení, která účinně saturují a vytvářejí efektivní převod ze vstupu na výstup.
Vezměte si příklad běžného napájecího zdroje transformátoru se železným jádrem o výkonu 2 ampéry a 2amp SMPS. Pokud načtete dva protějšky plným proudem, který má 2 ampéry, zjistíte, že napětí železného jádra klesá podstatně, zatímco napětí SMPS klesá jen okrajově nebo spíše zanedbatelně ... takže toto je tajemství účinnosti MPPT založeného na SMPS ve srovnání s lineárním ovladačem nabíječky MPPT založeným na IC.
Dvojice: Obvod ochrany proti vybití baterie v motocyklu Další: Převeďte SMPS na solární nabíječku