Grundlegendes zum MPPT-Solarladegerät

Hier versuchen wir, das tatsächliche Schaltungskonzept von MPPt-Solarladereglern zu verstehen und zu lernen, wie diese Geräte funktionieren.

Was ist MPPT?

MPPT steht für Maximum Power Point Tracking, ein Ladekonzept, das speziell für den Erwerb hocheffizienter Solarstrom-Kabel entwickelt wurde.

Sonnenkollektoren sind ausgezeichnete Geräte, da sie es uns ermöglichen, freie elektrische Energie von der Sonne zu nutzen. Die gegenwärtigen Geräte sind jedoch mit ihren Leistungen nicht sehr effizient. Wie wir alle wissen, hängt die Leistung des Solarmoduls direkt von den einfallenden Sonnenstrahlen ab, solange seine nahezu senkrechte Sonneneinstrahlung einen guten Wirkungsgrad bietet, der sich durch schräge Strahlen oder einfallende Sonnenposition weiter verschlechtert.

Das Obige wird auch bei bewölkten Bedingungen beeinträchtigt.

Darüber hinaus ist ein Solarpanel-Ausgang mit inkonsistenten Spannungspegeln verbunden, die eine ordnungsgemäße Regelung benötigen, um die Last zu betreiben, bei der es sich normalerweise um eine Blei-Säure-Batterie handelt.

Blei-Säure-Batterien oder jede Art von aufladbarer Batterie erfordern einen ordnungsgemäß bewerteten Eingang, damit sie nicht beschädigt und optimal aufgeladen werden. Dazu wird normalerweise ein Laderegler zwischen Solarpanel und Akku eingesetzt.

Da die Spannung eines Solarpanels niemals konstant ist und mit fallendem Sonnenlicht abfällt, wird auch der Strom vom Solarpanel schwächer, wenn die Intensität des Sonnenlichts schwächer wird.

Unter den oben genannten Bedingungen würde der Strom des Solarmoduls weiter sinken und ineffiziente Leistungen erbringen, wenn es direkt einer Belastung ausgesetzt wird.

Mit anderen Worten, der Wirkungsgrad eines Panels ist maximal, wenn seine Spannung nahe dem angegebenen Nennwert liegt. Daher arbeitet ein 18-V-Solarpanel beispielsweise mit maximaler Effizienz, wenn es mit 18 V betrieben wird.

Und falls das Sonnenlicht schwächer wird und die obige Spannung auf 16 V abfällt, könnten wir es dennoch mit maximaler Effizienz betreiben, wenn wir die 16 V Volt intakt halten und den Ausgang ableiten könnten, ohne diese Spannung zu beeinflussen oder abzusenken.

Die folgende Grafik zeigt, warum und wie ein Solarpanel einen maximalen Wirkungsgrad erzielt, wenn es bei maximaler Umgebungsspannung betrieben werden darf.

Was ist Maximum Power Point oder Kniepunkt

Gewöhnliche Solarladeregler regeln nur die Solarmodulspannung und machen sie zum Laden des angeschlossenen Akkus geeignet, diese führen jedoch die Panelregulierung nicht korrekt aus.

Herkömmliche Laderegler, die lineare ICs für die Vorschriften verwenden, können nicht verhindern, dass das Solarpanel direkt von der angeschlossenen Batterie oder dem Wechselrichter geladen wird oder was auch immer als Last angeschlossen werden kann.

Die obige Situation neigt dazu, die Spannung des Solarmoduls entsprechend zu senken, was seine Verwendung ineffizient macht, da das Modul nun daran gehindert ist, die Nennstrommenge zur Last zu erzeugen.

Warum können diese Ladegeräte mit linearen oder PWM-Reglern das Laden des Solarmoduls nicht vermeiden, obwohl sie extrem fortschrittlich, genau und korrekt funktionieren? Wie funktionieren tatsächliche MPPT-Ladegeräte?

Die Antwort auf die oben genannten Probleme wird im Internet nirgends umfassend behandelt, daher hielt ich es für notwendig, eine ausführliche Erklärung zum Unterschied zwischen gewöhnlichen Ladereglern und tatsächlichem MPPT abzugeben.

Zurück zu der obigen Frage: Die Antwort liegt in der Tatsache, dass bei Ladegeräten mit Linearregler die Last ohne Zwischenpufferstufe direkt mit dem Panel verbunden ist, was zu einer ineffizienten Energieübertragung und Verlustleistung führt.

Während bei MPPT-Treibern die Last über einen Buck-Boost-Zwischenwandler angeschlossen ist, der die Leistungsbedingungen in Abhängigkeit von der Sonnenlichtleistung auf dem Panel effizient an die Last anpasst, um eine minimale Belastung des Panels und eine maximale Leistungsabgabe an die Last sicherzustellen.

Grundsätzlich wurden MPPTs entwickelt, um sicherzustellen, dass die Netto-Eingangsleistung unabhängig von der Lastkompatibilität mit dem Panel konsistent an die Ausgangslast geliefert wird.

Wie Buck Boost Topology MPPT-Controllern hilft, die Effizienz zu maximieren

Dies wird hauptsächlich mithilfe einer Tracking-SMPS-Buck-Boost-Technologie erreicht.

Deshalb können wir sagen, dass es das ist SMPS Buck Boost-Technologie Dies bildet das Rückgrat aller MPPT-Designs und bietet eine äußerst effiziente Möglichkeit zur Konfiguration der Leistungsregelung und zur Versorgung von Geräten.

In MPPT-Ladereglern wird die Solarpanel-Spannung zuerst in eine hochfrequente äquivalente pulsierende Spannung umgewandelt.

Diese Spannung wird an die Primärwicklung eines gut dimensionierten kompakten Ferrittransformators angelegt, der an seiner Sekundärwicklung den erforderlichen Strom erzeugt, der der angegebenen Laderate der Batterie entspricht.

Die Spannung stimmt jedoch möglicherweise nicht mit der Batterieladespannung überein, daher ist hier ein gewöhnlicher Linearregler eingebaut, um den Spannungspegel korrekt festzulegen.

Mit der oben beschriebenen Einstellung bleibt die Batterie vollständig vom Solarpanel isoliert und wird auch bei schlechten Wetterbedingungen effizient aufgeladen, da das Solarpanel nun unter bestimmten Bedingungen betrieben werden kann, ohne die verfügbare Momentanspannung zu beeinträchtigen oder zu senken.

Dies hilft bei der Implementierung des beabsichtigten Tracking-Effekts für maximale Leistungspunkte, der nichts anderes ist, als dem Panel zu ermöglichen, unter minimaler Belastung zu arbeiten, und gleichzeitig sicherzustellen, dass die angeschlossene Last die für ihre optimale Leistung erforderliche Leistung erhält.

Es wäre interessant zu wissen, wie ein SMPS verhindert, dass das Panel oder eine Quelle direkt von der Last geladen wird.

Das Geheimnis liegt hinter dem Einsatz der Ferrittechnologie. Ferrittransformatoren sind äußerst effiziente magnetische Geräte, die effektiv gesättigt werden, um eine effiziente Umwandlung von Eingang zu Ausgang zu erzielen.

Nehmen Sie das Beispiel eines gewöhnlichen 2-Ampere-Eisenkerntransformators und eines 2-A-SMPS. Wenn Sie die beiden Gegenstücke mit vollem Strom beladen, dh mit 2 Ampere, fällt die Eisenkernspannung erheblich ab, während die SMPS-Spannung nur geringfügig oder eher vernachlässigbar abfällt. Dies ist also das Geheimnis hinter der Wirksamkeit eines SMPS-basierten MPPT im Vergleich zu einem linearen IC-basierten MPPT-Laderegler.