Αυτός ο ελεγκτής φωτοβολταϊκής φόρτισης ηλιακής ενέργειας είναι το βασικό συστατικό των συστημάτων παραγωγής ηλιακής ενέργειας εκτός δικτύου ή αυτόνομων συστημάτων παραγωγής ενέργειας.
Λόγω των μη γραμμικών χαρακτηριστικών της ηλιακής συστοιχίας, υπάρχει στην καμπύλη της ένα μέγιστο σημείο εξόδου ενέργειας (Max Power Point). Οι παραδοσιακοί ελεγκτές, με την τεχνολογία φόρτισης διακόπτη και την τεχνολογία φόρτισης PWM, δεν μπορούν να φορτίζουν την μπαταρία στο μέγιστο σημείο ισχύος, έτσι δεν μπορεί να συγκεντρώσει τη μέγιστη διαθέσιμη ενέργεια από τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια, αλλά ο ελεγκτής ηλιακής φόρτισης με την MPPT (Maximum Power Point Tracking) Η τεχνολογία μπορεί να κλειδώσει στο σημείο για να πάρει τη μέγιστη ενέργεια και να την παραδώσει στην μπαταρία.
Ο αλγόριθμος MPPT συγκρίνει και ρυθμίζει συνεχώς τα σημεία λειτουργίας για να προσπαθήσει να εντοπίσει το μέγιστο σημείο ισχύος του πίνακα. Η διαδικασία παρακολούθησης επεξεργάζεται αυτόματα από έναν μικροεπεξεργαστή και δεν χρειάζεται προσοχή του χρήστη.
Τεχνολογία MPPT
Η τεχνολογία MPPT (Μέγιστη ανίχνευση ισχύος) που μετατρέπει DC σε DC βελτιστοποιεί την αντιστοίχιση μεταξύ της ηλιακής συστοιχίας (φωτοβολταϊκά πάνελ) και της τράπεζας συσσωρευτών ή του ηλεκτρικού δικτύου. Για να το θέσουμε με άλλο τρόπο, μετατρέπουν μια υψηλότερη τάση συνεχούς ρεύματος, η οποία από τα ηλιακά πάνελ μέχρι τη χαμηλότερη τάση που απαιτείται για τη φόρτιση των μπαταριών.
Ο ενσωματωμένος μικροεπεξεργαστής MPPT επιτρέπει στον ελεγκτή ηλιακής φόρτισης να αυξήσει την απόδοση μετατροπής ενέργειας έως και 30% σε σύγκριση με τον ελεγκτή φόρτισης PWM. Η εύκολη εγκατάσταση με δυνατότητα παράλληλης σύνδεσης αποτελεί τη σωστή λύση για σπίτια καθώς και για όλες τις μεγάλες εφαρμογές ηλιακού συστήματος.
Το παραπάνω σχήμα είναι η καμπύλη μέγιστου σημείου ισχύος, η σκιασμένη περιοχή είναι περιοχή φόρτισης του παραδοσιακού ελεγκτή ηλιακής φόρτισης (λειτουργία φόρτισης PWM), μπορεί προφανώς να διαγνώσει ότι
Το Power Point tracker είναι ένας μετατροπέας συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης που λαμβάνει την είσοδο DC από τους ηλιακούς συλλέκτες και στη συνέχεια μετατρέπει το DC σε AC υψηλής συχνότητας και πάλι το AC θα μετατραπεί ξανά σε διαφορετική τάση συνεχούς ρεύματος και ρεύμα που θα ταιριάζει με ακρίβεια μπαταρίες και πίνακες. Γενικά, τα MPPTs λειτουργούν σε συχνότητα κυμαινόμενη από 20-80 kHz (πολύ υψηλή ακουστική συχνότητα). Ως εκ τούτου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετασχηματιστές πολύ υψηλής απόδοσης και μικρά εξαρτήματα για τον σχεδιασμό αυτών των κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας.
Κύρια χαρακτηριστικά του ελεγκτή φορτίου MPPT ηλιακής φόρτισης
Ο ελεγκτής ηλιακής φόρτισης MPPT χρησιμοποιείται για τη διόρθωση και ανίχνευση των μεταβολών στα χαρακτηριστικά ρεύματος τάσης του ηλιακού πλαισίου και όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα.
Είναι απαραίτητο για οποιαδήποτε ηλιακά συστήματα που απαιτούνται για να βγάλει μια μέγιστη ισχύ από την φωτοβολταϊκή μονάδα, καθώς αναγκάζει την φωτοβολταϊκή μονάδα να λειτουργεί σε τάση κοντά στο μέγιστο σημείο ισχύος για να αποσύρει τη μέγιστη διαθέσιμη ισχύ.
Με τη χρήση ελεγκτή ηλιακής φόρτισης MPPT, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ηλιακό πάνελ με τάση μεγαλύτερη από την τάση λειτουργίας της μπαταρίας.
Η πολυπλοκότητα του συστήματος μπορεί να μειωθεί με τη χρήση ελεγκτή ηλιακού φορτίου MPPT, καθώς έχει υψηλή απόδοση.
Μπορεί να εφαρμοστεί για χρήση με πολλαπλές πηγές ενέργειας όπως είναι οι ανεμογεννήτριες ή οι ανεμογεννήτριες κ.ο.κ. Η ισχύς εξόδου του ηλιακού πίνακα χρησιμοποιείται για τον άμεσο έλεγχο του μετατροπέα DC-DC.
Πού να χρησιμοποιήσετε έναν ρυθμιστή ηλιακής φόρτισης MPPT
Επί του παρόντος, ο ηλιακός ελεγκτής έχει MPPT και PWM. Σύμφωνα με τα δεδομένα εφαρμογής, η αποδοτικότητα μετατροπής του ελεγκτή PWM είναι κανονικά μικρότερη από 70%, η αποδοτικότητα μετατροπής του ελεγκτή MPPT είναι περίπου 95-97%. Ο ηλιακός ελεγκτής MPPT είναι ακριβός από τον ηλιακό ελεγκτή PWN, αλλά η τιμή της ηλιακής μονάδας είναι πιο ακριβή. Χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή MPPT, μπορείτε να μειώσετε την ηλιακή μονάδα, εξοικονομώντας το κόστος ολόκληρου του συστήματος
Τα MPPT's είναι πιο αποτελεσματικά υπό αυτές τις συνθήκες:
Χειμερινό, νεφελώδες ή θολό ημέρες ή μερικώς σκιασμένη περιοχή - όταν απαιτείται η πρόσθετη ενέργεια περισσότερο.
Ο κρύος καιρός είναι πιθανότατα το χειμώνα - ο χρόνος που οι ώρες του ήλιου είναι χαμηλοί και χρειάζεστε τη δύναμη να επαναφορτίσετε τις μπαταρίες περισσότερο.
Χαμηλή φόρτιση της μπαταρίας - όσο χαμηλότερη είναι η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας σας, τόσο πιο τρέχουσα είναι μια MPPT - μια άλλη φορά που απαιτείται η περισσότερη ισχύς.
Μεγάλες διαδρομές καλωδίων - Αν οι πίνακες είναι 100 μέτρα μακριά, η πτώση τάσης και η απώλεια ισχύος μπορεί να είναι σημαντικές αν δεν χρησιμοποιείτε πολύ μεγάλο καλώδιο. Αλλά αν έχετε περισσότερους πίνακες συνδεδεμένους εν σειρά για να λάβετε υψηλότερα βολτ, η απώλεια ισχύος είναι πολύ μικρότερη και ο ελεγκτής θα μετατρέψει αυτή την υψηλή τάση στα δεξιά βολτ για την μπαταρία.