Tìm hiểu về bộ sạc năng lượng mặt trời MPPT

Ở đây chúng tôi cố gắng tìm hiểu khái niệm mạch thực tế của loại bộ điều khiển bộ sạc năng lượng mặt trời MPPt và tìm hiểu cách thức hoạt động của các thiết bị này.

MPPT là gì

MPPT là viết tắt của Maximum Power Point Tracking, một khái niệm bộ sạc được thiết kế và dành riêng cho việc khai thác năng lượng mặt trời hiệu quả cao.

Các tấm pin mặt trời là thiết bị tuyệt vời vì chúng cho phép chúng ta khai thác năng lượng điện miễn phí từ mặt trời, tuy nhiên, các thiết bị hiện nay không hiệu quả lắm với đầu ra của chúng. Như chúng ta đã biết sản lượng từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời phụ thuộc trực tiếp vào các tia tới của mặt trời, miễn là sự gần vuông góc của nó với nó mang lại hiệu quả tốt, điều này không ngừng suy giảm với các tia chiếu xiên hoặc vị trí mặt trời lặn.

Ở trên cũng bị ảnh hưởng với điều kiện u ám.

Hơn nữa, một đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời có liên quan đến các mức điện áp không nhất quán cần được điều chỉnh thích hợp để vận hành tải thường là pin axit chì.

Pin axit chì hoặc bất kỳ loại pin sạc nào sẽ yêu cầu đầu vào được đánh giá thích hợp để không bị hỏng và được sạc tối ưu. Đối với điều này, chúng tôi thường đặt một bộ điều khiển bộ sạc giữa bảng điều khiển năng lượng mặt trời và pin.

Vì điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời không bao giờ không đổi và giảm xuống khi ánh sáng mặt trời giảm xuống, nên dòng điện từ tấm pin mặt trời cũng trở nên yếu hơn khi cường độ ánh sáng mặt trời yếu hơn.

Với các điều kiện trên nếu tấm pin mặt trời trải qua bất kỳ loại tải trực tiếp nào, thì dòng điện của nó sẽ tiếp tục đi xuống tạo ra đầu ra không hiệu quả.

Nói cách khác, hiệu suất của bảng điều khiển là cực đại khi điện áp của nó gần giá trị quy định danh định. Do đó, như một ví dụ, một tấm pin mặt trời 18V sẽ hoạt động với hiệu suất tối đa khi nó hoạt động ở 18V.

Và trong trường hợp ánh sáng mặt trời yếu đi và điện áp trên giảm xuống còn 16V, nhưng chúng tôi vẫn có thể vận hành nó với hiệu suất tối đa nếu chúng tôi có thể giữ nguyên vôn 16V và lấy ra đầu ra mà không ảnh hưởng hoặc giảm điện áp này.

Biểu đồ dưới đây gợi ý lý do và cách một tấm pin mặt trời tạo ra hiệu suất tối đa khi nó được phép hoạt động ở đầu ra điện áp tối đa trong trường hợp.

Điểm công suất tối đa hoặc điểm đầu gối là gì

Bộ điều khiển bộ sạc năng lượng mặt trời thông thường chỉ điều chỉnh điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và làm cho nó thích hợp để sạc pin được kết nối, tuy nhiên những bộ điều khiển này không thực hiện đúng quy định của bảng điều khiển.

Bộ điều chỉnh bộ sạc thông thường sử dụng IC tuyến tính cho các quy định không thể giữ cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời không được tải trực tiếp bởi pin được kết nối hoặc bộ biến tần hoặc bất kỳ thứ gì có thể được kết nối như tải.

Tình huống trên có xu hướng làm giảm điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời theo đó làm cho việc sử dụng nó không hiệu quả bởi vì bây giờ bảng điều khiển bị hạn chế sản xuất lượng dòng điện danh định cho tải.

Vậy tại sao các bộ sạc điều chỉnh tuyến tính hoặc PWM này không thể tránh tải bảng điều khiển năng lượng mặt trời mặc dù cực kỳ tiên tiến, chính xác và đúng với hoạt động của chúng? Bộ sạc MPPT thực tế hoạt động như thế nào?

Câu trả lời cho các vấn đề trên không được giải quyết toàn diện trên mạng, do đó, tôi nghĩ rằng cần phải cung cấp một lời giải thích chuyên sâu về sự khác biệt giữa bộ điều khiển bộ sạc thông thường và MPPT thực tế.

Trở lại với câu hỏi trên, câu trả lời nằm ở chỗ trong bộ sạc điều chỉnh tuyến tính, tải được kết nối trực tiếp với bảng điều khiển, không có giai đoạn đệm trung gian, gây ra việc truyền và tản điện không hiệu quả.

Trong khi đó trong trình điều khiển MPPT, tải được kết nối thông qua một bộ chuyển đổi Buck Boost trung gian giúp thay đổi hiệu quả các điều kiện nguồn thành tải tùy thuộc vào nguồn ánh sáng mặt trời trên bảng điều khiển, đảm bảo tải tối thiểu của bảng và phân phối điện tối đa cho tải.

Về cơ bản MPPT được phát triển để đảm bảo rằng công suất đầu vào ròng được phân phối nhất quán cho tải đầu ra bất kể khả năng tương thích của tải với bảng điều khiển.

Cách cấu trúc liên kết Buck Boost giúp Bộ điều khiển MPPT tối đa hóa hiệu quả

Điều này chủ yếu đạt được với sự trợ giúp của công nghệ tăng cường theo dõi SMPS.

Do đó, chúng ta có thể nói rằng Công nghệ tăng cường SMPS buck tạo thành xương sống của tất cả các thiết kế MPPT và đã cung cấp một tùy chọn cực kỳ hiệu quả để định cấu hình điều chỉnh điện năng và cung cấp thiết bị.

Trong bộ điều khiển bộ sạc MPPT, điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời lần đầu tiên được chuyển đổi thành điện áp xung tương đương tần số cao.

Điện áp này được đặt vào cuộn sơ cấp của một máy biến áp ferit nhỏ gọn có kích thước tốt, tạo ra mức dòng điện cần thiết ở cuộn thứ cấp của nó, phù hợp với tốc độ sạc quy định của pin.

Tuy nhiên, điện áp có thể không khớp với điện áp sạc pin, do đó ở đây một bộ điều chỉnh tuyến tính thông thường được kết hợp để cố định mức điện áp một cách chính xác.

Với thiết lập trên, pin vẫn hoàn toàn cách ly với bảng điều khiển năng lượng mặt trời và được sạc hiệu quả ngay cả trong điều kiện thời tiết xấu, vì giờ đây, bảng điều khiển năng lượng mặt trời được phép hoạt động mà không ảnh hưởng hoặc giảm điện áp tức thời có sẵn trong bất kỳ điều kiện nhất định nào.

Điều này giúp thực hiện hiệu ứng theo dõi điểm công suất tối đa dự kiến, điều này không có gì khác ngoài việc cho phép bảng điều khiển hoạt động trong điều kiện tải tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo rằng tải được kết nối nhận được nguồn điện đầy đủ cần thiết cho hiệu suất tối ưu của nó.

Sẽ rất thú vị khi biết cách một SMPS ngăn bảng điều khiển hoặc bất kỳ nguồn nào được tải trực tiếp bởi tải.

Bí mật nằm đằng sau việc sử dụng công nghệ ferit. Máy biến áp Ferrite là thiết bị từ tính cực kỳ hiệu quả, bão hòa hiệu quả để tạo ra sự chuyển đổi hiệu quả từ đầu vào sang đầu ra.

Lấy ví dụ về một bộ nguồn biến áp lõi sắt 2 amp thông thường và một SMPS 2 amp. Nếu bạn tải hai đối trọng với dòng điện đầy đủ với 2 ampe, bạn sẽ thấy điện áp lõi sắt giảm đáng kể trong khi điện áp SMPS chỉ giảm nhẹ hoặc khá là không đáng kể .... vì vậy đây là bí mật đằng sau hiệu quả của MPPT dựa trên SMPS so với bộ điều khiển bộ sạc MPPT dựa trên IC tuyến tính.