Сергей9072
Постов: 3
ОК |
Показания напряжения на входе в ШИМ контроллер, условия: СП 24В-ая, аккумулятор 12В-ый. Яркое солнце.
---------------------------------------------
Тема закрыта, здесь все ответы на мои вопросы. Электродыч - спасибо за участие!
В чем отличие MPPT контроллеров заряда?
Рассмотрим теорию и практику эксплуатации MPPT контроллеров "Максимальная силовая точка отслеживания", используемую в улучшенных солнечных контроллерах заряда.
MPPT или трекер максимальной точки питания представляет собой электронное устройство с встроенным конвертером постоянного тока DC\DC, который оптимизирует параметры энергии между солнечными батареями (PV панелями), и аккумуляторными батареями или городской сетью. Проще говоря, они превращают высокое выходное напряжение постоянного тока от солнечных батарей (или нескольких ветряных генераторов) до низкого напряжения, необходимого для зарядки аккумуляторных батарей.(Их иногда называют "Power Point трекеры" для краткости - не путать с солнечными трекерами, которые нужны для поворота солнечных батарей за солнцем).
Итак, что значит «оптимизировать параметры энергии»? Большинство PV панелей производятся и называются условно 12- вольтовыми. Загвоздка в том, что "номинально", на самом деле, почти все "12-вольтовые" солнечные панели выдают от 16 до 18 вольт при номинальной нагрузке. Проблема в том, что номинальные 12-вольтовые аккумуляторные батареи довольно близки к фактическим 12 вольт - от 10,5 до 12,7 вольт, в зависимости от состояния заряда. Для успешной зарядки большинство аккумуляторных батарей требуют от 13,2 до 14,4 вольт.
Допустим, мы приобрели солнечную панель 130 ватт.На практике солнечная панель выдает 130 ватт только при определенном напряжении и токе. Экспериментально эта солнечная батарея рассчитана на 7,52 ампер при 17,3 вольт. (7,52 Ах17,3 В= 130 Вт).
Теперь рассмотрим, почему панель 130 Ватт не выдает 130 Вт зарядки или куда уходят наши Ватты? Так что же происходит, когда вы подключаете панель 130 ватт к аккумулятору через обычный контроллер заряда?
К сожалению, то, что происходит, далеко не дает 130 Вт. Ваша солнечная панель выдает 7,5 ампер. Ваша аккумуляторная батарея просаживает напряжение при зарядке до 12 вольт. Соответственно имеем мощность зарядки аккумулятора : 7,5 Ампер Х 12 вольт = 90 Вт. Вы потеряли более 40 ватт но ведь заплатили за 130 Вт! Где же делись 40 ватт? Они просто не производятся из-за слабого преобразования (нет оптимизации параметров) между панелью и аккумулятором. При очень низком заряде батареи, скажем 10,5 вольт ситуация еще хуже - вы можете потерять целых 35% мощности (11 вольт х 7,4 = 81,4 Ватт). Вы потеряли около 48 ватт. Вы можете подумать - почему бы просто не сделать панели так, чтобы они вырабатывали 14 вольт или около того, чтобы соответствовать батарее?
Есть много факторов. Панели мощностью 130 Вт рассчитаны при полном солнечном свете и при определенной температуре (STC - или стандартных условиях испытаний). Если. к примеру, температура солнечной панели не стандартна, вы не получите 17,4 вольт.Чем выше эксплуатационная температура фотомодуля, тем ниже он выдает напряжение, а следовательно - меньше энергии. Во многих жарких климатических зонах, вы можете получить до 16 вольт. Если вы получаете до 15 вольт с панели (как некоторые из так называемой «саморегулируемой» панели), то вы в беде, так как у вас не будет достаточного напряжения для зарядки батареи. Солнечные же батареи должны иметь достаточно свободы действий, чтобы в любых условиях выполнять свое предназначение. В связи с такой нестыковкой и нужен контроллер МРРТ.
Какая выгода от использования контроллеров MPPT?
Она прямо пропорциональна сезонным условиям. MPPT контроллеры как правило основаны на цифровой технологии управления. Такой контроллер заряда постоянно прощупывает на выходе из панелей напряжение, и сравнивает его с напряжением батареи. Затем контроллер вычисляет оптимальное значение тока и напряжения в конкретный момент времени. Выполняет необходимую оптимизацию (преобразования) чтобы получить максимальную мощность зарядки.
Большинство современных MPPT контроллеров имеют КПД 93-97% эффективности в преобразовании. Вы обычно получаете от 20% до 45% увеличения мощности зимой и 10%-15% летом. Фактический коэффициент усиления может широко варьировать в зависимости от погоды, температуры, уровня зарядки аккумулятора, и других факторов.
Grid tie системы ( подключаемые напрямую к сети без использования аккумуляторов) - становятся все более популярными, так как цена на солнечные панели снижается а на сетевое электричество растет. Есть несколько производителей таких инверторов, которые могут работать без аккумуляторов и все эти инверторы имеют встроенные MPPT. Эффективность составляет около 94% - 97% для MPPT преобразования .
Как работает MPPT технология? Предположим, аккумулятор разряжен до 12 вольт. MPPT видит, что на солнечной батарее 17,3 вольта и 7,52 Ампера и преобразует его вниз, так что то, что батарея получает теперь 10,8 ампер на 12 вольт. Теперь у вас реально получено почти 130 ватт, и все довольны. Это упрощенное объяснение - на самом контроллер заряда MPPT отслеживает точку максимальной мощности, которая будет отличаться от STC (стандартных условиях испытания) рейтинга в почти во всех ситуациях. При очень низких температурах 120 ватт панель на самом деле способны выработать более 130 Вт. С другой стороны, в очень жарких условиях, мощность падает - вы теряете мощность, когда температура повышается. Именно поэтому вы получите меньший прирост мощности в летнее время.
MPPT контроллеры являются наиболее эффективным при следующих условиях:
Зима, и/или облачные или туманные дни - когда дополнительная мощность необходима больше всего. МPPT может меняться постоянно для получения максимальной мощности заряда батареи.
Холодная погода - солнечные батареи работают лучше при низких температурах, но без MPPT вы теряете большую часть этого преимущества, когда солнечные часы минимальны.
Низкий заряд батареи - чем ниже состояние заряда батареи, тем больше контроллер MPPT вкладывает в них.
Длинные провода. При зарядке аккумулятора 12 вольт и расстоянии в 30метров до панели падение напряжения и потери мощности могут быть значительными, если вы используете очень большой провод. Это может быть очень дорого. Но если у вас есть четыре 12 вольт панелей, соединенны последовательно на 48 вольт, потери мощности значительно меньше, и контроллер будет конвертировать высокое напряжение до 12 вольт на батарею. Это также означает, что если у вас высокая напряжение на панелях достигнуто последовательным подключением, Вы можете использовать гораздо меньше проводов.
Итак, теперь вернемся к исходному вопросу - Что такое MPPT? Как МРРТ работает: в основе контроллера MPPT лежит DC\ DC преобразователь. Он принимает входное напряжение постоянного тока от солнечных панелей, изменят его на высокочастотное переменное, и преобразовывает его обратно в другое постоянное напряжение и ток в точности совпадающими с панелями батарей. MPPT контроллеры работают как правило на очень высоких частотах, как правило, в 20-80 кГц. Преимущество высокочастотных цепей в том, что они могут быть разработаны с очень высокой эффективностью трансформации (преобразования) на мелких деталях. Конструкция высокочастотных цепей может быть очень сложной в связи с проблемами частей схемы "эфирного вещания".Поэтому шумоизоляция и подавление помех становится очень важным.
Есть несколько не цифровых (то есть линейных аналоговых) контроллеров заряда MPPT . Это гораздо проще и дешевле, чем цифровые. Они эффективнее (максимум на 10%), но их эффективность кратковременно может падать. К примеру, если пройдет облако над панелью.
Вывод: Использование МРРТ контроллеров даёт возможность более полно использовать потенциал солнечных батарей и как следствие снимать на 15-45 % больше электроэнергии по сравнению с другими контроллерами!
|
