在这里,我们试图了解最大功率点类型太阳能充电器控制器的实际电路概念,并了解这些设备如何工作。
什么是MPPT
MPPT是“最大功率点跟踪”的缩写,是一种专为获取高效太阳能发电而设计的充电器概念。
太阳能电池板是极好的设备,因为它们允许我们利用来自太阳的免费电能,但是目前的设备的输出效率不是很高。众所周知,太阳能电池板的输出直接依赖于入射的太阳光线,只要它与太阳接近垂直,就能提供良好的效率,但随着光线的倾斜或太阳的倾斜,效率会不断下降。
上述情况也会受到阴天天气的影响。
此外,太阳能电池板的输出与不一致的电压水平有关,需要进行适当的调节,以便操作通常为铅酸蓄电池的负载。
铅酸电池或任何类型的充电电池都需要一个适当的额定输入,这样它就不会被损坏,并获得最佳充电。为此,我们通常在太阳能电池板和电池之间加入一个充电器控制器。
由于太阳能电池板的电压从来都不是恒定的,并且随着太阳光的下降而下降,因此随着太阳光强度的减弱,太阳能电池板的电流也会变弱。
在上述条件下,如果太阳能电池板直接承受任何类型的负载,其电流将进一步下降,产生低效输出。
换句话说,当它的电压接近额定的指定值时,面板的效率是最大的。因此,作为一个例子,一个18V的太阳能电池板将以最大的效率运行,当它运行在18V。
如果太阳光线变弱,上面的电压下降到16V,但我们仍然可以操作它的最大效率,如果我们可以保持16V电压完整,并推导输出,而不影响或下降这个电压。
下面给出的图表说明了当允许太阳能电池板在其最大环境电压输出下运行时,为什么以及如何产生最大效率。
最大功率点或拐点是多少
普通的太阳能充电器控制器只能调节太阳能电池板的电压,使其适合于充电连接的电池,然而这些不能正确地执行电池板的调节。
传统的充电器调节器采用线性IC进行调节,无法防止太阳能电池板直接由连接的电池或逆变器或任何可能连接的负载加载。
上述情况往往会降低太阳能电池板的电压,从而导致其使用效率低下,因为现在太阳能电池板受到限制,无法向负载产生额定电流。
那么,为什么这些线性或PWM调节器充电器无法避免太阳能电池板的负载,尽管它们的操作非常先进、准确和正确?实际MPPT充电器如何工作?
以上问题的答案在网络上还没有得到全面的解答,所以我认为有必要对普通充电器控制器和实际MPPT的区别进行深入的解释。
回到上述问题,答案在于,在线性调节器充电器中,负载直接与面板连接,没有中间缓冲级,导致低效的功率传输和损耗。
然而在MPPT驱动中,负载是通过一个中间的Buck Boost转换器连接的,它可以根据面板上的阳光功率有效地改变负载的功率条件,确保面板的最小负载和负载的最大功率传递。
基本上,MPPT的开发是为了确保净输入瓦数始终传送到输出负载,而不考虑与面板的负载兼容性。
Buck-Boost拓扑如何帮助MPPT控制器实现效率最大化
这主要是通过跟踪开关电源降压升压技术实现的。
所以我们可以说是开关电源降压升压技术这构成了所有MPPT设计的基础,并提供了配置电源调节和供电设备的极其高效的选项。
在MPPT充电器控制器中,太阳能电池板电压首先转换为高频等效脉冲电压。
该电压被施加到尺寸良好的紧凑型铁氧体变压器的一次绕组中,该变压器在其二次绕组处产生所需的电流水平,与蓄电池的规定充电率相匹配。
然而,电压可能不匹配的电池充电电压,因此,这里是一个普通的线性调节器,以固定电压水平正确。
与上述设置,电池保持完全孤立的太阳能电池板,并得到有效的充电,即使在恶劣的天气条件下,因为现在太阳能电池板被允许在任何给定条件下运行,而不影响或下降其可用的瞬时电压。
这有助于实现预期的最大功率点跟踪效果,即允许面板在最小负载下运行,同时确保连接负载获得最佳性能所需的完整功率。
了解SMPS如何防止面板或任何源直接被负载加载是很有意思的。
秘密在于铁氧体技术的使用。铁氧体变压器是一种极为高效的磁性器件,它能有效地饱和以产生从输入到输出的有效转换。
以普通2安培铁芯变压器电源和2安培开关电源为例。如果用2安培的全电流加载两个对应的电源,您会发现铁芯电压大幅下降,而SMPS电压下降幅度很小,或者说可以忽略……因此,这就是基于SMPS的MPPT与基于线性IC的MPPT充电器控制器相比的有效性背后的秘密。
谢谢你,斯瓦加坦先生,
我确实发现太阳能电池板的功率和Voc输出非常重要,大多数好的电池板都提供了这些规格。据我所知,太阳能电池板的温度系数为负,是线性的,但我还没有测试过。最大Voc和Vmp因您购买的太阳能电池板而异。我曾考虑制作一个MPP控制器(预设Vmp电压),而不是MPPT调节器,但如果使用微控制器,MPPT与手动设置MPP相比是免费的。只需每秒计算一次功率左右。我还认为,大多数人最好购买一个预建的MPPT控制器,而不是为更高的电流(30安培或更多)制作一个。我所做的更多是针对低电流0.5–5安培的调节。
布莱德
谢谢你,布拉德,解释得很好,希望读者会发现这些信息对他们未来的事业有用
斯瓦加坦先生,
祝贺您在互联网上获得了一些最好的MPPT信息:)
您知道我在哪里可以找到以下信息:
1.)我没有看到典型太阳能电池板给定Voc(开路电压)时Vmp(最大功率电压)的温度曲线,但听说Voc在较低温度下显著增加。我试图找出Vmp随温度变化的程度。
2.)和1号一样,只是太阳能板上的光差。Vmp的变化多少取决于进入太阳能电池板的光?
3.)也与上述第2项有关,但如果太阳能电池板与光源成45度角,你能获得70.7%的能量吗?
对于一款便宜、低电流(<2安培)的MPPT太阳能稳压器,我想尝试使用以下逻辑制作我自己的,如果你能评论一下它是如何有缺陷的,或者如果完全不正确,应该如何做。
第1阶段:太阳能电池板-降压转换器,PIC MCU控制PWM频率和占空比,但估计40KHz PWM频率,可变占空比以保持最大功率,但PIC MCU将使用PIC中的2个A-D转换器手动计算P=VxI并调整PWM占空比。大多数情况下,它会像22V输入,17V输出,但我需要找到低电流或低光情况以及。功率点将每秒计算一次,以更新新的1级电压输出值(假设16位PWM,则为1mv分辨率)。
第二阶段:1)输入是输出的阶段,典型的17 V和调节到12到15.6 V根据输入开关类型的电池,充电状态,充电算法,但也是一个巴克监管机构使用相同的PIC单片机的PWM周期和第三模拟转换器测量输出电压,和第4个a - d转换器来测量输出电流。估计PWM频率的80KHz较低的纹波,但需要看到多少空闲cpu周期我:)通常,PIC MCU将运行在任何地方大约4 MHz到40MHz (1-10 Mips),但不确定PWM需要实际运行多快?我将在PIC MCU中使用硬件PWM,许多PIC有4(或更多)PWM输出。
那么你认为我的逻辑有什么错误吗?我当然会在输入端、输出端以及第1级和第2级之间安装保险丝。我是PIC MCU的专家,所以这对我来说似乎更容易,我知道降压调节器可以,所有的部件对我来说都是免费的,只是时间和制作我自己的PCB。
非常感谢你!
布莱德
谢谢你,布拉德,
到目前为止,我还没有研究过太阳能电池板的这方面。然而,我认为温度和光线应该成比例地联系在一起。如果改变角度以避免面板升温,这也将按比例影响光和电。
您提出的问题需要通过适当的计算进行分析,目前由于工作量和待完成的任务,以及我对microrcontroller的了解不足,我无法进行适当的计算。
你好,斯瓦加塔姆
你的博客很有趣,内容丰富。坚持下去!
我也在smps充电控制器上工作。然而,我认为当面板电压较高时,可以使电池以较高的速率充电,例如5安培(即使面板已加载),而mppt的14伏输出将仅使电池通电约1安培。所以我不知道哪一个更好。
谢谢泽维尔,
不,这是不正确的,事实上,您假设的正好相反,如果电池电压规格远低于面板电压,则会降低面板的放大器效率…。。相比之下,MPPT将保持最佳利率。
斯瓦加坦先生,请记住,您承诺为我们设计一款使用smp变压器技术的mppt,即使它不能满足iv曲线的要求,也只是想看看原理。谢谢你,先生
alex先生,我认为我们可以使用本文中所示的降压升压电路,它也是基于SMPS原理来优化太阳能电池板的:
//www.addme-blog.com/2013/06/universal-ic-555-buck-boost-circuit.html
先生,请告诉我您在使用IC 555的mppt充电控制器中使用的组件
请点击图表放大,所有组件都在图表中指定
你好,Swagatam先生,正如你所说的smp mppt是更好的设计,我们请求你设计一个并发布给我们,因为我们在网上找不到任何东西来制造一个大电流mppt控制器。谢谢你
你好,亚历克斯,
我还没有想出跟踪和比较太阳能电池板电压和电池电压的方法,一旦我做到了,我肯定会把它贴在这里。
请做Swagatam先生,因为这些mppt控制器是非常有效的,正如你所说的,spms是你需要为我们工作的典型。我认为你设计的充电电流只取决于面板电流,但这些商用mppt增加了电流。请尽快在这里帮助我们。先生,感谢您在电路上的一贯支持
嗨,亚历克斯,
任何设备增加的电流都不能超过电源。MPPT只需确保面板电压不会下降到电池电压水平,正如上面文章中所解释的,其目的是保持面板不受电池负载的影响。
我会尽快在这里生产一条合适的电路。
我将在这个博客中讨论这些话题。
你好,先生,
谢谢你的一篇精彩且内容丰富的文章。
你能为12伏130AH铅酸蓄电池提供一个基于SMPS的太阳能充电器电路吗。
提前谢谢。
拉希德
你好,拉希德,
我将尽快发布一个基于smps的太阳能充电器电路。