Ładowanie MPPT - Wszystko na temat

Data dodania: 13-10-2021 Wyświetleń: 2895

Pełna nazwa MPPT (maximum power point tracking) to śledzenie punktów mocy maksymalnej. Jest to zaawansowany sposób ładowania, polegający na wykrywaniu w czasie rzeczywistym mocy modułu i maksymalnego punktu na krzywej I-V, w celu maksymalizacji efektywności ładowania akumulatora.

Zwiększanie prądu

W większości sytuacji technologia MPPT "zwiększy" prąd ładowania modułów PV.
MPPT Charging： Moc na wejściu regulatora (Pmax)=Moc na wyjściu regulatora
(Pout), lin x Vmp= lout x Vout (prąd na wejściu x nap. Pmax=
prąd na wyjściu x nap. na wyjściu)

* Zakładając 100% sprawność. W praktyce występują straty na okablowaniu i konwersji.

Jeśli napięcie mocy maksymalnej (Vmp) modułów fotowoltaicznych jest większe niż napięcie akumulatora, oznacza to, że prąd akumulatora musi być proporcjonalnie większy od prądu wyjściowego modułów i tak, że moc wyjściowa jest zbilansowana. Im większa różnica między Vmp i napięciem akumulatora, tym silniejsze zwiększenie prądu. Zwiększenie prądu może być znaczące w systemach, w których obwód PV ma wyższe napięcie nominalne od akumulatora, tak jak opisano w kolejnej części.

Obwody PV o wysokim napięciu i podłączone do sieci

Kolejną korzyścią technologii MPPT jest możliwość ładowania akumulatorów o niższym nominalnym napięciu niż obwód PV. Przykładowo bank akumulatorów 12V może być ładowany przez obwody PV off- grid o napięciu nominalnym 12-, 24-, 36-, lub 48-Volt. Moduły podłączone do sieci również mogą być wykorzystywane, o ile napięcie obwodu otwartego PV (Voc) nie przekroczy maksymalnego dopuszczalnego napięcia wejściowego, w najgorszych (najzimniejszych) warunkach temperaturowych. Dokumentacja modułów fotowoltaicznych powinna zawierać dane Voc dla różnych temperatur. Wyższe napięcie wejściowe PV skutkuje w niższym prądzie wejściowym PV przy danej mocy wejściowej. Obwody PV o wysokim napięciu stringów umożliwiają wykorzystanie cieńszych przewodów. Jest to szczególnie przydatne i ekonomiczne dla systemów z długimi przewodami elektrycznymi pomiędzy regulatorem a panelami fotowoltaicznymi.

Przewaga MPPT nad tradycyjnymi regulatorami solarnymi PWM

Tradycyjne regulatory PWM w czasie ładowania, podłączają moduły PV bezpośrednio do akumulatora. Wymaga to pracy modułów PV w zakresie napięcia zazwyczaj poniżej Vmp modułów. Przykładowo w systemie 12V, napięcie akumulatora jest w zakresie 10,8-15 Vdc, podczas gdy Vmp modułów to zazwyczaj ok. 16 lub 17V. Tradycyjne regulatory nie zawsze pracują w Vmp modułów PV, dlatego marnowana jest energia, która mogłaby zostać użyta do ładowania akumulatora i zasilania odbiorników. Im większa różnica między napięciem nominalnym akumulatora a napięciem mocy maksymalnej modułu, tym więcej energii się marnuje.

W przeciwieństwie do tradycyjnych regulatorów PWM, regulatory MPPT mogą wykorzystywać moc maksymalną modułów PV, a co za tym idzie ładować większym prądem. Ogólnie rzecz biorąc, uzysk energii regulatorów MPPT jest o 1520% wyższy od uzysku regulatorów PWM.

Warunki, które mogą ograniczyć wydajność regulatora solarnego MPPT

Wzrost temperatury modułu PV zmniejsza jego napięcie mocy maksymalnej Vmp. W warunkach wysokiej temperatury Vmp może być bliskie, albo nawet niższe od napięcia akumulatora. W takiej sytuacji będzie zaledwie niewielka różnica między regulatorem MPPT i tradycyjnym, albo jej wcale nie będzie. Jednakże systemy z modułami o napięciu nominalnym wyższym od napięcia banku akumulatorów, zawsze będą osiągały Vmp wyższą od napięcia akumulatora. Dodatkowo, korzyści w okablowaniu wynikające z ograniczonego prądu, sprawiają, że MPPT są skuteczne nawet w klimacie gorącym.

Regulatory ładowania MPPT firmy Volt Polska
Regulator MPPT 10A	Regulator MPPT 20A	Regulator MPPT 30A

4 etapy ładowania Regulator solarny MPPT marki VOLT posiada algorytm 4-stopniowego szybkiego, wydajnego i bezpiecznego ładowania akumulatora.

Faza ładowania MPPT

W tym trybie napięcie akumulatora nie osiągnęło jeszcze napięcia boost i 100% dostępnej energii z PV jest wykorzystywane do ładowania akumulatora.

Ładowanie akumulacyjne „Boost”

Gdy napięcie akumulatora osiąga zadaną wartość Boost, wykorzystywana jest regulacja stało prądowa, aby ograniczyć nagrzewanie i nadmierne gazowanie. Tryb Boost trwa 120 minut i przechodzi następnie w tryb ładowania Float. Za każdym razem gdy regulator jest uruchamiany i nie wykrywa stanu rozładowania lub
przeładowania, zostaje uruchamiany tryb Boost.

Ładowanie spoczynkowe „Float”

Po trybie Boost, regulator obniży napięcie akumulatora do zadanego poziomu napięcia Float. Gdy akumulator został w pełni naładowany, nie zachodzą już reakcje chemiczne i cały prąd ładowania jest zamieniany na nagrzewanie i gazowanie. Następnie regulator obniża napięcie do trybu Float i ładuje mniejszym prądem i napięciem. Obniży to temperaturę akumulatora i zapobiegnie gazowaniu, przy jednoczesnym delikatnym ładowaniu. Celem tryby Float jest zrekompensowanie energii pobieranej przez własną konsumpcję i małe odbiorniki, zachowując pełną pojemność akumulatora.

W trybie Float odbiorniki nadal pobierają prąd z akumulatora. W przypadku, gdy prąd odbiorników przekracza prąd ładowania PV, regulator nie będzie w stanie utrzymywać akumulatora na poziomie Float. Jeśli napięcie akumulatora będzie pozostawało poniżej poziomu wejścia w tryb Boost, regulator wyjdzie z trybu Float i powróci do ładowania Bulk.

Ładowanie stałe „Equalization”

Pewne typy akumulatorów korzystają na okresowym ładowaniu wyrównującym, ponieważ powoduje to mieszanie elektrolitu, balansowanie napięcia akumulatora i dokończenie reakcji chemicznych. Ładowanie wyrównujące zwiększa napięcie akumulatora powyżej wartości standardowych, co gazuje elektrolit. Jeśli regulator wykryje, że akumulator jest zbytnio rozładowywany, automatycznie uruchomi tryb wyrównywania i będzie on trwał 120 minut. Ładowanie wyrównujące i impulsowe nie są aktywne w sposób ciągły w czasie całego procesu ładowania, aby zapobiec zbytniemu gazowaniu i przegrzewaniu akumulatora

Przejdź do strony głównej Wróć do kategorii Artykuły