Förstå MPPT Solar Charger

Här försöker vi förstå det faktiska kretskonceptet för MPPt-typ av solcellsladdningsstyrenheter och lära oss hur dessa enheter fungerar.

Vad är MPPT

MPPT står för Maximum Power Point Tracking, ett laddarkoncept speciellt avsett och utformat för att skaffa högeffektiv solkraftsutnyttjande.

Solpaneler är utmärkta enheter eftersom de tillåter oss att utnyttja fri elektrisk energi från solen, men de nuvarande enheterna är inte särskilt effektiva med sina utgångar. Som vi alla vet beror produktionen från solpanelen direkt av solens infallande strålar, så länge den är nästan vinkelrät mot den ger god effektivitet, vilket fortsätter att försämras med lutande strålar eller doppande solposition.

Ovanstående påverkas också av mulna förhållanden.

Dessutom är en solpanelutgång associerad med inkonsekventa spänningsnivåer som behöver korrekt reglering för att driva den belastning som normalt är ett blybatteri.

Blybatterier eller någon form av laddningsbart batteri kräver en korrekt klassad ingång så att den inte skadas och laddas optimalt. För detta involverar vi normalt en laddningsregulator mellan solpanelen och batteriet.

Eftersom en solpanelspänning aldrig är konstant och sjunker när solen tappar, blir strömmen från solpanelen också svagare när solens ljusintensitet blir svagare.

Med ovanstående förhållanden om solpanelen genomgår någon form av laddning direkt, skulle dess ström ytterligare gå ner och ge ineffektiva utgångar.

Med andra ord är panelens effektivitet maximal när dess spänning är nära det angivna angivna värdet. Därför fungerar som en 18V solpanel med maximal effektivitet när den används vid 18V.

Och om solljuset blir svagare och ovanstående spänning sjunker för att säga 16V, ändå skulle vi kunna använda den med maximal effektivitet om vi kunde hålla 16V volt intakta och få utgången utan att påverka eller släppa denna spänning.

Nedanstående diagram föreslår varför och hur en solpanel producerar maximal effektivitet när den får arbeta vid dess maximala utgående spänning.

Vad är maximal kraftpunkt eller knepunkt

Vanliga solcellsladdningsregulatorer reglerar bara solpanelens spänning och gör det lämpligt för laddning av det anslutna batteriet, men dessa utför inte panelregleringen korrekt.

Konventionell laddningsregulator som använder linjära IC för reglerna kan inte förhindra att solpanelen laddas direkt av det anslutna batteriet eller omformaren eller vad som helst som kan anslutas som last.

Ovanstående situation tenderar att sänka solpanelens spänning, vilket gör dess användning ineffektiv eftersom panelen nu är begränsad från att producera den nominella strömmen till belastningen.

Så varför kan dessa linjära eller PWM-regulatorladdare inte undvika att solpanelen laddas trots att de är extremt avancerade, korrekta och korrekta i sin funktion? Hur fungerar faktiska MPPT-laddare?

Svaret på ovanstående frågor behandlas ingenstans helt på nätet, därför tyckte jag det var nödvändigt att ge en fördjupad förklaring angående skillnaden mellan vanliga laddningsstyrenheter och faktisk MPPT.

Om vi ​​kommer tillbaka till ovanstående fråga ligger svaret i det faktum att i linjära regulatorladdare är belastningen direkt ansluten till panelen, utan något mellanliggande buffertsteg, vilket orsakar ineffektiv kraftöverföring och -förlust.

Medan MPPT-drivrutiner är lasten ansluten via en mellanliggande Buck Boost-omvandlare som effektivt ändrar effektförhållandena till belastningen beroende på solljuseffekten på panelen, vilket säkerställer minimal belastning av panelen och maximal effektleverans till lasten.

I grund och botten utvecklades MPPT för att säkerställa att nettoingångseffekten levererades konsekvent till uteffekten oavsett belastningskompatibilitet med panelen.

Hur Buck Boost Topology hjälper MPPT-kontroller att maximera effektiviteten

Detta uppnås främst med hjälp av en spårande SMPS buck boost-teknik.

Därför kan vi säga att det är det SMPS buck boost-teknik som utgör bakbenet i alla MPPT-konstruktioner och har tillhandahållit ett extremt effektivt alternativ för att konfigurera effektreglering och leverera enheter.

I MPPT-laddningsregulatorer omvandlas solpanelspänningen först till en högfrekvent ekvivalent pulserande spänning.

Denna spänning appliceras i primären hos en väl dimensionerad kompakt ferrittransformator, som genererar den erforderliga strömnivån vid dess sekundärlindning, vilket motsvarar batteriets specificerade laddningshastighet.

Spänningen kanske dock inte överensstämmer med batteriladdningsspänningen, därför är här en vanlig linjär regulator införlivad för att fixera spänningsnivån korrekt.

Med ovanstående inställning förblir batteriet helt isolerat från solpanelen och laddas effektivt även under dåliga väderförhållanden, eftersom solpanelen nu får fungera utan att påverka eller släppa den tillgängliga momentana spänningen under något givet tillstånd.

Detta hjälper till att implementera den avsedda maximala effektpunktsspårningseffekten, vilket inte är annat än att låta panelen fungera under minimal belastning men samtidigt se till att den anslutna belastningen får den totala effekten som krävs för sin optimala prestanda.

Det skulle vara intressant att veta hur en SMPS förhindrar att panelen eller någon källa laddas direkt av lasten.

Hemligheten ligger bakom användningen av ferritteknik. Ferrittransformatorer är extremt effektiva magnetiska enheter som mättar effektivt för att generera en effektiv omvandling från ingång till utgång.

Ta exemplet på en vanlig strömförsörjning med 2 amp järnkärnatransformatorer och en 2amp SMPS. Om du laddar de två motsvarigheterna med full ström som är med 2 lampor, kommer du att finna att järnkärnspänningen faller avsevärt medan SMPS-spänningen bara sjunker marginellt eller ganska försumbar .... så det här är hemligheten bakom effektiviteten hos en SMPS-baserad MPPT jämfört med en linjär IC-baserad MPPT-laddningsstyrenhet.