Comprendre le chargeur solaire MPPT

Ici, nous essayons de comprendre le concept de circuit réel des contrôleurs de chargeur solaire de type MPPt et apprenons comment fonctionnent ces appareils.

Qu'est-ce que MPPT

MPPT est l'abréviation de Maximum Power Point Tracking, un concept de chargeur spécialement conçu et conçu pour acquérir une exploitation d'énergie solaire hautement efficace.

Les panneaux solaires sont d'excellents appareils car ils nous permettent d'exploiter l'énergie électrique gratuite du soleil, mais les appareils actuels ne sont pas très efficaces avec leurs sorties. Comme nous le savons tous, la sortie du panneau solaire dépend directement des rayons incidents du soleil, tant que sa quasi-perpendiculaire sur celui-ci offre une bonne efficacité, qui continue de se détériorer avec les rayons obliques ou la position du soleil plongeant.

Ce qui précède est également affecté par des conditions nuageuses.

De plus, une sortie de panneau solaire est associée à des niveaux de tension incohérents qui nécessitent une régulation appropriée afin de faire fonctionner la charge qui est normalement une batterie au plomb-acide.

Les batteries au plomb ou tout type de batterie rechargeable nécessiteront une entrée correctement nominale afin de ne pas être endommagée et de se charger de manière optimale. Pour cela, nous impliquons normalement un contrôleur de chargeur entre le panneau solaire et la batterie.

Comme la tension d'un panneau solaire n'est jamais constante et diminue avec la lumière du soleil qui baisse, le courant du panneau solaire devient également plus faible à mesure que l'intensité de la lumière du soleil diminue.

Avec les conditions ci-dessus, si le panneau solaire subit directement tout type de chargement, son courant diminuerait davantage, produisant des sorties inefficaces.

En d'autres termes, l'efficacité d'un panneau est maximale lorsque sa tension est proche de la valeur nominale spécifiée. Par conséquent, à titre d'exemple, un panneau solaire 18V fonctionnera avec une efficacité maximale lorsqu'il fonctionne à 18V.

Et au cas où la lumière du soleil s'affaiblirait et que la tension ci-dessus chuterait à 16V, nous pourrions quand même la faire fonctionner avec une efficacité maximale si nous pouvions garder les 16V volts intacts et obtenir la sortie sans affecter ou diminuer cette tension.

Le graphique ci-dessous suggère pourquoi et comment un panneau solaire produit une efficacité maximale lorsqu'il est autorisé à fonctionner à sa sortie de tension circonstancielle maximale.

Quel est le point de puissance maximal ou le point de genou

Les contrôleurs de chargeur solaire ordinaires ne régulent que la tension du panneau solaire et la rendent appropriée pour charger la batterie connectée, mais ils n'effectuent pas correctement la régulation du panneau.

Les régulateurs de chargeur conventionnels qui utilisent des circuits intégrés linéaires pour les réglementations sont incapables d'empêcher le panneau solaire d'être chargé directement par la batterie connectée ou l'onduleur ou quoi que ce soit peut être connecté en tant que charge.

La situation ci-dessus a tendance à faire chuter la tension du panneau solaire en conséquence, ce qui rend son utilisation inefficace car maintenant, le panneau est restreint de produire la quantité nominale de courant à la charge.

Alors pourquoi ces chargeurs régulateurs linéaires ou PWM sont-ils incapables d'éviter le chargement du panneau solaire alors qu'ils sont extrêmement avancés, précis et corrects dans leurs opérations? Comment fonctionnent les chargeurs MPPT?

La réponse aux problèmes ci-dessus n'est nulle part abordée de manière exhaustive sur le net, j'ai donc pensé qu'il était nécessaire de fournir une explication approfondie concernant la différence entre les contrôleurs de chargeur ordinaires et le MPPT réel.

Pour en revenir à la question ci-dessus, la réponse réside dans le fait que dans les chargeurs à régulateur linéaire, la charge est directement connectée au panneau, sans étage tampon intermédiaire, ce qui entraîne un transfert et une dissipation de puissance inefficaces.

Alors que dans les pilotes MPPT, la charge est connectée via un convertisseur Buck Boost intermédiaire qui modifie efficacement les conditions de puissance de la charge en fonction de la puissance de la lumière du soleil sur le panneau, garantissant une charge minimale du panneau et une puissance maximale fournie à la charge.

Fondamentalement, les MPPT ont été développés pour garantir que la puissance d'entrée nette était toujours fournie à la charge de sortie, quelle que soit la compatibilité de la charge avec le panneau.

Comment la topologie Buck Boost aide les contrôleurs MPPT à maximiser leur efficacité

Ceci est principalement réalisé à l'aide d'une technologie de suivi SMPS Buck Boost.

Par conséquent, nous pouvons dire que c'est le Technologie Buck Boost SMPS qui forme la colonne vertébrale de toutes les conceptions MPPT et a fourni une option extrêmement efficace de configuration de la régulation de puissance et de l'alimentation des dispositifs.

Dans les contrôleurs de chargeur MPPT, la tension du panneau solaire est d'abord convertie en une tension pulsée équivalente haute fréquence.

Cette tension est appliquée au primaire d'un transformateur de ferrite compact bien dimensionné, qui génère le niveau de courant requis au niveau de son enroulement secondaire, correspondant au taux de charge spécifié de la batterie.

Cependant, la tension peut ne pas correspondre à la tension de charge de la batterie, c'est pourquoi ici un régulateur linéaire ordinaire est incorporé pour fixer correctement le niveau de tension.

Avec la configuration ci-dessus, la batterie reste complètement isolée du panneau solaire et se charge efficacement même dans des conditions météorologiques défavorables, car maintenant le panneau solaire est autorisé à fonctionner sans affecter ou diminuer sa tension instantanée disponible dans une condition donnée.

Cela aide à mettre en œuvre l'effet de suivi du point de puissance maximal prévu, qui n'est rien d'autre que de permettre au panneau de fonctionner sous une charge minimale tout en s'assurant que la charge connectée obtient la puissance complète requise pour ses performances optimales.

Il serait intéressant de savoir comment un SMPS empêche le panneau ou toute source de se charger directement par la charge.

Le secret se cache derrière l'utilisation de la technologie ferrite. Les transformateurs en ferrite sont des dispositifs magnétiques extrêmement efficaces qui saturent efficacement pour générer une conversion efficace de l'entrée à la sortie.

Prenons l'exemple d'une alimentation de transformateur à noyau de fer ordinaire de 2 ampères et d'un SMPS de 2 ampères. Si vous chargez les deux homologues avec un courant complet, c'est-à-dire avec 2 ampères, vous constaterez que la tension du noyau de fer baisse considérablement tandis que la tension SMPS ne baisse que de manière marginale ou plutôt négligeable .... c'est donc le secret de l'efficacité d'un MPPT basé sur SMPS. comparé à un contrôleur de chargeur MPPT basé sur IC linéaire.