La quantità di energia elettrica richiesta sta aumentando rapidamente con la crescita della popolazione e lo sviluppo tecnologico. Ci sono modi per generazione di energia elettrica utilizzo di fonti energetiche rinnovabili e non. Molteplici vantaggi dell'energia solare sono i fattori chiave alla base dell'utilizzo dell'energia solare per vari scopi. Può essere utilizzato per generare energia elettrica con l'ausilio di pannelli solari e per immagazzinare l'energia elettrica caricando le batterie o alimentando i carichi. La tecnologia Maximum Power Point Tracking (MPPT) è il metodo più efficiente tra i vari regolatori di carica solare come semplici controlli a 1 o 2 stadi, controllo PWM e regolatore di carica MPPT.

Regolatore di carica solare

Cos'è il regolatore di carica solare

Considera principalmente un regolatore di carica solare non MPPT e non confonderti con il pannello solare a tracciamento solare e il regolatore di carica solare. Il pannello solare di inseguimento del sole viene utilizzato per inseguire il sole montando il pannello solare su una scheda motore in modo tale che durante il giorno sia possibile utilizzare la massima energia solare. Utilizzando questo sistema di pannelli solari con inseguimento solare, possiamo aumentare la produzione del 15% in inverno e del 35% in estate. La figura mostra lo schema a blocchi del pannello solare a inseguimento solare che consiste in un pannello solare fittizio, un circuito di alimentazione, un microcontrollore per il controllo del driver ULN2003A e un motore passo-passo per la rotazione del pannello solare.

Diagramma a blocchi del pannello solare di rilevamento del sole di Edgefxkits.com

Lo schema a blocchi di regolatore di carica solare è costituito da diversi blocchi: il pannello solare che produce energia elettrica utilizzando l'energia solare una carica per accendere e spegnere la carica un interruttore di carico per collegare o scollegare il carico un indicatore a scopo di indicazione batteria per immagazzinare energia e un comparatore per confrontare e generare segnali di controllo . Il regolatore di carica del pannello solare è controllato da un meccanismo di carica per proteggere le batterie da condizioni di sotto carica, sovraccarico e scarica profonda. Una serie di LED verdi e rossi viene utilizzata per indicare rispettivamente la condizione di carica completa e la condizione di scarica insufficiente o eccessiva o profonda. In caso di indicazione dei LED rossi, il circuito del regolatore di carica solare è costituito da MOSFET, che viene utilizzato come interruttore a semiconduttore di potenza per spegnere il carico durante un sovraccarico o una condizione di batteria scarica.

Diagramma a blocchi del regolatore di carica solare di Edgefxkits.com

Perché utilizziamo la tecnologia MPPT?

Qui anche se un regolatore di carica solare non MPPT può facilitare la protezione delle batterie da condizioni di carica indesiderate, ma non è in grado di aumentare l'efficienza del sistema. Generalmente i pannelli fotovoltaici sono costruiti per 12V e vengono utilizzati per mettere l'uscita nella gamma da 16 a 18V. Ma il valore effettivo delle batterie da 12 V è compreso tra 10,5 e 12,7 V in base allo stato di carica. Considera un pannello solare da 130 watt con una tensione e una corrente particolari, supponiamo che la corrente nominale sia 7,39 ampere a 17,6 volt.

Confronto tra tecnologia convenzionale e MPPT

Se colleghiamo questo pannello solare da 130 watt a una batteria utilizzando un regolatore di carica solare non MPPT, allora possiamo ottenere una potenza che è uguale al prodotto della corrente del pannello solare: 7,4 ampere e tensione della batteria: 12 volt, ed è di circa 88,8 watt. Pertanto, otteniamo una perdita di 41 watt (130-88,8 = 41,2 circa), ciò è dovuto a una scarsa corrispondenza tra il pannello solare e la batteria. Quindi, se utilizziamo il regolatore di carica solare MPPT, possiamo aumentare il guadagno di potenza dal 20 al 45%, ma principalmente dobbiamo conoscere la tecnologia MPPT, che viene utilizzata nel regolatore di carica del pannello solare.

Regolatore di carica solare MPPT

La tecnologia MPPT è solitamente un tracciamento elettronico digitale che traccia e confronta la tensione della batteria con la tensione del pannello solare in modo tale da poter calcolare la migliore potenza alla quale la batteria può essere caricata utilizzando il pannello solare. Si noti che durante la carica della batteria vengono considerati gli ampere. Quindi, per ottenere i massimi ampere nella batteria, la tensione confrontata viene convertita nella sua tensione migliore utilizzando la moderna tecnologia MPPT con un'efficienza di conversione dal 93 al 97%.

“la loro luce per la visione notturna ”

Funzionamento del regolatore di carica solare MPPT

La tensione del pannello solare 17,6 V a 7,6 A viene convertita dall'MPPT per adattarsi alla batteria da 12V. Pertanto, la batteria riceve 12 V a 10,8 A, rendendo la potenza totale quasi pari a 130 W. Per caricare la batteria un alto voltaggio aiuta a forzare la corrente. Infatti, in pratica, l'uscita del regolatore di carica solare MPPT varia continuamente per ottenere i massimi ampere nella batteria.

Il tracker del punto di alimentazione è un convertitore da CC a CC ad alta frequenza che prende l'ingresso CC dai pannelli solari, quindi converte la CC in CA ad alta frequenza e, ancora una volta, la CA verrà riconvertita in una diversa tensione CC e una corrente per abbinare accuratamente la batterie e pannelli. Generalmente gli MPPT funzionano a frequenze comprese tra 20 e 80 kHz (gamma di frequenze audio molto elevate). Quindi, trasformatori ad altissima efficienza e piccoli componenti possono essere utilizzati per progettare questi circuiti ad alta frequenza.

Funzionamento del regolatore di carica solare MPPT

Gli MPPT non digitali o lineari sono facili ed economici da costruire rispetto agli MPPT digitali. Tuttavia, durante l'utilizzo degli MPPT lineari, anche se l'efficienza migliora leggermente, ma l'efficienza complessiva varia in un ampio intervallo poiché in alcuni casi gli MPPT lineari perdono il tracciamento. Ad esempio, se una nuvola passa sul circuito MPPT lineare, il circuito lineare impiega più tempo per cercare il punto migliore successivo.

Principali caratteristiche del regolatore di carica solare MPPT

Il regolatore di carica solare MPPT viene utilizzato per correggere e rilevare variazioni nelle caratteristiche di corrente-tensione del pannello solare e come mostrato nella figura sopra.
È necessario per qualsiasi sistema di energia solare richiesto per estrarre una potenza massima dal modulo fotovoltaico in quanto forza il modulo fotovoltaico a funzionare a una tensione vicina al punto di massima potenza con la massima potenza disponibile.
Utilizzando il regolatore di carica solare MPPT, possiamo utilizzare un pannello solare con una tensione di uscita maggiore della tensione di esercizio del sistema della batteria.
La complessità del sistema può essere ridotta utilizzando il regolatore di carica solare MPPT poiché ha un'elevata efficienza.
Può essere applicato per l'utilizzo con più fonti di energia come turbine idrauliche o turbine eoliche e così via. La potenza di uscita del pannello solare viene utilizzata per il controllo Convertitore DC-DC direttamente.

Regolatore di carica solare MPPT integrato con driver LED

La tendenza recente nell'illuminazione e nell'illuminazione usa frequentemente LED ad alta luminosità che hanno una lunga durata con bassi costi di manutenzione e alta efficienza, ma richiedono un driver di potenza per mantenere una corrente costante. Ciò può essere facilitato da un convertitore step-up o step-down DC-DC. La figura seguente mostra lo schema a blocchi di un controller di carica solare con rilevamento del punto di massima potenza integrato e driver LED costruito su dispositivi PSoC (Programmable System on Chip), controller, driver, periferiche analogiche e digitali utilizzate per misurare, condizionare e controllare il segnale .

Regolatore di carica solare MPPT integrato con driver LED

La tecnologia MPPT è flessibile e forte nel prendere la tensione e la corrente dal pannello solare per cercare la potenza di picco regolando i segnali di controllo per far funzionare il pannello solare alla sua potenza di picco. Il segnale di controllo generato dal PSoC viene utilizzato nella guida a convertitore buck sincrono che converte la potenza del pannello solare per caricare la batteria. Il sistema è utilizzato anche per controllare la carica della batteria LED di processo e di azionamento.

Ci auguriamo che questo articolo abbia fornito un breve resoconto del regolatore di carica solare avanzato che utilizza la tecnologia MPPT. Per ulteriori informazioni sui controller del caricatore solare e sul loro funzionamento dettagliato, puoi contattarci inviando le tue domande nella sezione commenti qui sotto.

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