Il regolatore solare MPPT è un prodotto aggiornato del tradizionale regolatore di carica e scarica solare. Il principio fondamentale del controller MPPT è il monitoraggio del punto di massima potenza. Può rilevare la tensione di uscita dei pannelli solari in tempo reale, tracciare il valore VI massimo e far caricare al sistema la batteria alla massima potenza. Il controller MPPT è il cervello del sistema fotovoltaico, coordinando il lavoro di pannelli solari, batterie e carichi.

La relazione tra la massima potenza che le celle solari possono produrre e l'ambiente è complessa. Il fattore di forma è definito come il rapporto tra la potenza massima della cella solare e il prodotto della tensione a circuito aperto Voc e la corrente di corto circuito Isc. Nella maggior parte delle applicazioni, FF, Voc e Isc possono essere utilizzati per approssimare le caratteristiche elettriche della cella fotovoltaica in condizioni generali.

In determinate condizioni operative, la batteria avrà un punto di lavoro e il prodotto della sua corrente (I) e tensione (V) (energia elettrica) sarà il valore massimo. Questo valore corrisponde a una resistenza specifica, che secondo la legge di Ohm è uguale a V / I. La potenza può essere calcolata utilizzando P = V * I. Nel campo di applicazione principale delle celle fotovoltaiche, possono essere approssimate come sorgenti di corrente costante. Tuttavia, tra la tensione e la corrente della cella fotovoltaica esiste una funzione simile ad una funzione esponenziale. Secondo la teoria dei circuiti e del calcolo di base, quando la pendenza della curva I-V (dI/dV) e il rapporto I/V sono uguali, di segno opposto, dP/dV = 0, la potenza di uscita è il valore massimo. Questa posizione è il punto di massima potenza (MPP), corrispondente al punto di flesso della curva.

Se la resistenza di carico di una cella solare è R = V/I, che è il reciproco del valore di cui sopra, può emettere la massima potenza dalla cella solare. A volte, questo valore è anche chiamato "impedenza caratteristica" della cella solare, che è un valore dinamico correlato alla luce solare, alla temperatura e alla durata della cella solare. Se la resistenza è inferiore o superiore a questo valore, la potenza estratta sarà inferiore alla potenza massima, quindi la cella solare non funzionerà nelle condizioni più ideali ed efficienti. L'inseguimento del punto di massima potenza utilizza diversi resistori di controllo o logica per trovare il punto di massima potenza, consentendo al convertitore di estrarre la massima potenza dalla cella solare.

Per caricare la batteria, la tensione di uscita del pannello solare deve superare la tensione attuale della batteria. Se la tensione del pannello solare è inferiore alla tensione della batteria, la corrente di uscita sarà vicina a 0. Pertanto, per motivi di sicurezza, la tensione di picco (Vpp) del pannello solare è impostata a circa 17 V quando viene prodotto , con impostazione standard quando la temperatura ambiente è di 25°C. Quando fa molto caldo, la tensione di picco Vpp del pannello solare scende a circa 15V, ma quando fa freddo, la tensione di picco Vpp dell'energia solare può raggiungere i 18V.

Ora confrontiamo le differenze tra il controller solare MPPT e il controller solare tradizionale. I tradizionali controller di carica e scarica solare sono come i cambi manuali. Quando la velocità del motore aumenta, se la posizione della marcia del cambio non aumenta di conseguenza, influirà inevitabilmente sulla velocità del veicolo. Tuttavia, per i regolatori solari MPPT, i parametri di carica vengono impostati prima di lasciare la fabbrica. Vale a dire, il controller MPPT può tracciare il punto di massima potenza del pannello solare in tempo reale, esercitando così la massima efficienza del pannello solare. Maggiore è la tensione, maggiore è la potenza che può essere emessa attraverso il monitoraggio della massima potenza, migliorando così l'efficienza di ricarica. In teoria, il sistema di generazione di energia solare che utilizza i controller MPPT sarà più efficiente del 50% rispetto ai controller tradizionali, ma secondo i nostri test effettivi, a causa delle influenze ambientali e delle varie perdite di energia, l'efficienza finale può anche essere aumentata del 20% -30% .

In questo senso, il regolatore di carica solare MPPT sostituirà definitivamente il regolatore solare tradizionale.

La funzione principale del controller MPPT è rilevare la tensione CC e la corrente di uscita del circuito principale, calcolare la potenza di uscita dell'array solare e realizzare l'inseguimento del punto di massima potenza. Il resistore di disturbo R e il MOSFET sono collegati in serie. A condizione che la tensione di uscita sia sostanzialmente stabile, modificando il rapporto di lavoro del MOSFET, è possibile modificare la corrente media attraverso il resistore, generando così un disturbo di corrente. Allo stesso tempo, cambieranno anche la corrente e la tensione di uscita della cella fotovoltaica. Misurando la variazione della potenza e della tensione di uscita della cella fotovoltaica prima e dopo il disturbo, viene determinata la successiva direzione del disturbo. Quando la direzione del disturbo è corretta, la potenza di uscita del pannello solare aumenta e il periodo successivo continua a disturbare nella stessa direzione. Altrimenti, disturba nella direzione opposta. In questo modo, il disturbo e l'osservazione vengono ripetuti per fare in modo che l'uscita del pannello solare raggiunga il punto di massima potenza.

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