MPPTソーラーコントローラーの中心原理は何ですか?? |デムダ

5月 19, 2023

MPPT ソーラーコントローラーは、従来のソーラー充電および放電コントローラーのアップグレードされた製品です。 MPPT コントローラーの中心原理は、最大電力点追跡です。ソーラーパネルの出力電圧をリアルタイムで検出し、最大 VI 値を追跡し、システムが最大出力でバッテリーを充電できるようにします。 MPPT コントローラーは太陽光発電システムの頭脳であり、ソーラーパネル、バッテリー、負荷の動作を調整します。

太陽電池が出力できる最大電力と環境との関係は複雑です。形状係数は、太陽電池の最大電力と開放電圧 Voc と短絡電流 Isc の積の比として定義されます。ほとんどのアプリケーションでは、FF、Voc、および Isc を使用して、一般的な条件下での太陽電池の電気特性を近似できます。

特定の動作条件下では、バッテリーには動作点があり、その電流 (I) と電圧 (V) の積 (電力) が最大値になります。この値は比抵抗に対応し、オームの法則によれば、V / I に等しくなります。電力は、P = V * I を使用して計算できます。太陽電池の主な用途範囲では、太陽電池は定電流源として近似できます。ただし、太陽電池の電圧と電流の間には、指数関数に似た関数があります。基本的な回路と微積分理論によれば、I-V 曲線の傾き (dI/dV) と I/V の比が等しく、符号が反対のとき、dP/dV = 0 のとき、出力電力は最大値になります。この位置は最大電力点 (MPP) であり、曲線の変曲点に対応します。

太陽電池の負荷抵抗が上記の逆数である R = V/I であれば、太陽電池から最大の電力を出力できます。この値は、太陽電池の「特性インピーダンス」とも呼ばれ、太陽光、温度、太陽電池の寿命に関連する動的な値です。抵抗がこの値より小さいか大きい場合、抽出される電力は最大電力未満になるため、太陽電池は最も理想的で効率的な条件下では動作しません。最大電力点追跡では、いくつかの異なる制御抵抗またはロジックを使用して最大電力点を見つけ、コンバータが太陽電池から最大電力を抽出できるようにします。

バッテリーを充電するには、ソーラーパネルの出力電圧がバッテリーの現在の電圧を超える必要があります。ソーラーパネルの電圧がバッテリーの電圧より低い場合、出力電流は0に近くなります。そのため、安全上の理由から、ソーラーパネルのピーク電圧(Vpp)は製造時に約17Vに設定されています。、周囲温度 25°C の標準設定で。天候が非常に暑い場合、ソーラーパネルのピーク電圧 Vpp は約 15V に低下しますが、寒い天候では、太陽エネルギーのピーク電圧 Vpp は 18V に達することがあります。

次に、MPPT ソーラーコントローラーと従来のソーラーコントローラーの違いを比較してみましょう。従来のソーラー充電および放電コントローラーは、手動ギアボックスのようなものです。エンジン回転数が上昇すると、それに応じてギアボックスのギア位置も上がらないと、必然的に車速に影響を及ぼします。ただし、MPPT ソーラーコントローラーの場合、充電パラメーターは工場出荷前に設定されます。つまり、MPPTコントローラーはソーラーパネルの最大電力点をリアルタイムで追跡することができ、それによってソーラーパネルの効率を最大限に発揮することができます。電圧が高いほど、最大電力追従により多くの電力を出力できるため、充電効率が向上します。理論上、MPPT コントローラーを使用した太陽光発電システムは従来のコントローラーよりも効率が 50% 向上しますが、実際のテストによれば、環境の影響やさまざまなエネルギー損失により、最終効率は 20% ～ 30% 向上する可能性もあります。。

この意味で、MPPT ソーラー充電コントローラーは最終的に従来のソーラーコントローラーに取って代わることになります。

MPPT コントローラーの主な機能は、主回路の DC 電圧と出力電流を検出し、太陽電池アレイの出力電力を計算し、最大電力点の追跡を実現することです。外乱抵抗ＲとＭＯＳＦＥＴは直列に接続されている。出力電圧が基本的に安定している条件下では、MOSFETのデューティ比を変えることで抵抗に流れる平均電流が変化し、電流外乱が発生します。同時に、太陽電池の出力電流と出力電圧も変化します。擾乱前後の太陽電池の出力電力と電圧の変化を測定することで、次の擾乱方向を決定します。妨害の方向が正しい場合、ソーラーパネルの出力電力が増加し、次の周期でも同じ方向に妨害が続きます。そうでない場合は、反対方向に妨害します。このようにして擾乱と観測を繰り返し、太陽光パネルの出力が最大電力点に達するようにする。

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