Noções básicas sobre o carregador solar MPPT

Aqui, tentamos entender o conceito real do circuito dos controladores de carregador solar MPPt e aprender como esses dispositivos funcionam.

O que é MPPT?

MPPT significa Maximum Power Point Tracking, um conceito de carregador especificamente projetado e projetado para adquirir um uso altamente eficiente da energia solar.

Os painéis solares são excelentes dispositivos, pois nos permitem tirar proveito da energia elétrica livre do sol; no entanto, os dispositivos atuais não são muito eficientes com suas saídas. Como todos sabemos, a saída do painel solar depende diretamente dos raios incidentes do sol, desde que seja quase perpendicular, oferece boa eficiência, que continua a deteriorar-se com os raios inclinados ou a posição do sol.

O exposto acima também é afetado com condições nubladas.

Além disso, a saída de um painel solar está associada a níveis de tensão inconsistentes que precisam de regulamentação adequada para operar a carga, que normalmente é uma bateria de chumbo-ácido.

As baterias de chumbo-ácido ou qualquer tipo de bateria recarregável exigirão uma entrada de capacidade adequada para que não sejam danificadas e tenham uma carga ideal. Para isso, geralmente envolvemos um controlador de carregador entre o painel solar e a bateria.

Como a tensão de um painel solar nunca é constante e diminui com a queda da luz solar, a corrente do painel solar também diminui à medida que a intensidade da luz solar diminui.

Sob as condições acima, se o painel solar sofrer algum tipo de carga diretamente, sua corrente cairá ainda mais, produzindo resultados ineficientes.

Em outras palavras, a eficiência de um painel é máxima quando sua tensão está próxima do valor nominal especificado. Portanto, como exemplo, um painel solar de 18V funcionará com a máxima eficiência ao operar em 18V.

E caso a luz do sol enfraqueça e a tensão acima caia para 16V, ainda poderíamos operá-la com eficiência máxima se pudéssemos manter os 16V volts intactos e ignorar a saída sem afetar ou diminuir essa tensão.

O gráfico a seguir sugere por que e como um painel solar produz eficiência máxima quando é permitido operar com sua saída de tensão circunstancial máxima.

Qual é o ponto de potência máximo ou ponto de joelho?

Os controladores comuns de carregador solar regulam apenas a voltagem do painel solar e o tornam adequado para carregar a bateria conectada; no entanto, eles não executam a regulação do painel corretamente.

O regulador de carregador convencional que emprega circuitos lineares integrados para escurecer não pode impedir que o painel solar seja carregado diretamente com a bateria ou o inversor conectado ou o que estiver conectado como carga.

A situação acima tende a diminuir a tensão do painel solar, o que torna seu uso ineficiente porque agora o painel não pode produzir a quantidade nominal de corrente para a carga.

Então, por que esses carregadores reguladores lineares ou PWMs não conseguem evitar o carregamento do painel solar, apesar de serem extremamente avançados, precisos e corretos em suas operações? Como funcionam os carregadores MPPT reais?

A resposta para os problemas acima não é amplamente abordada na rede; portanto, pensei que era necessário fornecer uma explicação detalhada sobre a diferença entre os drivers de carregador normais e o MPPT real.

Voltando à pergunta anterior, a resposta está no fato de que, nos carregadores de regulação linear, a carga está diretamente conectada ao painel, sem um estágio intermediário de amortecimento, o que causa transferência e dissipação de energia ineficientes.

Enquanto nos controladores MPPT, a carga é conectada através de um conversor Buck Boost intermediário que altera com eficiência as condições de energia da carga, dependendo da energia da luz solar no painel, garantindo carga mínima do painel e entrega máxima de energia para a carga.

Basicamente, os MPPTs foram desenvolvidos para garantir que a energia líquida de entrada fosse constantemente fornecida à carga de saída, independentemente da compatibilidade da carga com o painel.

Como o Buck Boost Topology ajuda os controladores MPPT a maximizar a eficiência

Isso é realizado principalmente com a ajuda da tecnologia de rastreamento SMPS buck boost.

Então, podemos dizer que é o Tecnologia SMPS Buck Boost Isso forma a espinha dorsal de todos os projetos de MPPT e forneceu uma opção extremamente eficiente de configurar dispositivos de regulação e fornecimento de energia.

Nos controladores de carregador MPPT, a tensão do painel solar é primeiro convertida em uma tensão pulsante de alta frequência equivalente.

Essa tensão é aplicada ao primário de um transformador de ferrite compacto bem dimensionado, que gera o nível de corrente necessário em seu enrolamento secundário, que corresponde à taxa de carga especificada da bateria.

No entanto, a tensão pode não corresponder à tensão de carga da bateria; portanto, um regulador linear comum é incorporado aqui para definir o nível de tensão corretamente.

Com a configuração acima, a bateria permanece completamente isolada do painel solar e é carregada com eficiência, mesmo em condições climáticas adversas, já que o painel solar agora pode operar sem afetar ou reduzir a tensão instantânea disponível em qualquer condição.

Isso ajuda a implementar o efeito de rastreamento previsto do ponto máximo de energia, que nada mais é do que permitir que o painel opere com uma carga mínima, garantindo que a carga conectada obtenha a potência total necessária para seu desempenho ideal.

Seria interessante saber como um SMPS impede que o painel ou qualquer fonte seja carregada diretamente pela carga.

O segredo está por trás do uso da tecnologia de ferrite. Os transformadores de ferrite são dispositivos magnéticos extremamente eficientes que saturam efetivamente para gerar uma conversão eficiente de entrada para saída.

Tomemos o exemplo de uma fonte de alimentação de transformador de núcleo de ferro de 2 A e um SMPS de 2 A. Se você carregar as duas contrapartes com corrente total de 2 amperes, descobrirá que a tensão do núcleo de ferro cai substancialmente, enquanto a tensão do SMPS cai apenas de forma marginal ou insignificante … então esse é o segredo por trás da eficácia de um MPPT baseado em SMPS comparado a um driver de MPPT linear baseado em IC.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

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Veja na FONTE até ser revisado o post.

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