¿Qué es el controlador de carga solar? Trabajar con tecnología MPPT

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La cantidad de energía eléctrica requerida está aumentando rápidamente con el crecimiento de la población y el desarrollo tecnológico. Hay formas de generando energía eléctrica utilizando fuentes de energía renovables y no renovables. Múltiples ventajas de la energía solar son los factores clave detrás del uso de la energía solar para diversos fines. Se puede utilizar para generar energía eléctrica con la ayuda de paneles solares y para almacenar la energía eléctrica cargando las baterías o alimentando cargas. La tecnología de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es el método más eficiente entre varios controladores de carga solar, como controles simples de 1 o 2 etapas, control PWM y controlador de carga MPPT.

Controlador de carga solar

Controlador de carga solar



¿Qué es el controlador de carga solar?

Considere principalmente un controlador de carga solar que no sea MPPT y no se confunda con el panel solar de seguimiento solar y el controlador de carga solar. los panel solar de seguimiento solar se utiliza para rastrear el sol montando el panel solar en una placa de motor de modo que se pueda utilizar la máxima energía solar durante el día. Mediante el uso de este sistema de paneles solares de seguimiento solar, podemos aumentar la producción en un 15% en invierno y un 35% en verano. La figura de golpe muestra el diagrama de bloques del panel solar de seguimiento solar que consta de un panel solar simulado, un circuito de suministro de energía, un microcontrolador para controlar el controlador ULN2003A y un motor paso a paso para rotar el panel solar.


Diagrama de bloques del panel solar de seguimiento solar de Edgefxkits.com

Diagrama de bloques del panel solar de seguimiento solar de Edgefxkits.com



El diagrama de bloques del controlador de carga solar consta de diferentes bloques: el panel solar que produce energía eléctrica usando energía solar una carga para encender y apagar la carga un interruptor de carga para conectar o desconectar la carga un indicador para propósitos de indicación batería para almacenar energía y un comparador para comparar y generar señales de control . El controlador de carga del panel solar está controlado por un mecanismo de carga para proteger las baterías de condiciones de baja carga, sobrecarga y descarga profunda. Se utiliza un conjunto de LED verde y rojo para indicar la condición de carga completa y la condición de descarga por debajo o por encima o profunda, respectivamente. En caso de indicación de LED rojos, el circuito del controlador de carga solar consta de MOSFET, que se utiliza como interruptor semiconductor de potencia para apagar la carga durante una sobrecarga o una condición de batería baja.

Diagrama de bloques del controlador de carga solar de Edgefxkits.com

Diagrama de bloques del controlador de carga solar de Edgefxkits.com

¿Por qué utilizamos la tecnología MPPT?

Aquí, aunque un controlador de carga solar que no sea MPPT puede facilitar la protección de las baterías de condiciones de carga no deseadas, no puede aumentar la eficiencia del sistema. Generalmente, los paneles fotovoltaicos están construidos para 12V y se utilizan para poner la salida en el rango de 16 a 18V. Pero el valor real de las baterías de 12 V está en el rango de 10,5 a 12,7 V según el estado de la carga. Considere un panel solar de 130 vatios a un voltaje y corriente particulares, suponga que la corriente nominal es de 7,39 amperios a 17,6 voltios.

Comparación entre la tecnología convencional y MPPT

Comparación entre la tecnología convencional y MPPT

Si conectamos este panel solar de 130 vatios a una batería usando un controlador de carga solar que no sea MPPT, entonces podemos obtener una potencia que es igual al producto de la corriente del panel solar: 7,4 amperios y el voltaje de la batería: 12 voltios, y es de aproximadamente 88,8 vatios. Así, obtenemos una pérdida de 41 vatios (130-88,8 = 41,2 aproximadamente), esto se debe a una mala correspondencia entre el panel solar y la batería. Por lo tanto, si usamos el controlador de carga solar MPPT, podemos aumentar la ganancia de energía entre un 20 y un 45%, pero principalmente debemos conocer la tecnología MPPT, que se utiliza en el controlador de carga del panel solar.

Controlador de carga solar MPPT

La tecnología MPPT suele ser un seguimiento electrónico digital que rastrea y compara el voltaje de la batería con el voltaje del panel solar, de modo que se pueda calcular la mejor potencia a la que se puede cargar la batería mediante un panel solar. Tenga en cuenta que mientras se carga la batería se consideran los amperios. Por lo tanto, para obtener el máximo de amperios en la batería, el voltaje comparado se convierte en su mejor voltaje utilizando la tecnología MPPT moderna que tiene una eficiencia de conversión del 93 al 97%.


Funcionamiento del controlador de carga solar MPPT

El voltaje del panel solar de 17,6 V a 7,6 A se reduce mediante MPPT para que coincida con la batería de 12 V. Por lo tanto, la batería obtiene 12 V a 10,8 A, lo que hace que la potencia total sea casi igual a 130 W. Para cargar la batería, un alto voltaje ayuda a forzar la entrada de corriente. De hecho, prácticamente, la salida del controlador de carga solar MPPT varía continuamente para obtener el máximo de amperios en la batería.

El rastreador de puntos de energía es un convertidor de CC a CC de alta frecuencia que toma la entrada de CC de los paneles solares, luego convierte la CC en CA de alta frecuencia y, nuevamente, la CA se convertirá nuevamente en un voltaje CC diferente y una corriente para coincidir con precisión con la baterías y paneles. Generalmente, los MPPT operan a una frecuencia que varía entre 20 y 80 kHz (rango de frecuencia de audio muy alto). Por lo tanto, se pueden utilizar transformadores de muy alta eficiencia y componentes pequeños para diseñar estos circuitos de alta frecuencia.

Funcionamiento del controlador de carga solar MPPT

Funcionamiento del controlador de carga solar MPPT

Los MPPT lineales o no digitales son fáciles y económicos de construir en comparación con los MPPT digitales. Pero, al usar los MPPT lineales, aunque la eficiencia mejora un poco, la eficiencia general varía en un amplio rango ya que los MPPT lineales pierden su seguimiento en algunos casos. Por ejemplo, si una nube pasa sobre el circuito MPPT lineal, el circuito lineal tarda más en buscar el siguiente mejor punto.

Características principales del controlador de carga solar MPPT

  • El controlador de carga solar MPPT se utiliza para corregir y detectar variaciones en las características de corriente-voltaje del panel solar y como se muestra en la figura anterior.
  • Es necesario que cualquier sistema de energía solar requerido extraiga una potencia máxima del módulo fotovoltaico, ya que obliga al módulo fotovoltaico a operar a un voltaje cercano al punto de máxima potencia para extraer la máxima potencia disponible.
  • Al usar el controlador de carga solar MPPT, podemos usar un panel solar con una salida de voltaje mayor que el voltaje de funcionamiento del sistema de batería.
  • La complejidad del sistema se puede reducir utilizando el controlador de carga solar MPPT, ya que tiene una alta eficiencia.
  • Se puede aplicar para su uso con múltiples fuentes de energía, como turbinas de agua o turbinas de energía eólica, etc. La potencia de salida del panel solar se utiliza para controlar Convertidor DC-DC directamente.

Controlador de carga solar MPPT integrado con controlador LED

La tendencia reciente en la iluminación y la iluminación utiliza con frecuencia LEDs de alto brillo que tienen una larga vida útil con bajo costo de mantenimiento y alta eficiencia, pero requieren un controlador de potencia para mantener una corriente constante. Esto puede facilitarse mediante un convertidor elevador o reductor CC-CC. La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de un controlador de carga solar de seguimiento del punto de máxima potencia integrado y un controlador LED construido en dispositivos de sistema programable en chip (PSoC), controladores, controladores, periféricos analógicos y digitales que se utilizan para medir, acondicionar y controlar la señal. .

Controlador de carga solar MPPT integrado con controlador LED

Controlador de carga solar MPPT integrado con controlador LED

La tecnología MPPT es flexible y fuerte al tomar voltaje y corriente del panel solar para buscar la potencia máxima ajustando las señales de control para operar el panel solar en su potencia máxima. La señal de control generada desde el PSoC se utiliza para impulsar un convertidor buck síncrono que convierte la energía del panel solar en cargar la batería. El sistema también se utiliza para controlar la carga de la batería LED de proceso y unidad.

Esperamos que este artículo haya proporcionado una breve descripción del controlador de carga solar avanzado que utiliza tecnología MPPT. Para obtener más información sobre los controladores del cargador solar y su funcionamiento detallado, puede contactarnos publicando sus consultas en la sección de comentarios a continuación.

Créditos fotográficos:

  • Funcionamiento del controlador de carga solar MPPT por weiku
  • Controlador de carga solar MPPT integrado con controlador LED de powerdesign