MPPT контролер для сонячних станцій

Для того, щоб збільшити продуктивність сонячної електростанції без додавання сонячних панелей, слід застосовувати сонячний контролер зі стеженням за точкою максимальної потужності maximum power point tracking (MPPT) сонячної батареї. Такий контролер дозволяє збільшити вироблення електроенергії в порівнянні з ШІМ контролерами.

Контролери MPPT з’явилися на ринку в кінці 80-х років. Наразі їх застосування стало практично повсюдно і в майбутньому, швидше за все, всі контролери матимуть функцію стеження за ТММ сонячного модуля. Зараз на ринку з’явилися MPPT контролери з покращеною схемотехнікою, надійними електронними компонентами та керуванням за допомогою мікропроцесора.

За рахунок чого MPPT контролер підвищує вироблення сонячної електростанції?

У схемах із застосуванням простих контролерів, сонячний модуль підключається до акумулятора безпосередньо, таким чином напруга їх порівнюється. На практиці оптимальна напруга сонячної панелі майже завжди відрізняється від напруги на акумуляторі. Типовий 12В акумулятор вимагає повного заряду підтримувати напругу 14,4В протягом 2-4 годин. Ця стадія називається стадією абсорбції (насичення).

Вольт-Амперна характеристика сонячної панелі

Дивлячись на типову вольт-амперну характеристику сонячної батареї, можна побачити, що продуктивність енергії може бути збільшена, якщо контролер заряду стежитиме за точкою максимальної потужності сонячної батареї MMP.

MPPT контролер відстежує струм та напругу на сонячній батареї, перемножує їх значення та визначає найкраще поєднання значень струму та напруги, при яких потужність панелі буде максимальною. Вбудований процесор також стежить, на якій стадії заряду знаходиться акумулятор (наповнення, насичення, вирівнювання, підтримка) і на підставі цього визначає який струм повинен подаватися в акумулятори.

Точка максимальної потужності може обчислюватись різними способами. У найпростішому випадку контролер послідовно знижує напругу від холостого ходу до напруги на акумуляторі. Точка максимальної потужності буде десь у проміжку між цими значеннями.

MPPT контролер збыльшує вироблення енергії від сонячної панелі

Положення точки максимальної потужності залежить від кількох параметрів – від рівня сонячної інтенсивності, затінення сонячної панелі, температури, різнорідності модулів, що використовуються і т.д. MPPT Контролер періодично змінює значення точки від знайденої на попередній стадії в обидві сторони, і якщо потужності при цьому збільшується, він переходить на роботу в цій точці. Теоретично, при пошуку ТММ втрачається трохи енергії, але ця втрата незначна порівняно з тією додатковою енергією, яку забезпечує MPPT контролер.

Кількість додатково отриманої енергії під час використання MPPT контролера складно однозначно визначити. Основними факторами, що впливають на додатковий виробіток. є температура і рівень зарядженості акумуляторних батарей. Найбільша добавка до вироблення буде за низьких температур модуля і розряджених батарей.

Точка максимальної потужності сонячної батареї за різних температур модуля

На малюнку показано, як може змінюватися напруга в точці максимальної потужності за різних температур сонячної панелі. Чим гарячіший сонячний модуль, тим менша напруга на ньому і, відповідно, вироблення енергії сонячною батареєю знижується. У якісь моменти точка максимальної потужності може бути нижчою за напругу на акумуляторі, і в цьому випадку ви не отримаєте жодного виграшу у виробленні енергії в порівнянні з ШИМ контролером. Такий самий вплив має і часткове затінення сонячної батареї.

Тому зазвичай при використанні MPPT контролерів необхідно комутувати сонячні батареї на вищу напругу. Більшість контролерів може відстежувати точку максимальної потужності достатньо в широких межах. Таке рішення також дозволить підвищити виробництво енергії сонячною батареєю при знижених освітленнях. Однак, не потрібно робити занадто велику різницю між вхідною та вихідною напругою, інакше ККД контролера падає.

Передумови застосування MPPT контролера

Поточна ціна MPPT контролерів дозволяє ефективно застосовувати їх при потужності модулів від 200 Вт. Або якщо напруга сонячного модуля нестандартна. Це дозволить збільшити вироблення фотоелектричної системи без додавання фотоелектричних модулів. На даний момент на ринку представлені MPPT контролери, що мають кілька MPPT входів для оптимізації полів сонячної станції, що мають різне орієнтування щодо півдня. Слід зазначити, що всі сучасні мережеві та гібридні фотоелектричні інвертори використовують спостереження за точкою максимальної потужності сонячних батарей.