A quantidade de energia elétrica necessária está aumentando rapidamente com o crescimento da população e o desenvolvimento da tecnologia. Existem maneiras de gerando energia elétrica utilizando fontes de energia renováveis e não renováveis. Múltiplas vantagens da energia solar são os principais fatores por trás do uso de energia solar para diversos fins. Ele pode ser usado para gerar energia elétrica com a ajuda de painéis solares e para armazenar a energia elétrica carregando as baterias ou alimentando cargas. A tecnologia de Rastreamento de Ponto de Potência Máxima (MPPT) é o método mais eficiente entre vários controladores de carregamento solar, como controles simples de 1 ou 2 estágios, controle PWM e controlador de carregamento MPPT.
Controlador de carga solar
O que é controlador de carga solar
Considere principalmente um controlador de carga solar não MPPT e não se confunda com painel solar de rastreamento solar e controlador de carga solar. O painel solar de rastreamento solar é usado para rastrear o sol montando o painel solar em uma placa do motor de forma que a energia solar máxima possa ser usada durante o dia. Ao usar este sistema de painel solar de rastreamento solar, podemos aumentar a produção em 15% no inverno e 35% no verão. A figura do sopro mostra o diagrama de blocos do painel solar de rastreamento do sol que consiste em um painel solar fictício, um circuito de alimentação, um microcontrolador para controlar o driver ULN2003A e o motor de passo para girar o painel solar.
Diagrama de blocos do painel solar de rastreamento do sol por Edgefxkits.com
O diagrama de blocos do controlador de carga solar consiste em blocos diferentes: o painel solar que produz energia elétrica usando energia solar um carregamento para ligar e desligar o carregamento um interruptor de carga para conectar ou desconectar a carga um indicador para fins de indicação bateria para armazenar energia e um comparador para comparar e gerar sinais de controle . O controlador de carregamento do painel solar é controlado por um mecanismo de carregamento para proteger as baterias de condições de sob carga, sobrecarga e descarga profunda. Um conjunto de LEDs verdes e vermelhos são usados para indicar a condição de carga total e condição de descarga insuficiente ou excessiva ou profunda, respectivamente. No caso de indicação de LEDs vermelhos, o circuito controlador de carga solar consiste em MOSFET, que é usado como interruptor semicondutor de energia para desligar a carga durante uma sobrecarga ou condição de bateria fraca.
Diagrama de blocos do controlador de carga solar por Edgefxkits.com
Por que usamos a tecnologia MPPT?
Aqui, embora um controlador de carregamento solar não MPPT possa facilitar a proteção das baterias contra condições de carregamento indesejadas, não é capaz de aumentar a eficiência do sistema. Geralmente os painéis fotovoltaicos são construídos para 12V e são usados para colocar a saída na faixa de 16 a 18V. Mas o valor real das baterias de 12 V está na faixa de 10,5 a 12,7 V com base no estado da carga. Considere um painel solar de 130 watts com uma tensão e corrente específicas, suponha que a corrente seja de 7,39 amperes a 17,6 volts.
Comparação entre a tecnologia convencional e MPPT
Se conectarmos este painel solar de 130 watts a uma bateria usando um controlador de carga solar não MPPT, então podemos obter uma potência que é igual ao produto da corrente do painel solar: 7,4 amperes e tensão da bateria: 12 volts, e tem cerca de 88,8 watts. Assim, obtemos uma perda de 41 watts (130-88,8 = 41,2 aproximadamente), isto é devido a uma má combinação entre o painel solar e a bateria. Portanto, se usarmos o controlador de carregamento solar MPPT, podemos aumentar o ganho de energia em 20 a 45%, mas principalmente devemos conhecer a tecnologia MPPT, que é usada no controlador de carregamento do painel solar.
MPPT Solar Charge Controller
A tecnologia MPPT é geralmente um rastreamento eletrônico digital que rastreia e compara a tensão da bateria com a tensão do painel solar, de modo que a melhor potência na qual a bateria pode ser carregada usando o painel solar pode ser determinada. Observe que ao carregar a bateria, os amperes são considerados. Assim, para obter amperes máximos na bateria, a tensão comparada é convertida em sua melhor tensão usando a tecnologia MPPT moderna com eficiência de conversão de 93 a 97%.
Funcionamento do controlador de carga solar MPPT
A tensão do painel solar de 17,6 V a 7,6 A é convertida para baixo pelo MPPT para corresponder à bateria de 12 V. Assim, a bateria atinge 12V a 10,8A tornando a potência total quase igual a 130W. Para carregar a bateria, uma alta tensão ajuda a forçar a entrada de corrente. Na verdade, praticamente, a saída do controlador de carregamento solar MPPT varia continuamente para obter amperes máximos na bateria.
O rastreador de ponto de energia é um conversor de CC para CC de alta frequência que recebe a entrada CC dos painéis solares e, em seguida, converte CC em CA de alta frequência e, novamente, a CA será convertida de volta em uma tensão CC diferente e uma corrente para corresponder com precisão ao baterias e painéis. Geralmente os MPPTs operam em uma frequência de 20-80 kHz (faixa de frequência de áudio muito alta). Conseqüentemente, transformadores de eficiência muito alta e pequenos componentes podem ser usados para projetar esses circuitos de alta frequência.
Funcionamento do controlador de carga solar MPPT
MPPTs não digitais ou lineares são fáceis e baratos de construir em comparação com os MPPTs digitais. Mas, ao usar os MPPTs lineares, embora a eficiência melhore um pouco, a eficiência geral varia em uma ampla faixa, pois os MPPTs lineares perdem seu rastreamento em alguns casos. Por exemplo, se uma nuvem passa sobre o circuito MPPT linear, o circuito linear leva mais tempo para pesquisar o próximo melhor ponto.
Principais características do MPPT Solar Charge Controller
- O controlador de carga solar MPPT é usado para corrigir e detectar variações nas características de corrente-tensão do painel solar e conforme mostrado na figura acima.
- É necessário para qualquer sistema de energia solar requerido extrair uma potência máxima do módulo fotovoltaico, uma vez que força o módulo fotovoltaico a operar em tensão próxima ao ponto de potência máxima para obter a potência máxima disponível.
- Ao usar o controlador de carga solar MPPT, podemos usar o painel solar com uma saída de tensão maior do que a tensão operacional do sistema de bateria.
- A complexidade do sistema pode ser reduzida usando o controlador de carregamento solar MPPT, pois ele tem alta eficiência.
- Ele pode ser aplicado para uso com várias fontes de energia, como turbinas de água ou turbinas de energia eólica, e assim por diante. A potência de saída do painel solar é usada para controlar Conversor DC-DC diretamente.
Controlador de carga solar MPPT integrado com driver de LED
A tendência recente na iluminação e iluminação usa frequentemente LEDs de alto brilho que têm longa vida útil com baixo custo de manutenção e alta eficiência, mas requerem um driver de energia para manter a corrente constante. Isso pode ser facilitado por um conversor DC-DC de aumento ou redução. A figura abaixo mostra o diagrama de blocos de um controlador de carga solar de rastreamento de ponto de potência máximo integrado e driver de LED construído em dispositivos de sistema programável no chip (PSoC), controladores, drivers, periféricos analógicos e digitais usados para medir, condicionar e controlar o sinal .
Controlador de carga solar MPPT integrado com driver de LED
A tecnologia MPPT é flexível e forte na obtenção de tensão e corrente do painel solar para pesquisar a potência de pico ajustando os sinais de controle para operar o painel solar em sua potência de pico. O sinal de controle gerado a partir do PSoC é usado na condução de um conversor de dólar síncrono que converte a energia do painel solar para carregar a bateria. O sistema também é usado para controlar o carregamento da bateria LEDs de processo e unidade.
Esperamos que este artigo tenha fornecido um breve relato do controlador de carregamento solar avançado usando a tecnologia MPPT. Para obter mais informações sobre os controladores do carregador solar e seu funcionamento detalhado, você pode entrar em contato conosco postando suas dúvidas na seção de comentários abaixo.
Créditos fotográficos:
- Trabalhando com MPPT Solar Charge Controller por Weiku
- Controlador de carga solar MPPT integrado com driver de LED por powerdesign
