Интернет магазин VINUR
Корзина

Принцип работы MPPT контроллера для солнечных батарей

Эффективность функционирования домашней солнечной электростанции, во многом, определяет MPPT контроллер принцип работы и функционирования которого вызывает немало вопросов у пользователей. Но, чтобы разобраться в этом, стоит вспомнить кое-что из школьной программы по физике.

Назад к основам

Согласно закону Ома, относительно полной цепи, сила тока в замкнутой электроцепи зависит от сопротивления внешних компонентов (R) и внутреннего сопротивления источника напряжения (r), которым, в данной ситуации, являются ячейки солнечной батареи. Причем, если рассматривать схему со стороны электротехники, то каждая ячейка – это достаточно посредственный полупроводниковый диод, с большой индивидуальной емкостью и существенным током утечки. Кроме этого, она имеет собственную вольт-амперную характеристику (ВАХ), схожую со свойствами стандартного диода, хотя ячейка и не выпрямляет электроток, а участвует в генерирующем процессе.

Таким образом, с учетом уровня освещенности или тени, температурных показателей, «возраста» ячейки и прочих факторов, уровень сопротивления каждого генерирующего элемента, а значит и всей панели, будет колебаться в довольно существенном диапазоне. Поэтому, даже если внешнее сопротивление будет стабильным, напряжение (U) на выходе с ячейки, как и ток (I) в электроцепи, будет довольно ощутимо меняться. При этом, учитывая, что мощность каждой ячейки – это производная I и U, ее показатель тоже будет изменяться. Следовательно, сопротивление нагрузки (R) требует непрерывной подстройки под изменяющееся напряжение и сопротивление ячеек. В противном случае, можно ожидать общего падения мощности до четверти, от возможностей всей солнечной панели.

Именно для этого служит контроллер, выполняющий преобразование тока и напряжения, поступающих от панелей на аккумуляторы.

Виды и особенности контроллеров

К наиболее востребованным относятся устройства типа:

  • PWM (Pulse Width Modulation), являющиеся довольно простыми приборами, подключающими панель к нагрузке и отключающими от нее, на определенный период времени, регулируя, таким образом, сопротивление нагрузки, а также передаваемые ей мощность и ток;
  • MPPT (Maximum Power Point Tracking) – интеллектуальные изделия, отслеживающие, в процессе преобразования тока и напряжения, и точки максимальной мощности (ТММ).

Что касается контроллеров МРРТ, то в их работе используются следующие алгоритмы:

  • Perturb and Observe, предполагающий выполнение, с определенной периодичностью, сканирования характеристик панели, подключенной к контроллеру, с расчетом текущего положения ТММ. Настройки этих устройств позволяют устанавливать интервалы сканирования, с нужной периодичностью. К недостаткам такого метода стоит отнести остановку передачи электроэнергии нагрузке, на период сканирования;
  • Scan and Hold, основанный на проведении начального сканирования панели, для определения ТММ, которая становится неизменной, до следующей проверки, независимо от глубины тени и прочих факторов. Такой метод способствует непрерывности генерации, но не отличается хорошей адаптацией к быстрым изменениям внешних условий;
  • Percentage of open circuit voltage, с динамическим определение ТММ, как задаваемой коэффициентом доли от напряжения подключенной панели, при ее работе в холостую. Такой способ выделяется короткими паузами генерации, необходимыми для выполнения измерений, возможностью предустановки требуемой величины напряжения, которое будет постоянным, независящим от внешних факторов. То есть, процесс электрогенерации является практически непрерывным, но панель должна быть предварительно откалибрована. Кроме того, деградация ее параметров не может отслеживаться.