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新一代太陽能MPPT控制器

fcsde-sh ? 來源:fcsde-sh ? 2024-12-24 11:43 ? 次閱讀

經(jīng)過數(shù)月的準備和研發(fā),重要從為數(shù)不多的空閑時間里頭做出這個非常具有實際意義的產(chǎn)品了。在這里真的要非常感謝一直幫我的哥們,幫我完成了這個的DSP純數(shù)字化的操作了。

這是一個具有真正意義的MPPT充電裝置,而不是現(xiàn)在國內(nèi)流行的那種幾個MOSFET組成的開關(guān)也叫MPPT那種假貨,這個機器可以大幅度提高太陽能電池板輸出到電池的充電效率。完全擺脫了太陽能電池的工作電壓與電池電壓不匹配的局限,可以隨心所欲的組合太陽能電池板和電池的電壓匹配問題,而不需要考慮太多工作電壓,更加不用擔心充電效率的問題了。

這個產(chǎn)品的強大的功能特性如下:

1,無需人管理,上電會自動執(zhí)行MPPT相關(guān)的所有算法與動作。

2,具備防止反向漏電,避免從電池端漏電到PV板。

3,充電過程無需人為參與,全部安裝事先預(yù)定的參數(shù)執(zhí)行,比如最大電流,最高截止電壓,浮充電壓。

4,多重的充電管理特性,如果電池電量充滿,一直會工作于保持電池最佳待命狀態(tài),只等負載連上。

5,支持電池端負載突發(fā)模式,負載接入電池后,機器會自動調(diào)整工作狀態(tài),以MPPT的方式聯(lián)合電池共同給負載提供電能,而不是采取低效的太陽能直接供電或者邊充電邊放電的模式,這樣大的提升電池的使用壽命。

6,簡化太陽能PV板的連線,無損失的高效充電,比如我要充12V電池,但是為了簡化布線,又有多組太陽能電池板,肯定會采用串聯(lián)的方式,串聯(lián)之后板子的工作電壓也會提升,此時如果直接充電,會有至少50%以上的功率浪費了,有了MPPT控制器,就算是72V的PV工作電壓,去充電12V蓄電池,都不會有任何問題。MPPT會自動平衡PV到電池之間的阻抗。

7,采用極高的PWM調(diào)制,保證系統(tǒng)最精簡與最小巧,提升可靠性。

8,DC-DC級的最大轉(zhuǎn)換效率為98%.

9,MPPT搜索精度最高支持99%。

10,采用LCD屏幕顯示當前參數(shù),基本可以不要外用表了。

11,后續(xù)采用多相交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu),最大支持4相供電充電,大幅提升功率等級,以后再大的電流都不怕了。

下面有些人對此表示懷疑,咱舉一個非常有代表性的例子,這是在測試中都可以測試出來的。

一片230W左右的太陽能電池板,給一個12V電池充電,太陽能板的工作電壓是36V,36V是這種標準太陽能板的工作電壓,這是沒有辦法改變的,因為這涉及到板子的生產(chǎn)和排片的過程。

好了,問題來了,按照通常的做法,我不接控制器給電池充電。如下圖所示,大多數(shù)人理解,這直接充電,效率肯定最高。

2148d2bc-c122-11ef-9310-92fbcf53809c.jpg

230W太陽能板的技術(shù)參數(shù)為:

Pmax=230W;

Voc=44V;

Vmp=36V

Imp=6.4A

好了,我們再看看太陽能板的工作情況,

當太陽能電池在理想的工作的條件下,接入蓄電池進行充電,如圖1所示。

當此時蓄電池電壓為12V情況下,此時太陽能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗

位,也同時為12V,而太陽能電池板的工作電流在光照理想的情況下,最大為

6.4A,此時我們可以計算出此時真正的太陽能電池輸出的有效功率為:

Pout=12*6.4=76.8W;看看此時還是在理想情況下,230W的板子變成了76.8W。實際使用還會更加低下。

從以上情況可以看出,雖然太陽能電池板具備了自身輸出最大功率的條件,但是由于外

部負載的關(guān)系,限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來解決這一問題。

好了,如果接入MPPT的情況是什么樣子呢?

如果采用MPPT控制器來匹配太陽能電池和蓄電池之間的阻抗,使太

陽能電池板的輸出功率逼近Pmax,由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系,設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換

級效率為98%,忽略MPPT跟蹤效率,此時太陽能電池的輸出功率為:

Psout=36*6.4A≈230W;

?MPPT輸出功率為:

PDC out=12*19.1A*98%≈224W; 天哪,這個19.1A是怎么來的呢?太陽能板最大電流都輸出不了19.1A,為何MPPT輸出了

19.1A,這是因為MPPT將太陽能板6.4A對應(yīng)的36V工作電壓,轉(zhuǎn)化成了12V 對應(yīng)的19.1A的電流。

這就是MPPT的優(yōu)勢所在。

? 采用MPPT,蓄電池電壓不在鉗位太陽能電池電壓,所以讓太陽能電池板能夠

輸出最大功率通過DC-DC變換,使蓄電池獲得最高的充電功率所對應(yīng)的電流和

電壓。這一方式可以大大提高充電效率和最高利用太陽能電池發(fā)電,比直接接

入蓄電池充電的方式可以提高30-40%以上的效率,在這種電壓相差比較大,然后工程中實際會出現(xiàn)的案例效率提升更加明顯。

也許有人會說,你犯傻,用36V的板子給12V電池充電,其實36V單片組件是個標準品,如果用18V的標準組件也是同樣的道理。

看以下示例:

太陽能電池部分基本參數(shù)為:這是100W的標準組件的參數(shù)。

Pmax=100W;

Voc=23V;

Vmp=18V

Imp=5.6A

蓄電池基本參數(shù):

電壓:DC12V

容量:100AH

當太陽能電池在理想的工作的條件下,接入蓄電池進行充電,如圖1所示。

當此時蓄電池電壓為11V情況下,此時太陽能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗

位,也同時為11V,而太陽能電池板的工作電流在光照理想的情況下,最大為

5.6A,此時我們可以計算出此時真正的太陽能電池輸出的有效功率為:

Pout=11*5.6=61.6W;

如果隨著充電時間延長,蓄電池電壓變成12V,此時輸出的有效功率為:

Pout=12*5.6=67.2W;

從以上情況可以看出,雖然太陽能電池板具備了自身輸出最大功率的條件,但是由于外

部負載的關(guān)系,限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來解決這一問題。

采用MPPT控制器來匹配太陽能電池和蓄電池之間的阻抗,使太

陽能電池板的輸出功率逼近Pmax,由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系,設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換

級效率為98%,忽略MPPT跟蹤效率,此時太陽能電池的輸出功率為:

Psout=18*5.6A≈100W;

?MPPT輸出功率為:

PDC out=12*8.3A*98%≈98W;這個8.3A就是MPPT控制器充電給蓄電池電流,這是因為MPPT將太陽能板5.6A對應(yīng)的18V工作電壓,轉(zhuǎn)化成了12V 對應(yīng)的8.3A的電流。

這就是MPPT的優(yōu)勢所在。

以上所有試驗都是真實驗證過的,我只是舉例說明以下,真實的電流值是隨著太陽的變化而變化,太陽能板的真實輸出功率是無時無刻都在變化的,單純的去匹配電壓是會嚴重影響效率。否則并網(wǎng)逆變器為何一定要MPPT跟蹤呢?這個同樣不例外

樓下有人對此有疑問,覺得不好,可以使用你們的方法,來和我這個機器進行對比試驗,看看是誰的充電電流會大一些。可能有人會說,我多增加太陽能板不是更加好嗎?可是太陽能板你不要錢呀,MPPT多少錢,電池板多少錢,一片100W的板子,你能加多大的板子去配合原來的板子呢?加1W嗎?還是10W?這些就是不開竅的天馬行空的想法。

開始上圖,敬請期待。

體積很小,采用了DSP,不是單片機哦,電路也是超級簡單,大幅提升充電效率,如果有人對此有疑問,歡迎拿一個現(xiàn)在通常市面上的東西,對比測試一下。看看到底MPPT提升了多大的充電電流吧。

對此電路有懷疑的人士,本人暫時不會公布相關(guān)電路圖。請不要冷嘲熱諷,那樣只會讓人覺得惡心。

2165dc5e-c122-11ef-9310-92fbcf53809c.jpg

217fa558-c122-11ef-9310-92fbcf53809c.jpg

21952b30-c122-11ef-9310-92fbcf53809c.jpg

原文鏈接:
https://www.dianyuan.com/bbs/954445.html

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原文標題:新一代太陽能MPPT控制器

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