电子常识
MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器,是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪,即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值(VI),使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
要想给蓄电池充电,太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压,如果太阳能板的电压低于电池的电压,那么输出电流就会接近0。所以,为了安全起见,太阳能板在制造出厂时,太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右,这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
这样设定的原因,(有意思的是,不同于我们普通人的主观想象,下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候,太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右,但是在寒冷的天气里,太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V! 现在,我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。
传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱,当发动机的转速增高的时候,如果变速箱的档位不相应提高的话,势必会影响车速。但是对于传统控制器来说,充电参数都是在出厂之前就设定好的,这就像车的档位被固定设置在了1档。那么不管你怎样用力的踩油门,车的速度也是有限的。
MPPT控制器就不同了,它是自动挡的。它会根据发动机的转速自动调节档位,始终让汽车在最合理的效率水平运行。就是说,MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点,来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高,通过最大功率跟踪,就可以输出更多的电量,从而提高充电效率。
理论上讲,使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%,但是跟据我们的实际测试,由于周围环境影响与各种能量损失,最终的效率也可以提高 20%-30%。 从这个意义上讲,MPPT太阳能充放电控制器,势必会最终取代传统太阳能控制器
MPPT控制器原理:首先要检测主回路直流电压以及输出电流,然后计算出太阳能阵列的输出功率,最终实现对最大功率点的追踪。下图为实际应用扰动与观察法来实现最大功率点追踪的示意图。
如图所示,串连在一起的扰动电阻R和MOSFET,在输出电压基本稳定的情况下,然后通过改变MOSFET的占空比,来改变通过电阻的平均电流,因此产生了电流的扰动。同时也会影响光伏电池的输出电流、电压,通过测量此时的变化,以决定下一周期的扰动方向。如果扰动方向正确时,太阳能光能板输出功率增加,下周期继续朝同一方向扰动,反之,朝反方向扰动,如此反复,使太阳能光电板输出达最大功率点。
太阳能电池组件的性能可以用 U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率(U*I)就在这条U-I曲线上移动。电池组件的输出要受到外威廉希尔官方网站 的影响。最大功率跟踪技术就是利用电力电子器件配合适当的软件,使电池组件始终输出最大功率。如果没有最大功率跟踪技术,电池组件的输出功率就不能够在任何情况下都达到最佳(大)值,这样就降低了太阳能电池组件的利用率。
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