Блог

May 29, 2023

Лучший солнечный контроллер MPPT или PWM для кемпера

16 декабря 2022 г., Марк Аллинсон Оставить комментарий Зарядка ШИМ и MPPT

16 декабря 2022 автор: Марк Аллинсон Оставить комментарий

Контроллеры заряда PWM и MPPT — это устройства, широко используемые для зарядки аккумуляторов с использованием энергии, вырабатываемой солнечными панелями на кемперах, лодках и, конечно же, в стационарных установках.

ШИМ-контроллер представляет собой переключатель, соединяющий солнечные панели с сервисной батареей. Это устройство может существенно снизить напряжение встреч, пока оно не достигнет напряжения аккумуляторной батареи.

Контроллер MPPT, с другой стороны, более сложен (и дороже): он регулирует входное напряжение, чтобы получить максимально возможную мощность от солнечных панелей.

Затем он преобразует эту мощность для обеспечения требуемого напряжения батареи. MPPT отделяет напряжение панелей от напряжения батареи, так что можно использовать 12-вольтовую батарею и панели, соединенные последовательно, чтобы вырабатывать 36 вольт.

Все в целом согласны с тем, что контроллер MPPT превосходит контроллеры типа PWM в холодном климате. Напротив, оба контроллера показывают одинаковую производительность в субтропическом и тропическом климате.

Однако в этой статье мы подробно опишем влияние температуры, параметра, который при использовании в кемпере становится основополагающим при определении того, что лучше всего делать при рассмотрении вопроса о покупке одного из этих устройств.

Давайте рассмотрим в качестве примера простую солнечную панель мощностью 100 Вт с 36 монокристаллическими элементами. Эта классическая панель устанавливается на многие повседневные кемперы. Предположим, что мы находимся в ситуации, когда наружная температура составляет 25° C, а солнечная радиация равна 1000 Вт/м² (см. примечание ниже).

Максимальная номинальная мощность нашей эталонной панели составляет максимальное напряжение в точке питания 18 Вольт и ток 5,56 А (18 В x 5,56 А = 100 Вт), поэтому, чтобы получить максимальную отдачу от этой солнечной панели, следует выбрать контроллер заряда, который может использовать точку максимальной мощности, что и делает устройство MPPT.

Входное напряжение ШИМ-контроллера в принципе равно напряжению аккумулятора. Подключен к его выходу (плюс потери напряжения в проводке и контроллере) которое в случае автодомов обычно составляет 12 Вольт.

Оказавшись в указанных выше условиях, солнечная панель, как вы уже поняли, не используется в точке своей максимальной мощности.

Благодаря своему микропроцессору и сложному программному обеспечению контроллер MPPT определит точку максимальной мощности и, как в примере, показанном выше, сможет установить выходное напряжение солнечной панели на 18 В, а затем получить от него ток 5,56 А. Что будет дальше?

Контроллер заряда MPPT представляет собой преобразователь постоянного тока (постоянный ток), способный преобразовывать мощность из более высокого напряжения в мощность с более низким напряжением.

Количество энергии не меняется (за исключением небольшой утечки в процессе трансформации). Следовательно, если выходное напряжение ниже входного, выходной ток будет выше входного тока, так что произведение P = V x I остается постоянным.

При зарядке аккумулятора 12 Вольт регулятор MPPT устанавливает выходное напряжение на более высокий уровень, например, 13 Вольт. Следовательно, выходной ток будет рассчитываться как 100 Вт/13 В = 7,7 А.

ШИМ-регулятор не является преобразователем постоянного тока. ШИМ-контроллер представляет собой переключатель, соединяющий солнечную панель с аккумулятором. Встреча и батарея будут находиться под почти одинаковым напряжением, когда переключатель замкнут. Если предположить, что мы имеем дело с разряженной батареей, то начальное напряжение заряда составит примерно 13В.

Учитывая потерю напряжения в проводке 0,5 В плюс собственные потери контроллера, на панели будет напряжение 13,5 В. Затем напряжение будет медленно увеличиваться по мере увеличения уровня заряда батареи.

Когда достигается напряжение поглощения (см. кривую IUIU для зарядки батарей AGM), контроллер ШИМ начинает отключать и повторно подключать панель, чтобы предотвратить перегрузку (отсюда и название: контроллер с широтно-импульсной модуляцией).

Сделав эти соображения, давайте вернемся к примеру и увидим, что при напряжении заряда батареи 13 В и напряжении заряда панелей 13,5 В мы не обнаруживаем, что работаем в точке максимальной мощности конференции, а только в тот момент, когда , кривая вольт-амперного тока дает ток около 6 Ампер. Учитывая вышесказанное, мы получим ток зарядки = 81Вт, что на 19% меньше, чем 100, полученных с контроллером MPPT.