ปริมาณความต้องการพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามการเติบโตของประชากรและการพัฒนาเทคโนโลยี มีวิธีสำหรับ สร้างพลังงานไฟฟ้า โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนและไม่หมุนเวียน ข้อดีหลายประการของพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นปัจจัยสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ สามารถใช้สำหรับสร้างพลังงานไฟฟ้าด้วยความช่วยเหลือของแผงโซลาร์เซลล์และสำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้าโดยการชาร์จแบตเตอรี่หรือป้อนลงในโหลด เทคโนโลยี Maximum Power Point Tracking (MPPT) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในบรรดาตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ต่างๆเช่นการควบคุมแบบ 1 หรือ 2 ขั้นตอนการควบคุม PWM และตัวควบคุมการชาร์จ MPPT

ตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์

Solar Charge Controller คืออะไร

พิจารณาตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่ใช่ MPPT เป็นหลักและอย่าสับสนกับแผงโซลาร์เซลล์ติดตามดวงอาทิตย์และตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ติดตามดวงอาทิตย์ ใช้ในการติดตามดวงอาทิตย์โดยการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนแผงมอเตอร์เพื่อให้สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้สูงสุดในช่วงกลางวัน ด้วยการใช้ระบบแผงโซลาร์เซลล์ติดตามดวงอาทิตย์นี้เราสามารถเพิ่มผลผลิตได้ 15% ในฤดูหนาวและ 35% ในฤดูร้อน รูปที่ระเบิดแสดงแผนภาพบล็อกของแผงโซลาร์เซลล์ติดตามดวงอาทิตย์ที่ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์แบบจำลองวงจรจ่ายไฟไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับควบคุมไดรเวอร์ ULN2003A และมอเตอร์สเต็ปเปอร์สำหรับหมุนแผงโซลาร์เซลล์

แผนภาพบล็อกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ติดตามดวงอาทิตย์โดย Edgefxkits.com

แผนภาพบล็อกของ ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ ประกอบด้วยบล็อกที่แตกต่างกัน: แผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์การชาร์จเพื่อเปิดและปิดการชาร์จสวิตช์โหลดเพื่อเชื่อมต่อหรือปลดโหลดตัวบ่งชี้สำหรับวัตถุประสงค์ในการบ่งชี้แบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงานและตัวเปรียบเทียบสำหรับเปรียบเทียบและสร้างสัญญาณควบคุม . ตัวควบคุมการชาร์จของแผงโซลาร์เซลล์ถูกควบคุมโดยกลไกการชาร์จเพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จไฟเกินและสภาวะการคายประจุที่ลึก ชุดไฟ LED สีเขียวและสีแดงใช้สำหรับระบุสภาวะที่ชาร์จเต็มแล้วและอยู่ภายใต้หรือสูงกว่าหรือในสภาวะการคายประจุลึกตามลำดับ ในกรณีที่ไฟ LED สีแดงแสดงวงจรควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วย MOSFET ซึ่งใช้เป็นสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์กำลังเพื่อปิดการโหลดในช่วงที่แบตเตอรี่เกินหรือสภาวะแบตเตอรี่เหลือน้อย

แผนภาพบล็อกของ Solar Charge Controller โดย Edgefxkits.com

ทำไมเราถึงใช้เทคโนโลยี MPPT?

ที่นี่แม้ว่าตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่ใช่ MPPT สามารถอำนวยความสะดวกในการป้องกันแบตเตอรี่จากสภาวะการชาร์จที่ไม่ต้องการ แต่ก็ไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้ โดยทั่วไปแผง PV ถูกสร้างขึ้นสำหรับ 12V และใช้เพื่อส่งสัญญาณออกในช่วง 16 ถึง 18V แต่ค่าที่แท้จริงของแบตเตอรี่ 12V อยู่ในช่วง 10.5 ถึง 12.7V ตามสถานะของการชาร์จ พิจารณาแผงโซลาร์เซลล์พิกัด 130 วัตต์ที่แรงดันและกระแสเฉพาะสมมติว่าพิกัดกระแสคือ 7.39 แอมป์ที่ 17.6 โวลต์

การเปรียบเทียบระหว่าง Conventional และ MPPT Technology

หากเราเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ 130 วัตต์นี้เข้ากับแบตเตอรี่โดยใช้ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่ใช่ MPPT เราจะได้รับพลังงานที่เท่ากับผลคูณของกระแสของแผงโซลาร์เซลล์: 7.4 แอมป์และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่: 12 โวลต์ และมีค่าประมาณ 88.8 วัตต์ ดังนั้นเราจึงได้รับการสูญเสีย 41 วัตต์ (ประมาณ 130-88.8 = 41.2) เนื่องจากการจับคู่ที่ไม่ดีระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ ดังนั้นหากเราใช้ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT เราสามารถเพิ่มกำลังไฟฟ้าได้ 20 ถึง 45% แต่โดยหลักแล้วเราต้องรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยี MPPT ซึ่งใช้ในตัวควบคุมการชาร์จแผงโซลาร์เซลล์

MPPT Solar Charge Controller

เทคโนโลยี MPPT มักจะเป็นการติดตามอิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัลที่ติดตามและเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่กับแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้สามารถหาพลังงานที่ดีที่สุดที่แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ สังเกตว่าขณะชาร์จแบตเตอรี่จะมีการพิจารณาค่าแอมแปร์ ดังนั้นเพื่อให้ได้แอมแปร์สูงสุดในแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าที่เปรียบเทียบจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ดีที่สุดโดยใช้เทคโนโลยี MPPT ที่ทันสมัยซึ่งมีประสิทธิภาพในการแปลง 93 ถึง 97%

การทำงานของ MPPT Solar Charge Controller

แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ 17.6V ที่ 7.6A จะถูกแปลงลงโดย MPPT เพื่อให้ตรงกับแบตเตอรี่ 12V ดังนั้นแบตเตอรี่จึงได้รับ 12V ที่ 10.8A ทำให้พลังงานรวมเกือบเท่ากับ 130W สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าสูงจะช่วยในการบังคับกระแสไฟฟ้าในความเป็นจริงแล้วเอาต์พุตของตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT จะแตกต่างกันไปอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้แอมแปร์สูงสุดเข้าสู่แบตเตอรี่

ตัวติดตามจุดไฟเป็นตัวแปลง DC เป็น DC ความถี่สูงที่รับอินพุต DC จากแผงโซลาร์เซลล์จากนั้นแปลง DC เป็น AC ความถี่สูงและอีกครั้ง AC จะถูกแปลงกลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แตกต่างกันและกระแสไฟฟ้าเพื่อให้ตรงกับ แบตเตอรี่และแผง โดยทั่วไป MPPT ทำงานที่ความถี่ตั้งแต่ 20-80 kHz (ช่วงความถี่เสียงที่สูงมาก) ดังนั้นจึงสามารถใช้หม้อแปลงที่มีประสิทธิภาพสูงและส่วนประกอบขนาดเล็กเพื่อออกแบบวงจรความถี่สูงเหล่านี้ได้

การทำงานของ MPPT Solar Charge Controller

MPPT ที่ไม่ใช่ดิจิทัลหรือเชิงเส้นนั้นง่ายและราคาถูกในการสร้างเมื่อเทียบกับ MPPT แบบดิจิทัล แต่ในขณะที่ใช้ MPPT เชิงเส้นแม้ว่าประสิทธิภาพจะดีขึ้นเล็กน้อย แต่ประสิทธิภาพโดยรวมจะแตกต่างกันไปในวงกว้างเนื่องจาก MPPT เชิงเส้นสูญเสียการติดตามในบางกรณี ตัวอย่างเช่นหากก้อนเมฆเคลื่อนผ่านวงจร MPPT เชิงเส้นวงจรเชิงเส้นจะใช้เวลามากกว่าในการค้นหาจุดที่ดีที่สุดถัดไป

คุณสมบัติหลักของ MPPT Solar Charge Controller

MPPT Solar Charge Controller ใช้สำหรับแก้ไขและตรวจจับความแปรผันของลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของแผงโซลาร์เซลล์และดังแสดงในรูปด้านบน
จำเป็นสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต้องการดึงพลังงานสูงสุดออกจากโมดูล PV เนื่องจากบังคับให้โมดูล PV สำหรับการทำงานที่แรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกับจุดไฟสูงสุดเพื่อดึงพลังงานสูงสุดที่มีอยู่
ด้วยการใช้ตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT เราสามารถใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าในระบบแบตเตอรี่
ความซับซ้อนของระบบสามารถลดลงได้โดยใช้ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง
สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับแหล่งพลังงานหลายชนิดเช่นกังหันน้ำหรือกังหันพลังงานลมเป็นต้น กำลังขับของแผงโซลาร์เซลล์ใช้ในการควบคุม ตัวแปลง DC-DC โดยตรง.

MPPT Solar Charge Controller รวมกับไดรเวอร์ LED

แนวโน้มล่าสุดในการจัดแสงและการส่องสว่างมักใช้ ไฟ LED ความสว่างสูง ที่มีอายุการใช้งานยาวนานพร้อมค่าบำรุงรักษาต่ำและมีประสิทธิภาพสูง แต่ต้องใช้ตัวขับกำลังเพื่อรักษากระแสคงที่ สิ่งนี้สามารถอำนวยความสะดวกได้ด้วยตัวแปลง DC-DC step-up หรือ step-down รูปด้านล่างแสดงแผนภาพบล็อกของตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตามจุดพลังงานสูงสุดในตัวและไดรเวอร์ LED ที่สร้างขึ้นจากอุปกรณ์ระบบโปรแกรมบนชิป (PSoC) ตัวควบคุมไดรเวอร์อุปกรณ์ต่อพ่วงอะนาล็อกและดิจิตอลใช้สำหรับการวัดการปรับสภาพและควบคุมสัญญาณ .

MPPT Solar Charge Controller รวมกับไดรเวอร์ LED

“กฎตัวแบ่งแรงดันและกระแส ”

เทคโนโลยี MPPT มีความยืดหยุ่นและแข็งแกร่งในการรับแรงดันและกระแสจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อค้นหาพลังงานสูงสุดโดยการปรับสัญญาณควบคุมเพื่อใช้งานแผงโซลาร์เซลล์ที่กำลังไฟสูงสุด สัญญาณควบคุมที่สร้างจาก PSoC ใช้ในการขับรถ ตัวแปลงบั๊กซิงโครนัส ที่แปลงพลังงานแผงโซลาร์เซลล์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ ระบบนี้ยังใช้ในการ ควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ ประมวลผลและขับเคลื่อน LED

เราหวังว่าบทความนี้จะให้ข้อมูลสั้น ๆ เกี่ยวกับตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นสูงโดยใช้เทคโนโลยี MPPT สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวควบคุมเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์และการทำงานโดยละเอียดคุณสามารถติดต่อเราได้โดยโพสต์คำถามของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: