Principio de funcionamiento del controlador de carga MPPT (Maximum Power Point Tracking).

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Los controladores de carga MPPT (Maximum Power Point Tracking) eliminan gran parte de la pérdida de energía que se observa en otros tipos de controladores y producen eficiencias de hasta un 30 % en comparación con los controladores que no son MPPT. Es el tipo de controlador de carga más utilizado, especialmente en sistemas grandes.

El MPPT rastrea el voltaje y la corriente del módulo solar para determinar cuándo se produce la potencia máxima para lograr la potencia máxima. el es MPPT luego ajustará el voltaje de la batería para optimizar la carga. Esto da como resultado la máxima transferencia de energía del módulo solar a la batería. Controladores de carga MPPT suelen utilizar PWM en su funcionamiento.

El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es el proceso de seguimiento del voltaje y la corriente de un módulo solar para determinar cuándo se produce la potencia máxima para extraer la potencia máxima.

En la Figura 1, el curva azul la característica de voltaje de corriente para un panel solar dado bajo una condición de luz incidente específica. el es curva roja la potencia que muestra dónde está el pico, que está en el ángulo de la curva IV (punto azul) en IMMP y VMMP. Si se reduce la luz incidente, las curvas se desplazan.

El controlador de carga de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) incorpora PWM y un convertidor CC-CC.

En la figura 2 se muestra un diagrama de bloques simplificado del concepto funcional. El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) se puede implementar de varias maneras, por lo que la figura solo muestra las funciones básicas.

El propósito del convertidor CC-CC es aislar la entrada de CC de la salida de CC para que la salida se pueda ajustar para obtener la máxima potencia. El control MPPT generalmente usa un microprocesador.

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Figura 1 Módulo solar IV y curvas de potencia

Diagrama del circuito del controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Figura 2 Diagrama del circuito del controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

La corriente de salida de un módulo solar varía directamente con la cantidad de luz (irradiación) como se muestra en Imagen 3a.

el es Poder maximo se puede entregar más a una iluminancia más alta, reduciendo la carga y manteniendo el voltaje constante.

Para cambio de temperaturael voltaje de salida cambia en la dirección opuesta, mientras que la corriente permanece relativamente constante, como se muestra en Figura 3b.

Observe cómo cambia el punto de máxima potencia (MMP) (punto azul) en ambos casos. La función de MPPT es mantener el punto de funcionamiento del módulo solar en el punto de máxima potencia cuando las curvas IV cambian con la luz o los cambios de temperatura.

MMP para irradiancia y variación de temperatura

Figuras 3a y 3b MMP para irradiancia y variación de temperatura

El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) funciona mediante un algoritmo, que es básicamente una serie de pasos o procedimientos utilizados para lograr el resultado deseado. Se utilizan varios algoritmos en MPPT, pero nos centraremos en uno llamado Algoritmo de Perturbación y Observación.

Algoritmo MPPT de perturbación y observación

El algoritmo Perturbar y observar (P&O) es un procedimiento en el que se cambia (perturba) una variable y se monitorea (observa) el efecto del cambio en otra variable. (El método de escalada también se llama P&O.)

Los gráficos de la Figura 4 muestran puntos a lo largo de la curva IV y la curva de potencia que podrían usarse para implementar el algoritmo P&O.

Un método para mover el voltaje de salida del módulo solar a lo largo de la curva IV es cambiar gradualmente la carga en el módulo hasta ubicar el punto de máxima potencia (MPP). Se muestra la curva IV i Imagen 4a.

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El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) comienza configurando un valor de carga y midiendo el voltaje de salida del módulo V1 y el actual El poder (P1) a V1 es calculado.

DelanteroLa carga y P aumentan2 calculando para V2. pags2 en comparación con p1 y, debido a P2 más que (>) P1 todavía estamos aguas arriba del MPP en la curva de potencia que se muestra i Figura 4b.

El MPPT convierte el voltaje de salida del módulo a V3 y calcule P3. pags3 más que P2entonces siempre estamos subiendo la curva de potencia hacia el MPP.

Algoritmo P&O para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)

Figuras 4a y 4b Algoritmo P&O para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)

siguiente medida de v4 muestra que P4 más que P3.

Finalmente, la medida por V5 muestra que P5 que es igual o menor que (≤) P4, lo que indica que se ha excedido el MPP y estamos en el lado descendente de la curva de potencia. En este punto, el MPPT vuelve a V4 luego de ida y vuelta (oscila) entre V4 y V5 a ambos lados del MPP.

La precisión de este enfoque depende del tamaño de los incrementos de voltaje entre cada medición. Pequeños incrementos más preciso y dar un resultado más cercano al verdadero MPP.

El diagrama de flujo de la Figura 5 ilustra aún más el algoritmo P&O simplificado. Los inversores vienen en muchos tamaños y formas. En la Figura 6 se muestra un controlador de carga típico de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Diagrama de flujo del algoritmo de perturbación y observación MPPT

Figura 5 Diagrama de flujo del algoritmo de perturbación y observación MPPT

Controlador de carga de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Figura 6 Un controlador de carga típico de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Controlador de carga MPPT funcionando

La Figura 7 es un diagrama de bloques de un controlador de carga MPPT.

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Al principio, el microprocesador MPPT rastrea y ajusta la salida del módulo solar al punto de máxima potencia. El convertidor DC-DC incluye convertidor DC-AC, transformador y convertidor AC-DC.

El propósito de estos bloques es convertir la Vsubdirector provincial al voltaje alterno y el transformador combina el voltaje alterno con el convertidor AC-DC, donde la corriente alterna se vuelve a convertir en voltaje directo.

Como sabes, un transformador es un dispositivo electromagnético que opera solo con corriente alterna y aísla eléctricamente su entrada de su salida. El motivo del aislamiento es permitir que la tensión de salida de CC se controle independientemente de la tensión del módulo solar.

El transformador también puede aumentar o disminuir el voltaje de CA, según lo que necesite el sistema.

El microprocesador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) luego ajusta el controlador de conmutación PWM para producir el voltaje adecuado requerido por la batería.

Funcionamiento del controlador de carga MPPT

Imagen 7 Funcionamiento del controlador de carga MPPT

Preguntas de revisión

  1. ¿Qué significa MPPT?
  2. ¿Cuál es el propósito del convertidor DC-DC en el controlador de carga MPPT?
  3. ¿Qué es el P&O?
  4. ¿Cómo sabe MPPT cuándo se ha alcanzado el punto de máxima potencia?
  5. ¿Qué es un algoritmo de escalada?

respuestas

  1. Seguimiento del punto de máxima potencia
  2. Aísla la entrada de CC de la salida de CC, de modo que la salida se puede ajustar para obtener la máxima potencia.
  3. Interferencia y observación; un algoritmo que cambia un parámetro y ve los resultados
  4. Se varía la carga y se monitoriza la potencia para obtener la máxima potencia.
  5. Esto es lo mismo que el algoritmo Shuffle and Look.
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