Выбираем инвертор для автономной солнечной электростанции (pwm или mppt)

Раньше контроллеры заряда для аккумуляторных батарей работали по достаточно примитивной схеме. В них стояло реле, прекращающее заряд, как только напряжение выходило за рамки установленного интервала. В совсем простых моделях включение осуществлялось вручную, в более сложных – автоматически, после того как напряжение снова «влезет» обратно в номинал. Такой способ зарядки по-прежнему хорош в случаях, когда работаешь с постоянными значениями напряжения и совершенно непригоден в фотоэлектрических системах.

При использовании простых контроллеров заряда для аккумулирования энергии от солнечных батарей возникнет неприятная ситуация, когда аккумулятор будет готов принять заряд, но контроллер будет постоянно отключать АКБ по защите от перезаряда. В результате вся система примет лишь половину той энергии, которую выработали солнечные панели. В период между 11:00 и 15:00 (в период максимальной продуктивности солнечных панелей), когда выработка наибольшая, солнечные батареи подают слишком большое напряжение на контроллер, в результате чего и срабатывает система защиты. АКБ еще не полностью заряжены, но при этом не могут полностью зарядится из-за неверной стратегии управления. Собственно, тогда и появился способ номер раз – технология PWM (или ШИМ).

PWM (ШИМ) – Pulse-Width Modulation (Широтно-импульсная модуляция) способ кодирования аналогового сигнала путем изменения ширины прямоугольных импульсов несущей частоты. Другими словами – система контроля исходящего напряжения. В основе принципа действия лежит способность регулировать заряд при помощи импульсов вкл./выкл., что позволит значительно расширить пределы входящего напряжения. Благодаря этой технологии АКБ автономной солнечной электростанции спокойно заряжаются в периоды максимальной эффективности солнечных панелей.

Но прогресс никогда не стоит на месте. Сразу был виден один недостаток таких контроллеров. Напряжение на выходе из них корректировалось с потерей мощности, это приводило к тому, что их фактический КПД в прохладный солнечный день был меньше. Например, солнечная панель 260Вт (поликристал) при температуре 20̊ С и солнечной инсоляции 1200 Вт/м2 превысит свой номинал, примерно на 30 Вт. Это произойдет за счет увеличения значений тока и напряжения панели. Но контроллер заряда, использующий технологию ШИМ, понизит значение напряжения, оставив неизменным значение тока. Таким образом потеряется порядка 19 Вт мощности. Условия, превышающие заданные номиналы мощности возникают нечасто, но было бы обидно терять эти мощности, особенно, если подсчитать подобные потери для мощной автономной солнечной станции.

Решение было найдено при помощи способа MPPT (Maximum power point tracking) – отслеживания точки максимальной мощности. Такой солнечный контроллер на своей плате имеет понижающий трансформатор: он понижает напряжение на выходе, повышая при этом зарядный ток. Таким образом, достигается сохранение мощности с высоким (порядка 98%) КПД. MPPT-контроллер осуществляет сканирование системы и выбирает точку на вольт-амперных характеристиках панелей, в которой они работают с максимальной отдачей. Однако и тут не обошлось без недостатков. Ввод в конструкцию трансформатора с дорогими комплектующими существенно сказался на цене всего контроллера. Их рекомендуют использовать в автономных станциях, превышающих номиналом 400 Вт, но на практике более экономичным решением проблемы нехватки мощности может оказаться установка дополнительных фотоэлектрических панелей.

Как всегда, выбор абсолютно индивидуален и зависит от экономических факторов, технических возможностей и личных предпочтений.

БАЗА ЗНАНЬ