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MPPT o seguimiento del punto de máxima potencia es un algoritmo que se incluye en los controladores de carga y se utiliza para extraer la máxima potencia disponible del módulo fotovoltaico en determinadas condiciones. El voltaje al que el módulo fotovoltaico puede producir la máxima potencia se denomina punto de máxima potencia (o voltaje de potencia máxima). La potencia máxima varía con la radiación solar, la temperatura ambiente y la temperatura de la célula solar.
¿Por qué elegir MPPT?
Mayor cosecha de energía
Los controladores MPPT operan voltajes de matriz superiores al voltaje de la batería y aumentan la recolección de energía de los paneles solares entre un 5 y un 30 % en comparación con los controladores PWM, dependiendo de las condiciones climáticas.
El controlador MPPT ajusta el voltaje de funcionamiento y el amperaje del conjunto a lo largo del día para maximizar la potencia de salida del conjunto (amperaje x voltaje).
Menos restricciones de módulo
Dado que los controladores MPPT operan paneles a voltajes mayores que el voltaje de la batería, se pueden usar con una variedad más amplia de módulos solares y configuraciones de paneles. Además, pueden admitir sistemas con tamaños de cables más pequeños.
Soporte para matrices de gran tamaño
Los controladores MPPT pueden admitir matrices de gran tamaño que, de otro modo, excederían los límites máximos de potencia operativa del controlador de carga. El controlador hace esto limitando el consumo de corriente del conjunto durante los períodos del día en los que se suministra mucha energía solar (generalmente durante la mitad del día).
¿Cómo funciona el seguimiento del punto de máxima potencia?
Aquí es donde entra en juego la optimización o el seguimiento del punto de máxima potencia. Suponga que su batería está baja, a 12 voltios. Un MPPT toma esos 17,6 voltios a 7,4 amperios y los convierte para que lo que obtiene la batería ahora sea 10,8 amperios a 12 voltios. Ahora todavía tienes casi 130 vatios y todo el mundo está contento.
Idealmente, para una conversión de energía del 100% obtendrías alrededor de 11,3 amperios a 11,5 voltios, pero tienes que alimentar la batería con un voltaje más alto para forzar la entrada de amperios. Y esta es una explicación simplificada: en realidad, la salida de la carga MPPT El controlador puede variar continuamente para ajustarse y obtener el máximo amperaje en la batería.
Si miras la línea verde, verás que tiene un pico agudo en la parte superior derecha, que representa el punto de máxima potencia. Lo que hace un controlador MPPT es "buscar" ese punto exacto, luego realiza la conversión de voltaje/corriente para cambiarlo exactamente a lo que necesita la batería. En la vida real, ese pico se mueve continuamente con los cambios en las condiciones de luz y el clima.
En condiciones muy frías, un panel de 120-vatios en realidad es capaz de generar más de 130+ vatios porque la potencia de salida aumenta a medida que la temperatura del panel baja, pero si no tiene alguna forma de rastrear ese punto de alimentación , lo vas a perder. Por otro lado, en condiciones de mucho calor, la potencia disminuye: se pierde potencia a medida que aumenta la temperatura. Por eso se gana menos en verano.
¿Por qué necesito un MPPT?
Los MPPT son más efectivos en estas condiciones: invierno y/o días nublados o brumosos, cuando más se necesita energía adicional.
Clima frío
Los paneles solares funcionan mejor a temperaturas frías, pero sin un MPPT se pierde la mayor parte de eso. El clima frío es más probable en invierno, la época en la que las horas de sol son escasas y se necesita energía para recargar las baterías.
Carga de batería baja
Cuanto menor sea el estado de carga de la batería, más corriente les suministrará un MPPT, otro momento en el que más se necesita energía adicional. Puede tener ambas condiciones al mismo tiempo.
Tiradas largas de cables
Si está cargando una batería de 12-voltios y sus paneles están a 100 pies de distancia, la caída de voltaje y la pérdida de energía pueden ser considerables a menos que use un cable muy grande. Eso puede resultar muy caro. Pero si tiene cuatro paneles de 12 voltios conectados en serie para 48 voltios, la pérdida de energía es mucho menor y el controlador convertirá ese alto voltaje a 12 voltios en la batería. Eso también significa que si tiene un panel de alto voltaje que alimenta el controlador, puede usar un cable mucho más pequeño.
● En cualquier aplicación en la que el módulo fotovoltaico sea fuente de energía, el controlador de carga solar MPPT se utiliza para corregir la detección de las variaciones en las características de corriente y voltaje de la célula solar y se muestra mediante la curva iv.
● El controlador de carga solar MPPT es necesario para cualquier sistema de energía solar que necesite extraer la máxima potencia del módulo fotovoltaico; obliga al módulo fotovoltaico a operar a un voltaje cercano al punto de máxima potencia para extraer la máxima energía disponible.
● El controlador de carga solar MPPT permite a los usuarios utilizar módulos fotovoltaicos con una salida de voltaje más alta que el voltaje de funcionamiento del sistema de batería.
Con un controlador de carga solar MPPT, los usuarios pueden cablear un módulo fotovoltaico para 24 o 48 V (dependiendo del controlador de carga y los módulos fotovoltaicos) y llevar energía al sistema de batería de 12 o 24 V. Esto significa que reduce el tamaño del cable necesario y al mismo tiempo conserva la salida total del módulo fotovoltaico.
● El controlador de carga solar MPPT reduce la complejidad del sistema mientras que la salida del sistema es de alta eficiencia. Además, se puede aplicar para su uso con más fuentes de energía. Dado que la potencia de salida fotovoltaica se utiliza para controlar directamente el convertidor CC-CC.
● El controlador de carga solar MPPT se puede aplicar a otras fuentes de energía renovable, como pequeñas turbinas hidráulicas, turbinas eólicas, etc.
Algoritmos para MPPT
Los algoritmos para MPPT son varios tipos de esquemas que se implementan para obtener la máxima transferencia de potencia. Algunos de los esquemas populares son el método de conductancia incremental, el método de oscilación del sistema, el método de escalada de colinas, el método de escalada de colinas modificado y el método de voltaje constante. Otros métodos MPPT incluyen aquellos que utilizan un enfoque de espacio de estados con el convertidor de potencia de seguimiento funcionando en modo de conducción continua (CCM) y otro que se basa en una combinación de conductancia incremental y método de perturbación y observación. La energía extraída de la fuente fotovoltaica a través de MPPT debe utilizarse mediante una carga o almacenarse de alguna forma, por ejemplo, energía almacenada en una batería o utilizada para electrólisis para producir hidrógeno para uso futuro en pilas de combustible. En vista de esto, los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son muy populares ya que no tienen ningún requisito de almacenamiento de energía, ya que la red puede absorber cualquier cantidad de energía fotovoltaica rastreada.
A continuación se explican algunos de los esquemas MPPT más populares y utilizados:
La proporción de VMPP y Voc es una constante aproximadamente igual a {{0}}.78. Aquí, el voltaje del conjunto está representado por VMPP y el voltaje del circuito abierto está representado por Voc. El voltaje del conjunto fotovoltaico detectado se compara con un voltaje de referencia para generar una señal de error que a su vez controla el ciclo de trabajo. El ciclo de trabajo del convertidor de potencia garantiza que la tensión del conjunto fotovoltaico sea igual a 0,78 × Voc. También se puede determinar Voc utilizando un diodo montado en la parte posterior del conjunto (para que tenga la misma temperatura que el conjunto). Se alimenta una corriente constante al diodo y el voltaje resultante a través del diodo se utiliza como VOC de la matriz que luego se utiliza en el seguimiento de VMPP.
Método de escalada
El algoritmo más popular es el método de escalada. Se aplica perturbando el ciclo de trabajo 'd' a intervalos regulares y registrando los valores de corriente y voltaje del conjunto resultante, obteniendo así la potencia. Una vez conocida la potencia, se realiza una verificación de la pendiente de la curva P-V o de la región de operación (fuente de corriente o región de fuente de voltaje) y luego se efectúa el cambio en d en una dirección tal que el punto de operación se acerque al máximo. punto de alimentación en la característica de voltaje de alimentación.El algoritmo de este esquema se describe a continuación junto con la ayuda de expresiones matemáticas:
En una región de fuente de voltaje, ∂PPV / ∂VPV > 0=d=d + δd (es decir, incremento d)
En la región de origen actual, ∂PPV / ∂VPV < 0=d=d - δd (es decir, decremento d)
En el punto de máxima potencia, ∂PPV / ∂VPV=0=d=d o δd=0 (es decir, retener d)
Esto significa que la pendiente es positiva y el módulo está funcionando en la región de corriente constante. En caso de que la pendiente sea negativa (Pnew < Pold), el ciclo de trabajo se reduce (d=d - δd), ya que la región de operación en este caso es la región de voltaje constante. Este algoritmo se puede implementar mediante un microcontrolador.
Método de conductancia incremental
En el método de conductancia incremental, el punto de máxima potencia al hacer coincidir la impedancia del conjunto fotovoltaico con la impedancia efectiva del convertidor reflejada en los terminales del conjunto. Mientras que este último se ajusta aumentando o disminuyendo el valor del ciclo de trabajo. El algoritmo se puede explicar de la siguiente manera:
Para la región de fuente de voltaje, ∂IPV / ∂VPV > - IPV / VPV=d=d + δd (es decir, ciclo de trabajo incremental)
Para la región de origen actual, ∂IPV / ∂VPV < - IPV / VPV=d=d - δd (es decir, ciclo de trabajo de disminución)
En el punto de máxima potencia, ∂IPV / ∂VPV=d=d o δd=0
Método Mppt de conductancia incremental
Los sistemas fotovoltaicos aislados de la red suelen utilizar baterías para suministrar cargas durante la noche. Aunque el voltaje del paquete de batería completamente cargado puede estar cerca del voltaje del punto de máxima potencia del panel fotovoltaico, esto no es cierto al amanecer cuando se produce la descarga parcial de la batería. A un voltaje determinado por debajo del voltaje máximo del panel fotovoltaico, se produce la carga y este desajuste se puede resolver utilizando un MPPT. En el caso de un sistema fotovoltaico conectado a la red, toda la energía entregada desde los módulos solares se enviará a la red. Por lo tanto, el MPPT en un sistema fotovoltaico conectado a la red siempre intentará operar los módulos fotovoltaicos en su punto de máxima potencia.
Aplicaciones de los controladores de carga solar MPPT
El siguiente sistema básico de instalación de paneles solares muestra la regla importante del controlador de carga solar y un inversor. El inversor (que convierte la energía CC de las baterías y los paneles solares en energía CA) se utiliza para conectar los aparatos de CA a través del controlador de carga. Por otro lado, los aparatos de CC se pueden conectar directamente al controlador de carga solar para suministrar energía CC a los aparatos a través de paneles fotovoltaicos y baterías de almacenamiento.
Un sistema de alumbrado público solar es un sistema que utiliza un módulo fotovoltaico para transformar la luz solar en electricidad de CC. El dispositivo utiliza sólo energía CC e incluye un controlador de carga solar para almacenar CC en el compartimento de la batería para que no sea visible durante el día o la noche.
El sistema solar doméstico utiliza la energía generada por el módulo fotovoltaico para alimentar electrodomésticos u otros electrodomésticos. El dispositivo incluye un controlador de carga solar para almacenar CC en el banco de baterías y un traje para usar en cualquier entorno donde la red eléctrica no esté disponible.
El sistema híbrido consta de varias fuentes de energía para proporcionar energía de emergencia a tiempo completo u otros fines. Por lo general, integra un panel solar con otros medios de generación, como generadores diésel y fuentes de energía renovables (generador de turbina eólica y generador hidráulico, etc.). Incluye un controlador de carga solar para almacenar CC en un banco de baterías.
El sistema de bombeo de agua solar es un sistema que utiliza energía solar para bombear agua desde reservorios naturales y superficiales para la casa, el pueblo, el tratamiento de agua, la agricultura, el riego, la ganadería y otras aplicaciones.
El controlador de carga solar MPPT minimiza la complejidad de cualquier sistema manteniendo alta la salida del sistema. Además, puede utilizarlo con otras fuentes de energía más diversas.
Nuestra fábrica
Zhejiang Hertz Electric Co., Ltd., fundada en 2014, es una empresa de alta tecnología que se especializa en el desarrollo, fabricación, ventas y servicio posventa, y presta servicios a fabricantes de equipos de gama media y alta e integradores de sistemas de automatización industrial. Basándonos en equipos de producción de alta calidad y procesos de prueba rigurosos, proporcionaremos a los clientes productos como inversores de baja y media tensión, arrancadores suaves y sistemas y soluciones de servocontrol en industrias relacionadas.
La empresa defiende el concepto de "proporcionar a los usuarios los mejores productos y servicios" para atender a cada cliente. En la actualidad, se utiliza principalmente en metalurgia, industria química, fabricación de papel, maquinaria y otras industrias.
Certificaciones
Preguntas más frecuentes
P: ¿Qué hace un MPPT?
P: ¿Necesito MPPT o inversor?
P: ¿Qué es mejor MPPT o PWM?
P: ¿Cuál es la ventaja de un controlador MPPT?
P: ¿Los inversores tienen MPPT integrado?
P: ¿Necesito un MPPT para cada panel solar?
P: ¿Todos los inversores tienen MPPT?
P: ¿Vale la pena el coste adicional del MPPT?
P: ¿Debo conectar mis paneles solares en serie o en paralelo?
P: ¿Cuál es la vida útil del MPPT?
P: ¿MPPT evita la sobrecarga?
P: ¿Puedo usar MPPT sin inversor?
P: ¿Cuántos voltios puede manejar un controlador de carga MPPT?
P: ¿Qué sucede si se usa un MPPT sin batería?
P: ¿MPPT funciona mejor con alto voltaje?
P: ¿Por qué se utiliza MPPT en paneles solares?
P: ¿Cómo puedo hacer coincidir mis paneles solares con MPPT?
P: ¿Cuáles son los tipos de MPPT?
P: ¿Cuáles son las técnicas MPPT convencionales?
P: ¿Cómo reviso mi MPPT?
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