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MPPT ou rastreamento de ponto de potência máxima é um algoritmo incluído nos controladores de carga usado para extrair a potência máxima disponível do módulo fotovoltaico sob certas condições. A tensão na qual o módulo fotovoltaico pode produzir potência máxima é chamada de ponto de potência máxima (ou tensão de potência de pico). A potência máxima varia com a radiação solar, temperatura ambiente e temperatura da célula solar.
Por que escolher o MPPT?
Maior colheita de energia
Os controladores MPPT operam com tensões de conjunto acima da tensão da bateria e aumentam a colheita de energia dos painéis solares em 5 a 30% em comparação com os controladores PWM, dependendo das condições climáticas.
A tensão operacional e a amperagem do array são ajustadas ao longo do dia pelo controlador MPPT para que a saída de energia do array (amperagem x tensão) seja maximizada.
Menos restrições de módulo
Como os controladores MPPT operam conjuntos em tensões superiores à tensão da bateria, eles podem ser usados com uma ampla variedade de módulos solares e configurações de conjunto. Além disso, eles podem suportar sistemas com tamanhos de fios menores.
Suporte para arrays superdimensionados
Os controladores MPPT podem suportar arrays superdimensionados que, de outra forma, excederiam os limites máximos de potência operacional do controlador de carregamento. O controlador faz isso limitando a entrada de corrente do conjunto durante os períodos do dia em que está sendo fornecida alta energia solar (geralmente durante o meio do dia).
Como funciona o rastreamento máximo de Power Point?
É aqui que entra a otimização ou rastreamento do ponto de potência máxima. Suponha que sua bateria esteja fraca, em 12 volts. Um MPPT pega esses 17,6 volts a 7,4 amperes e os converte para que a bateria receba agora 10,8 amperes a 12 volts. Agora você ainda tem quase 130 watts e todos estão felizes.
Idealmente, para uma conversão de 100% de energia, você obteria cerca de 11,3 amperes a 11,5 volts, mas é necessário alimentar a bateria com uma tensão mais alta para forçar a entrada dos amperes. E esta é uma explicação simplificada - na verdade, a saída da carga MPPT o controlador pode variar continuamente para ajustar a potência máxima da bateria.
Se você olhar para a linha verde, verá que ela tem um pico acentuado no canto superior direito - que representa o ponto de potência máxima. O que um controlador MPPT faz é "procurar" esse ponto exato e, em seguida, fazer a conversão de tensão/corrente para alterá-lo exatamente para o que a bateria precisa. Na vida real, esse pico se move continuamente com as mudanças nas condições de luz e no clima.
Em condições muito frias, um painel de 120- watts é realmente capaz de fornecer mais de 130+ watts porque a saída de energia aumenta à medida que a temperatura do painel diminui - mas se você não tiver alguma maneira de rastrear esse ponto de energia , você vai perdê-lo. Por outro lado, em condições muito quentes, a potência cai – perde-se potência à medida que a temperatura sobe. É por isso que você ganha menos no verão.
Por que preciso de um MPPT?
Os MPPT são mais eficazes nestas condições: Inverno e/ou dias nublados ou nebulosos - quando a energia extra é mais necessária.
Tempo frio
Os painéis solares funcionam melhor em temperaturas frias, mas sem um MPPT você perde a maior parte disso. O tempo frio é mais provável no inverno - a época em que as horas de sol são baixas e você mais precisa de energia para recarregar as baterias.
Carga baixa da bateria
Quanto menor o estado de carga da bateria, mais corrente um MPPT coloca nela - outro momento em que a energia extra é mais necessária. Você pode ter essas duas condições ao mesmo tempo.
Fios longos
Se você estiver carregando uma bateria de 12-volt e seus painéis estiverem a 30 metros de distância, a queda de tensão e a perda de energia poderão ser consideráveis, a menos que você use um fio muito grande. Isso pode ser muito caro. Mas se você tiver quatro painéis de 12 volts conectados em série para 48 volts, a perda de energia será muito menor e o controlador converterá essa alta tensão em 12 volts na bateria. Isso também significa que se você tiver um painel de alta tensão alimentando o controlador, poderá usar um fio muito menor.
● Em qualquer aplicação em que o módulo fotovoltaico seja fonte de energia, o controlador de carga solar MPPT é usado para corrigir a detecção das variações nas características de corrente-tensão da célula solar e mostradas pela curva iv.
● O controlador de carga solar MPPT é necessário para qualquer sistema de energia solar que precise extrair a potência máxima do módulo fotovoltaico, ele força o módulo fotovoltaico a operar em tensão próxima ao ponto de potência máxima para extrair a potência máxima disponível.
● O controlador de carga solar MPPT permite aos usuários usar o módulo fotovoltaico com uma saída de tensão mais alta do que a tensão operacional do sistema de bateria.
Com um controlador de carregamento solar MPPT, os usuários podem conectar o módulo fotovoltaico para 24 ou 48 V (dependendo do controlador de carregamento e dos módulos fotovoltaicos) e fornecer energia para o sistema de bateria de 12 ou 24 V. Isso significa que reduz o tamanho do fio necessário, mantendo a saída total do módulo fotovoltaico.
● O controlador de carga solar MPPT reduz a complexidade do sistema enquanto a saída do sistema é de alta eficiência. Além disso, pode ser aplicado para uso com mais fontes de energia. Como a potência de saída fotovoltaica é usada para controlar diretamente o conversor DC-DC.
● O controlador de carga solar MPPT pode ser aplicado a outras fontes de energia renovável, como pequenas turbinas hidráulicas, turbinas eólicas, etc.
Algoritmos para MPPT
Algoritmos para MPPT são vários tipos de esquemas implementados para obter transferência máxima de potência. Alguns dos esquemas populares são método de condutância incremental, método de oscilação do sistema, método de subida de colina, método de subida de colina modificado, método de tensão constante. Outros métodos MPPT incluem aqueles que utilizam abordagem de espaço de estado com o conversor de potência de rastreamento operando em modo de condução contínua (CCM) e outro que é baseado em uma combinação de condutância incremental e método de perturbação e observação. A energia extraída da fonte fotovoltaica através do MPPT deve ser utilizada por uma carga ou armazenada de alguma forma, por exemplo, energia armazenada em uma bateria ou usada para eletrólise para produzir hidrogênio para uso futuro em células de combustível. Em vista disso, os sistemas fotovoltaicos conectados à rede são muito populares, pois não possuem nenhum requisito de armazenamento de energia, uma vez que a rede pode absorver qualquer quantidade de energia fotovoltaica rastreada.
Alguns dos esquemas MPPT populares e mais comumente usados são explicados abaixo:
A proporção de VMPP e Voc é uma constante aproximadamente igual a {{0}},78. Aqui a tensão do arranjo é representada por VMPP e a tensão de circuito aberto é representada por Voc. A tensão do arranjo fotovoltaico detectada é comparada com uma tensão de referência para gerar um sinal de erro que por sua vez controla o ciclo de trabalho. O ciclo de trabalho do conversor de potência garante que a tensão do arranjo fotovoltaico seja igual a 0,78 × Voc. Além disso, Voc pode ser determinado usando um diodo montado na parte traseira do array (de modo que tenha a mesma temperatura do array). Uma corrente constante é alimentada no diodo e a tensão resultante através do diodo é usada como matrizes VOC que então são utilizadas no rastreamento do VMPP.
Método de escalada
O algoritmo mais popular é o método de escalada. É aplicado perturbando o ciclo de trabalho 'd' em intervalos regulares e registrando os valores de corrente e tensão do conjunto resultantes, obtendo assim a potência. Uma vez conhecida a potência, é realizada uma verificação da inclinação da curva P-V ou da região de operação (fonte de corrente ou região de fonte de tensão) e então a mudança em d é efetuada em uma direção tal que o ponto de operação se aproxime do máximo ponto de alimentação na característica da tensão de alimentação.O algoritmo deste esquema é descrito abaixo junto com a ajuda de expressões matemáticas:
Em uma região de fonte de tensão, ∂PPV / ∂VPV > 0=d=d + δd (ou seja, incremento d)
Na região de origem atual, ∂PPV / ∂VPV < 0=d=d - δd (ou seja, decremento d)
No ponto de potência máxima, ∂PPV / ∂VPV=0=d=d ou δd=0 (ou seja, reter d)
Isto significa que a inclinação é positiva e o módulo está operando na região de corrente constante. Caso a inclinação seja negativa (Pnew < Pold) o ciclo de trabalho é reduzido (d=d - δd), pois a região de operação neste caso é a região de tensão constante. Este algoritmo pode ser implementado usando um microcontrolador.
Método de Condutância Incremental
No método de condutância incremental, o ponto de potência máximo corresponde à impedância do arranjo fotovoltaico com a impedância efetiva do conversor refletida nos terminais do arranjo. Enquanto este último é ajustado pelo aumento ou diminuição do valor do ciclo de trabalho. O algoritmo pode ser explicado da seguinte forma:
Para região de fonte de tensão, ∂IPV / ∂VPV > - IPV / VPV=d=d + δd (ou seja, ciclo de trabalho de incremento)
Para a região de origem atual, ∂IPV / ∂VPV < - IPV / VPV=d=d - δd (ou seja, decremento do ciclo de trabalho)
No ponto de potência máxima, ∂IPV / ∂VPV=d=d ou δd=0
Método Mppt de condutância incremental
Os sistemas fotovoltaicos fora da rede geralmente usam baterias para fornecer cargas à noite. Embora a tensão da bateria totalmente carregada possa estar próxima da tensão máxima do ponto de potência do painel fotovoltaico, isso não é verdade ao nascer do sol, quando ocorre a descarga parcial da bateria. A uma determinada tensão abaixo da tensão máxima do painel fotovoltaico, ocorre o carregamento e esta incompatibilidade pode ser resolvida usando um MPPT. No caso de um sistema fotovoltaico conectado à rede, toda a energia entregue pelos módulos solares será enviada para a rede. Portanto, o MPPT em um sistema fotovoltaico conectado à rede sempre tentará operar os módulos fotovoltaicos em seu ponto de potência máxima.
Aplicações de controladores de carga solar MPPT
O seguinte sistema básico de instalação de painel solar mostra a regra importante do controlador de carregamento solar e de um inversor. O inversor (que converte energia CC de baterias e painéis solares em energia CA) é usado para conectar os aparelhos CA por meio do controlador de carregamento. Por outro lado, os aparelhos CC podem ser conectados diretamente ao controlador de carregamento solar para fornecer energia CC aos aparelhos através de painéis fotovoltaicos e baterias de armazenamento.
Um sistema de iluminação pública solar é um sistema que usa um módulo fotovoltaico para transformar a luz solar em eletricidade CC. O dispositivo usa apenas energia CC e inclui um controlador de carregamento solar para armazenar CC no compartimento da bateria para não ser visível durante o dia ou a noite.
O sistema solar doméstico utiliza energia gerada a partir do módulo fotovoltaico para fornecer eletrodomésticos ou outros eletrodomésticos. O dispositivo inclui um controlador de carga solar para armazenar CC no banco de baterias e um traje para uso em qualquer ambiente onde a rede elétrica não esteja disponível.
O sistema híbrido consiste em diversas fontes de energia para fornecer energia de emergência em tempo integral ou para outros fins. Normalmente integra um painel solar com outros meios de geração, como geradores a diesel e fontes de energia renováveis (turbina eólica e hidrogerador, etc.). Inclui um controlador de carga solar para armazenar CC em um banco de baterias.
O sistema de bombeamento solar de água é um sistema que utiliza energia solar para bombear água de reservatórios naturais e superficiais para residências, vilas, tratamento de água, agricultura, irrigação, pecuária e outras aplicações.
O controlador de carga solar MPPT minimiza a complexidade de qualquer sistema, mantendo alta a produção do sistema. Além disso, você pode usá-lo com várias outras fontes de energia.
Nossa fábrica
Zhejiang Hertz Electric Co., Ltd., fundada em 2014, é uma empresa de alta tecnologia especializada no desenvolvimento, fabricação, vendas e serviço pós-venda, atendendo fabricantes de equipamentos de médio e alto padrão e integradores de sistemas de automação industrial. Contando com equipamentos de produção de alta qualidade e processos de testes rigorosos, forneceremos aos clientes produtos como inversores de baixa e média tensão, soft starters e sistemas de servocontrole e soluções em indústrias relacionadas.
A empresa segue o conceito de “fornecer aos usuários os melhores produtos e serviços” para atender cada cliente. Atualmente, é usado principalmente para metalurgia, indústria química, fabricação de papel, máquinas e outras indústrias.
Certificações
Perguntas frequentes
P: O que um MPPT faz?
P: Preciso de MPPT ou inversor?
P: O que é melhor MPPT ou PWM?
P: Qual é a vantagem de um controlador MPPT?
P: Os inversores possuem MPPT integrado?
P: Preciso de um MPPT para cada painel solar?
P: Todos os inversores possuem MPPT?
P: O MPPT vale o custo extra?
P: Devo conectar meus painéis solares em série ou paralelo?
P: Qual é a vida útil do MPPT?
P: O MPPT evita sobrecarga?
P: Posso usar MPPT sem inversor?
P: Quantos volts um controlador de carregamento MPPT pode suportar?
P: O que acontece se um MPPT for usado sem bateria?
P: O MPPT funciona melhor com alta tensão?
P: Por que o MPPT é usado em painéis solares?
P: Como faço para combinar meus painéis solares com MPPT?
P: Quais são os tipos de MPPT?
P: Quais são as técnicas convencionais de MPPT?
P: Como verifico meu MPPT?
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