تعد وحدة التحكم بالشحن الكهروضوئي بالطاقة الشمسية العنصر الأساسي في أنظمة توليد الطاقة الشمسية خارج الشبكة أو القائمة بذاتها.
نظرًا للخصائص غير الخطية للصفيف الشمسي ، هناك حد أقصى لإنتاج الطاقة (Max Power Point) على المنحنى. لا تستطيع وحدات التحكم التقليدية ، المزودة بتقنية شحن المحول وتقنية الشحن PWM ، شحن البطارية عند الحد الأقصى من الطاقة ، لذلك لا يمكن حصاد الطاقة القصوى المتوفرة من صفيف PV ، ولكن وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية مع الحد الأقصى لتتبع نقاط القدرة (MPPT) يمكن للتكنولوجيا قفل النقطة للحصول على الطاقة القصوى وتسليمها إلى البطارية.
تقوم خوارزمية MPPT بشكل مستمر بمقارنة نقاط التشغيل وضبطها لمحاولة تحديد موقع نقطة القوة القصوى للمصفوفة. تتم معالجة عملية التتبع تلقائيًا بواسطة معالج دقيق ولا تحتاج إلى انتباه المستخدم.
تكنولوجيا MPPT
تعمل تقنية MPPT (الحد الأقصى لتتبع نقاط القوة) على تحويل DC إلى DC إلى تحسين التوافق بين المجموعة الشمسية (الألواح الكهروضوئية) وبنك البطارية أو شبكة المرافق. وبطريقة أخرى ، يقوموا بتحويل جهد تيار مستمر أعلى من الألواح الشمسية إلى الجهد الكهربائي المنخفض الذي يحتاج إلى شحن البطاريات.
يمكّن المعالج الدقيق MPPT المدمج جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية لزيادة كفاءة تحويل الطاقة بنسبة تصل إلى 30٪ مقارنة بوحدة تحكم الشحن PWM. سهولة التركيب مع القدرة على الاتصال المتوازي يجعل الحل المناسب للمنازل وكذلك أي تطبيقات النظام الشمسي الكبيرة.
الشكل أعلاه هو الحد الأقصى لمنحنى نقطة القدرة ، المنطقة المظللة تقوم بشحن مجموعة من أجهزة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية التقليدية (PWM Charging Mode) ، يمكنها بوضوح تشخيص ذلك
إن باور بوينت تراكب هو محول عالي التردد من DC إلى DC يأخذ مدخل DC من الألواح الشمسية ، ثم يحول DC إلى تيار متردد عالي التردد ، ومرة أخرى سوف يتم تحويل التيار المتردد مرة أخرى إلى جهد DC مختلف وتيار يتناسب بدقة مع البطاريات واللوحات. عموما MPPTs تعمل على تردد تتراوح بين 20-80 كيلو هرتز (نطاق تردد الصوت عالية جدا). وبالتالي ، يمكن استخدام المحولات عالية الكفاءة والمكونات الصغيرة لتصميم هذه الدوائر عالية التردد.
الميزات الرئيسية للتحكم MPPT الشمسية المسؤول
تستخدم وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية MPPT من أجل تصحيح واكتشاف الاختلافات في خصائص الجهد الحالي للوحة الطاقة الشمسية وكما هو موضح في الشكل أعلاه.
من الضروري لأي نظام طاقة شمسية مطلوب سحب طاقة قصوى من الوحدة الكهروضوئية حيث إنه يفرض الوحدة الكهروضوئية للتشغيل عند فلطية قريبة من نقطة الطاقة القصوى لسحب القدرة القصوى المتاحة.
باستخدام وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية MPPT ، يمكننا استخدام الألواح الشمسية بمخرج جهد أكبر من جهد تشغيل نظام البطارية.
يمكن تقليل تعقيد النظام باستخدام وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية MPPT حيث أن لديها كفاءة عالية.
يمكن تطبيقها للاستخدام مع مصادر طاقة متعددة مثل توربينات المياه أو توربينات طاقة الرياح ، وهكذا. يتم استخدام طاقة خرج الألواح الشمسية للتحكم في محول DC-DC مباشرة.
أين تستخدم MPPT المراقب المالي للطاقة الشمسية
في الوقت الحاضر ، تحكم الطاقة الشمسية لديها MPPT و PWM. وفقا لبيانات التطبيق ، كفاءة التحويل من PWM تحكم عادة أقل من 70 ٪ ، وكفاءة تحويل تحكم MPPT حوالي 95-97 ٪. تحكم MPPT الشمسية مكلفة من تحكم PWN الشمسية ، ولكن سعر الوحدة الشمسية هي أكثر تكلفة. باستخدام وحدة تحكم MPPT ، يمكنك تقليل وحدة الطاقة الشمسية ، وتوفير تكلفة النظام بأكمله
MPPT هي الأكثر فعالية في ظل هذه الظروف:
أيام الشتاء أو الأيام الغائمة أو الضبابية أو المناطق المظللة جزئياً - عندما تكون الحاجة إلى الطاقة الزائدة أكثر.
من المرجح أن يكون الطقس البارد في الشتاء - وهو الوقت الذي تكون فيه ساعات الشمس منخفضة وتحتاج إلى الطاقة لإعادة شحن البطاريات أكثر من غيرها.
انخفاض شحن البطارية - كلما انخفضت حالة الشحن في البطارية ، كلما زاد تيار MPPT الحالي - في وقت آخر تكون فيه الحاجة إلى الطاقة الزائدة أكثر.
تشغيل الأسلاك الطويلة - إذا كانت الألواح على بعد 100 قدم ، فإن انخفاض الجهد وخسارة الطاقة يمكن أن تكون كبيرة ما لم تستخدم سلكًا كبيرًا للغاية. ولكن إذا كان لديك لوحات أكثر سلكية في سلسلة للحصول على فولت أعلى ، فإن فقدان الطاقة هو أقل من ذلك بكثير ، وسوف تحكم وحدة تحكم تحويل هذا الجهد العالي إلى فولت الصحيح للبطارية.