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En los sistemas solares fuera de la red, el controlador fotovoltaico (PV) se utiliza principalmente para transformar y almacenar la electricidad generada por los componentes fotovoltaicos en baterías. También se utiliza para proteger las baterías de sobrecarga y descarga, lo que puede prolongar la vida útil de la batería. Por lo tanto, el controlador de carga y descarga solar es esencial.
Actualmente, existen dos rutas técnicas principales para los controladores: Modulación de ancho de pulso (PWM) y Seguimiento de punto de potencia máxima (MPPT). Cada método tiene sus ventajas y desventajas y se puede seleccionar en función de diferentes escenarios.
Características del controlador solar PWM vs MPPT
Características deControlador PWM
El circuito principal del controlador generalmente adopta un diseño de polo positivo común, que consiste en un conjunto de tubos de conmutación de potencia y un conjunto de tubos fotovoltaicos anti-reversa. Esta estructura eléctrica y control son simples. PWM-Modulación de ancho de pulso, generalmente en un estado de carga directa, que genera menos calor. Durante la etapa de voltaje constante y corriente constante, se controla mediante ondas cortantes para limitar el voltaje y la corriente de carga. Este diseño requiere una pequeña diferencia de voltaje entre el voltaje del panel PV y el voltaje de la batería.
PWM utiliza un microprocesador de alto rendimiento para emitir para controlar el circuito analógico, utilizando una carga fuerte, carga equilibrada y carga flotante durante tres etapas para cargar la batería.
Características deControlador MPPT
El circuito principal del controlador MPPT generalmente adopta un diseño de polo negativo, que consiste en un condensador de entrada, un conjunto de tubos fotovoltaicos antiinversión, un conjunto de circuitos BUCK (o circuitos BOOST), y un condensador de salida. Siempre funciona en un estado de corte y generalmente funciona dentro de un rango de diferencia de voltaje grande entre el PV y la batería (generalmente 2 ~ 8).
En comparación con los controladores PWM, el controlador MPPT tiene funcionalidades más potentes, ya que agregan inductores y diodos de potencia. El controlador solar MPPT se refiere al controlador solar con la función de seguimiento máximo del punto de potencia, que puede detectar el voltaje y la corriente del panel solar en tiempo real y rastrear continuamente la potencia máxima (P = U * I), asegurando que el sistema siempre esté cargando la batería a la máxima potencia. La eficiencia de seguimiento MPPT es 99% y la eficiencia de generación de energía de todo el sistema es tan alta como 97%.
El controlador MPPT utiliza microprocesadores de alto rendimiento con mejores capacidades de protección y carga. Utilizan carga fuerte, carga equilibrada y carga flotante durante tres etapas para cargar la batería.
Cómo elegir entre MPPT y PWM controlador solar
El controlador PWM y MPPT tiene sus ventajas y desventajas únicas, y la elección del esquema depende de las características de diseño, los costos y el entorno externo de la matriz solar fotovoltaica. Al elegir, se deben considerar los siguientes factores:
El controlador MPPT es más caro que el controlador PWM. Sin embargo, el controlador MPPT tiene una mayor eficiencia de carga, especialmente en condiciones de frío. El controlador MPPT también admite más paneles fotovoltaicos para conectarse en serie con cables (diferencia de alto voltaje), lo cual es una ventaja significativa. En este caso, el área de la sección transversal del cable de conexión se puede reducir en gran medida, haciendo que el costo total del sistema sea correspondientemente menor.
En comparación con el controlador MPPT, el controlador solar PWM no puede cargar la potencia máxima producida por la matriz fotovoltaica. Su eficiencia general suele estar entre los 65 y los 85%. Por otro lado, el controlador MPPT se asegura de que el panel solar esté siempre en el mejor estado operativo. En algunos casos, como en climas fríos, la eficiencia de carga proporcionada por MPPT es 30% mayor que la del control PWM (alta eficiencia de carga).
El método PWM es maduro, con un circuito simple y confiable y un costo menor. Sin embargo, la utilización de su componente es menor y es adecuada para sistemas pequeños. El rango de temperatura de la unidad de carga solar está entre 45-75 ℃. El controlador MPPT es una mejor opción para sistemas grandes, y su mayor eficiencia significa beneficios económicos más significativos. Además, el controlador MPPT admite a los usuarios obtener la máxima potencia de la matriz PV. Cuando se necesita energía extra y el sitio no puede expandir el tamaño de la matriz PV, el controlador MPPT tiene una ventaja significativa en esta situación.
