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Em sistemas solares fora da rede, o controlador fotovoltaico (PV) é usado principalmente para transformar e armazenar a eletricidade gerada pelos componentes fotovoltaicos em baterias. Também é usado para proteger as baterias de sobrecarga e descarga excessiva, o que pode prolongar a vida útil da bateria. Portanto, o controlador de carga e descarga solar é essencial.
Atualmente, existem duas rotas técnicas principais para controladores: Modulação de Largura de Pulso (PWM) e Rastreamento de Ponto de Potência Máxima (MPPT). Cada método tem suas vantagens e desvantagens e pode ser selecionado com base em diferentes cenários.
Características do controlador solar PWM vs MPPT
Características doControlador PWM
O circuito principal do controlador geralmente adota um projeto de pólo positivo comum, consistindo em um conjunto de tubos de comutação de energia e um conjunto de tubos anti-reverso fotovoltaicos. Esta estrutura elétrica e controle são simples. PWM-Modulação de Largura de Pulso, geralmente em um estado de carregamento direto, que gera menos calor. Durante a tensão constante e o estágio de corrente constante, ele é controlado cortando ondas para limitar a tensão e a corrente de carga. Este projeto requer uma pequena diferença de tensão entre a tensão do painel PV e a tensão da bateria.
O PWM usa um microprocessador de alto desempenho para controlar o circuito analógico, usando carregamento forte, carregamento balanceado e carregamento flutuante por três estágios para carregar a bateria.
Características doControlador MPPT
O circuito principal do controlador MPPT geralmente adota um projeto de pólo negativo, consistindo em um capacitor de entrada, um conjunto de tubos fotovoltaicos anti-reversos, um conjunto de circuitos BUCK (ou circuitos BOOST), e um capacitor de saída. Ele sempre funciona em um estado de corte e geralmente funciona dentro de uma grande faixa de diferença de tensão entre o PV e a bateria (geralmente 2 ~ 8).
Comparado com os controladores PWM, o controlador MPPT tem funcionalidades mais poderosas, pois adicionam indutores e diodos de potência. O controlador solar MPPT refere-se ao controlador solar com função de rastreamento de ponto de potência máxima, que pode detectar a tensão e a corrente do painel solar em tempo real e rastrear continuamente a potência máxima (P = U * I), garantindo que o sistema esteja sempre carregando a bateria na potência máxima. A eficiência de rastreamento MPPT é de 99% e a eficiência de geração de energia de todo o sistema chega a 97%.
O controlador MPPT usa microprocessadores de alto desempenho com melhores recursos de proteção e carregamento. Eles usam carregamento forte, carregamento balanceado e carregamento flutuante por três estágios para carregar a bateria.
Como escolher entre MPPT e PWM controlador solar
O controlador PWM e MPPT tem suas vantagens e desvantagens exclusivas, e a escolha do esquema depende das características do projeto, custos e ambiente externo do painel fotovoltaico solar. Ao escolher, os seguintes fatores devem ser considerados:
O controlador MPPT é mais caro do que o controlador PWM. No entanto, o controlador MPPT tem maior eficiência de carregamento, especialmente em condições de clima frio. O controlador MPPT também suporta mais painéis fotovoltaicos para serem conectados em série com fios (diferença de alta tensão), o que é uma vantagem significativa. Neste caso, a área da seção transversal do cabo de conexão pode ser bastante reduzida, tornando o custo geral do sistema correspondentemente menor.
Comparado com o controlador MPPT, o controlador solar PWM não pode carregar a potência máxima produzida pelo painel fotovoltaico. Sua eficiência geral é geralmente entre 65-85%. Por outro lado, o controlador MPPT garante que o painel solar esteja sempre no melhor status operacional. Em alguns casos, como em climas frios, a eficiência de carregamento fornecida pelo MPPT é 30% maior do que a do controle PWM (alta eficiência de carregamento).
O método PWM é maduro, com um circuito simples e confiável e um custo menor. No entanto, sua utilização de componentes é menor e é adequada para pequenos sistemas. A faixa de temperatura da unidade de carregamento solar é entre 45-75 °C. O controlador MPPT é a melhor escolha para grandes sistemas e sua maior eficiência significa benefícios econômicos mais significativos. Além disso, o controlador MPPT oferece suporte aos usuários para obter a potência máxima da matriz PV. Quando a energia extra é necessária e o site não pode expandir o tamanho da matriz PV, o controlador MPPT tem uma vantagem significativa nesta situação.
