Điều khiển sạc MPPT là gì?

Thứ Sáu, 11 tháng 12, 2015

Điều khiển sạc NLMT có điện thế vào phù hợp với điện thế của pin mặt trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của ac-quy. Vì điều khiển sạc có nhiều loại cho nên bạn cần chọn loại nào phù hợp với hệ thống điện mặt trời của bạn. Đối với các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế thành nhiều dãy song song và mỗi dãy sẽ do một điều khiển sạc phụ trách. Công suất của điều khiển sạc phải đủ lớn để nhận điện năng từ tấm pin NLMT và đủ công suất để nạp cho hệ thống bình ac-quy.

Để chọn điều khiển sạc, ta phải tính ra các thông số Wp, Vpm, Voc, Ipm, Isc của hệ thống pin mặt trời kết nối với nó. Các trị số dòng và áp của bộ điều khiển sạc phải chấp nhận được các trị số dòng áp trên của hệ thống pin mặt trời.

Thông thường ta chọn điều khiển sạc có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch Isc của hệ pin mặt trời.

Đối với loại điều khiển sạc MPPT thì cách chọn có khác. Trước tiên bạn tìm hiểu điều khiển sạc MPPT là gì, sau đó tham khảo chi tiết thiết kế điều khiển sạc MPPT sau đây.

MPPT

1. Điều khiển sạc MPPT là gì?

Điều khiển sạc MPPT là một điều khiển sạc bên trong có bộ vi-xử-lý sử dụng thuật toán MPPT để làm pin mặt trời hấp thu tối đa năng lượng bức xạ của mặt trời và nạp vào ac-quy.

Điều khiển sạc MPPT bao gồm một bộ chuyển đổi DC/DC: nó lấy điện DC (một chiều) từ pin mặt trời, đổi sang điện AC (xoay chiều), sau đó đổi lại điện DC để nạp vào bình ac-quy. Tại sao phải phức tạp như thế? Vì điều khiển sạc MPPT điều khiển tích cực và riêng biệt cho cả 2 đầu vào (pin mặt trời) và đầu ra (bình ac-quy) cho nên nó cần 2 dòng DC riêng biệt:

1. Đối với kết nối đến pin mặt trời: bộ vi-xử-lý sử dụng thuật toán MPPT theo dỏi đường cong dòng-áp làm việc của pin mặt trời, ép pin mặt trời làm việc tại dòng và áp của điểm công suất cực đại MPP.

2. Đối với kết nối bình ac-quy, điều khiển sạc cấp dòng DC nạp bình có đặc tính dòng nạp tối ưu:

Khi dòng từ pin mặt trời thấp, điều khiển sạc MPPT làm nhiệm vụ tăng, nâng dòng lên để nạp vào bình.

Khi dòng từ pin mặt trời cao, điều khiển sạc MPPT làm nhiệm vụ giảm, hạ dòng xuống để bảo vệ bình.

Có thể thấy đối với thời tiết thay đổi, lượng bức xạ mặt trời khi thấp khi cao thì vai trò điều tiết của điều khiển sạc là rất lớn. Do vậy điều khiển sạc MPPT rất hữu dụng nhất là cho các hệ thống năng lượng mặt trời độc lập, sử dụng bình ac-quy và không có kết nối với lưới điện. Nó cũng rất cần cho hệ thống bơm nước dùng điện mặt trời.

2. Các đặc tính chính của Điều khiển sạc MPPT

Theo dõi quan hệ dòng điện- điện thế của pin mặt trời để tìm điểm năng lượng cực đại của đường cong I-V.

Thay đổi điện áp của pin mặt trời buộc pin mặt trời phải làm việc ở điểm năng lượng cực đại nhằm giúp pin mặt trời hấp thu tối đa năng lượng bức xạ mặt trời.

Điều tiết dòng điện từ pin mặt trời phù hợp với điện áp bình ac-quy. Điều này giúp bạn có nhiều lựa chọn các sản phẩm pin mặt trời trong thiết kế vì chúng có nhiều điện áp khác nhau, ngay cả khi nó có điện áp cao hơn điện áp bình acquy. Nó còn giúp ta tiết kiệm chi phí cho dây dẫn. Thí dụ với trường hợp pin mặt trời đặt xa, ta phải dùng dây dẫn cỡ lớn để điện áp khi đến bình acquy không bị suy giảm. Khi có bộ điều khiển sạc, ta có thể dùng dây nhỏ hơn mà không làm giảm hiệu suất của pin mặt trời nạp vào bình.

Điều khiển sạc MPPT khiến hệ thống làm việc đơn giản hơn và làm hiệu suất hệ thống tăng lên. Hơn nữa nó rất phù hợp với các hệ thống tích hợp nhiều nguồn năng lượng vì nó điều khiển trực tiếp dòng điện DC cổng ra.

Điều khiển sạc MPPT cũng cần thiết khi sử dụng các tur-bin gió, tur-bin nước v.v…

3. Cách thiết kế Điều khiển sạc MPPT.

Từ điện áp danh định của hệ thống ac-quy đã biết, ta chọn ra 1 loại điều khiển sạc MPPT đáp ứng cho điện áp danh định acquy này. Điều khiển sạc MPPT với các model thường đặt tên gợi nhớ. SPT-XXYY với XX là điện áp danh định của acquy, YY là dòng sạc lớn nhất. Thí dụ model SPT-2412 dùng cho điện áp danh định bình là 24VDC và dòng nạp max là 12A.

Thí dụ điện áp danh định của hệ acquy là 24VDC ta chọn điều khiển sạc SPT-24YY

Từ Wp của hệ pin mặt trời ta tính ra dòng nạp có được: Ic = Wp/XX

Tính ra YY bằng cách cách nhân Ic với hệ số an toàn, thí dụ 1,2: YY = 1,2 x Ic

Như vậy ta chọn ra được điều khiển sạc SPT-XXYY

Các điều cần lưu ý: Điện áp và dòng của pin mặt trời là điện áp và dòng của chuỗi các tấm pin năng lượng mặt trời kết nối với điều khiển sạc chứ không phải của 1 tấm pin mặt trời. Chuỗi các tấm pin mặt trời có thể là các tấm pin mặt trời ghép nối tiếp hoặc song song hay ghép kết hợp cả 2 cách với nhau.

Voc của hệ pin mặt trời không được lớn hơn Vmax của điều khiển sạc SPT-XXYY

Vpm của hệ pin mặt trời phải nằm trong phạm vi điều khiển của điều khiển sạc SPT-XXYY