Utilización eficiente de la energía por el cargador de batería MPPT

Debe distinguir entre MPPT y lo que hace con la energía transferida.

MPPT es el proceso de adquirir la máxima energía disponible de una fuente en determinadas condiciones de entrada de energía y/o de entregar la máxima energía a la carga en determinadas condiciones. Para que MPPT pueda funcionar la carga tiene que estar dispuesta a ACEPTAR toda la emergía ofrecida.

En la mayoría de los casos, cuando la batería se carga desde una fuente solar, la energía que la batería PODRÍA tomar es mayor que la energía disponible y MPPT sirve para optimizar la transferencia de lo que está disponible.

Cuando la batería está en un modo en el que puede aceptar menos energía de la que el panel puede hacer disponible de manera óptima, MPPT no se puede utilizar por completo, ya que la POTENCIA MÁXIMA excede la potencia deseada. Esto no es una "falla" del sistema MPPT, solo una característica de la carga.

Entonces:

En primer lugar, según tengo entendido, la implementación de MPPT funciona variando la resistencia del circuito de modo que el voltaje de salida del panel * la corriente consumida estén en el punto máximo de la curva de potencia.

Casi, pero la diferencia es crucial. El controlador MPPT varía la carga para que la carga acepte la mayor cantidad de energía posible O para que el panel suministre la mayor cantidad de energía posible. Esto altera efectivamente la resistencia "efectiva" o dinámica, pero no hay resistencia en el sentido tradicional ni disipación de energía intencional. La analogía más útil es que un sistema MPPT es un traductor de impedancia que iguala las impedancias de fuente y carga. Esta no es una 'imagen' familiar, pero probablemente esté más cerca de lo que hace que muchas otras 'metáforas'.

Luego, la sección del cargador de batería toma cualquier voltaje que la sección MPPT 'brinde' y lo deja caer dentro de la banda de voltaje de carga de la batería (por ejemplo, 13.5-14.5V para ácido de plomo), tal vez usando un convertidor reductor.

No. La conversión al nivel apropiado para la carga es una parte muy importante del sistema MPPT propiamente dicho. El convertidor reductor es esencialmente un convertidor de impedancia, simplemente no lo vemos de esa manera.

Además, según tengo entendido, la mayoría de los cargadores de batería MPPT utilizan el método de carga masiva de corriente constante seguido de un método de tope de voltaje constante (quizás seguido de una carga flotante de voltaje constante).

El método de carga es independiente de la acción MPPT propiamente dicha. El diseñador decide un conjunto de algoritmos de carga de la batería y el controlador MPPT luego hace coincidir el requisito del cargador con la energía del panel en cada etapa. CCCV /float/ ... son solo "clientes" del proceso MPPT.

Ahora, lo que me desconcierta es cómo se supone que el cargador ejecuta un algoritmo de carga masiva de corriente constante mientras usa la energía que le llega de manera eficiente. Porque, si el cargador simplemente regula el voltaje de salida a través de una resistencia de detección de modo que la corriente de salida permanezca en un nivel constante predeterminado, ese voltaje depende de las características de la batería y el estado de carga, por lo que esencialmente la curva de potencia de carga de la batería se fija para un fijo actual.

Como se indicó anteriormente, para que el MPPT funcione, la energía que PODRÍA usarse debe ser mayor que la energía disponible. El MPPT entonces pone a disposición la mayor cantidad posible.
Cuando se cargan baterías de LA (plomo ácido) desde la red eléctrica, la elección de la tasa de carga suele estar determinada por los factores o el costo de la batería. por ejemplo, un cargador de batería doméstico puede proporcionar un máximo de 2A cuando 10A serían aceptables debido a consideraciones de costos. Pero en un sistema diseñado donde el costo es importante pero secundario, se puede tomar la decisión de cobrar un máximo de C/5 o C/10 o lo que sea. Suponga C/10 para un sistema de ejemplo. Si el mismo sistema se usa con una fuente solar y la fuente solar puede proporcionar más de C/10, entonces MPPT no se usará por completo. Pero si el sistema fotovoltaico puede proporcionar, digamos, C/15, MPPT permitirá que I se establezca lo más alto posible sin exceder C/10.

ENTONCES

Entonces, ¿qué pasa si el MPPT de repente da más poder? ¿Se desperdicia? ¿Qué pasa si el MPPT produce menos energía? ¿La corriente constante se vuelve no tan constante?

Como se indicó anteriormente, si MPPT puede proporcionar más de C/10 en condiciones de CC, entonces sí, no se usa toda la energía disponible; si no hay otro uso para la energía, SE "desperdicia".

Por último, si existe un cargador MPPT de voltaje constante (que tiene más sentido para mí en esta situación), ¿cómo se llevaría a cabo la transición de la carga a granel a la carga máxima durante las condiciones cambiantes (cambio de corriente)? La detección de mesetas, por ejemplo, sería imposible.

Una vez más, depende del diseñador del cargador de batería. No existe un "cargador MPPT" per se, solo hay un cargador que usa MPPT para obtener la mayor cantidad de energía posible. SI un cargador implementara la carga CV, consumiría una cierta cantidad de energía en una situación determinada. Si hay suficiente energía para hacer esto, entonces CV en la V elegida no es posible, PERO MPPT proporcionará la mayor cantidad de energía posible. Si MPPT puede satisfacer toda la necesidad, se "desperdiciará" algo de energía.

Un enfoque poco usado pero sensato para el exceso de energía es usarlo para calentar de alguna forma. Esto podría ser calentamiento de agua, calefacción de espacios, secado de frutas o lo que sea. Una carga de calentador tiene una eficiencia cercana al 100 % (con pérdidas en los cables de alimentación y las conexiones que producen calor que puede no ser útil). Si el calor es útil, entonces es un excelente medio para utilizar energía que de otro modo se “desperdiciaría”. Tenga en cuenta que esto se aplica a la energía procedente directamente de un panel fotovoltaico. No se aplica directamente a la energía que se ha almacenado en una batería, etc., ya que también se aplican la vida útil del ciclo y las eficiencias de conversión y otros factores.

Pero, ¿cómo se puede determinar un algoritmo de carga de corriente constante (que puede llevar horas) cuando se desconocen las condiciones futuras? O no es de corriente constante o el cargador debe dejar un margen de error y por lo tanto desperdiciar mucha energía.

Se aplica corriente constante hasta que Vbattery alcanza algún umbral. Icc suele ser el MÁXIMO permitido por cualquier motivo. Si hay menos disponible, solo toma más tiempo antes de que se alcance la Vmax.

Imax en un sistema de red generalmente se establece según los factores y el costo de la batería e Imax_actual generalmente será igual a Imax_design.
En un sistema fotovoltaico con energía limitada, I_right_now generalmente será < I_max_allowed y MPPT puede ayudar.
Si I_max_possible_now suele ser > I_CC_Max, entonces está desperdiciando dinero usando MPPT. –

En un sistema de carga de CORRIENTE CONSTANTE, si el MPPT puede producir suficiente energía para alcanzar ese nivel actual, entonces todo está bien, pero si de repente las nubes pasan entre el sol y el panel, y no hay suficiente energía para mantener ese nivel actual , obviamente se cae. Pero entonces, ¿qué piensa el 'cargador inteligente' de eso? Puede parecer que la batería de repente tuvo suficiente. ¿Alguna idea sobre cómo los cargadores MPPT podrían lidiar con esta situación?

Esto no debería ser un problema en el modo CC: si Vbattery es < Vmax, entonces suministre la corriente que pueda y continúe. MPPT funciona en este caso: toma cualquier energía fotovoltaica disponible, ajusta la impedancia de carga para maximizar la salida del panel y luego suministra corriente al cargador de tal manera que se maximiza la corriente.

Confundí el voltaje y la corriente constantes con la última parte de ese comentario sobre que parecía que la batería tenía suficiente. Pero la pregunta se mantiene. Usted dice que si el MPPT puede proporcionar más potencia cuando se necesita, entonces lo hace, y por eso es tan útil. Pero, ¿qué pasa con la estabilidad de la información de retroalimentación del cargador, si la corriente y el voltaje cambian en todo el taller? ¿No necesita un cargador construir una buena curva constante para saber dónde está? Mi cargador de red tarda 10 minutos en hacer esto al principio.

Necesitas más habilidades arcanas: la magia negra está involucrada :-).
Está haciendo preguntas sobre al menos dos temas y son esencialmente independientes pero estrechamente relacionados en muchas aplicaciones.
Q1 es "¿Qué hace MPPT?" y está lo suficientemente bien cubierto anteriormente.

La segunda pregunta es "¿Qué algoritmo debo usar para cargar esta batería frente a un suministro de energía variable que a veces no puede proporcionar tanta energía como puedo obtener". Supongo que todo esto se relaciona con un sistema de ácido de plomo "12V", ya que eso es lo que mencionas. He jugado (demasiado) mucho con la carga solar pequeña de NimH y actualmente estoy trabajando con la carga solar pequeña de LiFePO4. Tengo menos experiencia solar en Los Ángeles, pero los requisitos químicos se superponen un poco.

En el modo CC, MPPT puede ser útil. También al comienzo de CC, pero a medida que caigo, se llega a una etapa en la que PV puede hacer frente sin MPPT. Si interrumpe el controlador temporalmente y es consciente de PV, en la mayoría de los casos es fácil continuar donde lo dejó. CC es fácil.

Un cargador en modo CC no debe perderse y no debe requerir mucho esfuerzo o tiempo para establecer que CC es lo que se requiere, EXCEPTO cuando el fabricante está haciendo o tratando de hacer o pretendiendo hacer algo inusual o 'elegante'.

No sé qué hace su cargador de red o por qué: el modelo y el enlace serían útiles.
La carga básica de LA CCCV es relativamente sencilla. Los fabricantes pueden agregar análisis o condicionamiento o esperanza arcana y uno necesita saber lo que dicen que están logrando.
En la mayoría de los casos, si Vbat es> Vmin_normal, puede comenzar en CC definido. Si no conoce la capacidad de la batería, no sabrá qué es CC_max y es posible que establezcan la capacidad observando deltaV o lo que sea al principio aplicando varias corrientes estándar y viendo cómo cambia el voltaje.

Una vez que presiona Vmax e ingresa CV, la batería está a cargo de la corriente.
Cuando el controlador decide que Iccv ha caído a un nivel objetivo o que el tiempo de carga máximo permitido ha expirado, puede terminar la carga o aplicar una carga superior, pero nuevamente la batería está a cargo de la corriente.

CV es un problema si la luz solar baja hace que Ichg caiga por debajo de Iterminate o si "se despierta" con la batería tarde en el ciclo de carga C y la energía solar es baja. es decir, la energía solar baja puede reducir Ichg bajo CV de modo que caiga por debajo de Vterminate, pero probablemente será suficiente un poco de inteligencia de tiempo y conocimiento del estado de la energía disponible. Por ejemplo, si estuvo en modo CV durante 30 minutos y generalmente toma ~= 4 horas y la energía solar se desplomó o llegó la noche, puede tomar decisiones para considerar que el ciclo está incompleto aunque Ichg sea < Iterminate.

Sin embargo, si no me equivoco, con la carga masiva de corriente constante, la configuración actual (sin embargo, esto está determinado, probablemente por la hoja de datos de la batería) debe ser menor que la corriente disponible promedio esperada (para un punto de energía particular en la curva de voltaje de carga ) o de lo contrario será difícil mantener esa corriente en condiciones climáticas cambiantes. Ahora bien, esto significa que el cargador debe ser capaz de proporcionar más energía por un margen de lo que razonablemente toman las baterías, lo que significa que el sistema todavía está desperdiciando energía (quizás inevitablemente). – Guillermo hace 1 hora

"...Si no me equivoco..." -> Lo eres :-). O bien, no
está equivocado si define como NECESARIO tener una carga masiva de CC de corriente CONSTANTE, pero casi nunca es NECESARIO hacer esto. Si decide que quiere, por ejemplo, 2000 ciclos profundos de una batería y la forma de hacerlo es cargar una, por ejemplo, C/12.3456 o lo que sea, y nada más, entonces la única forma de hacerlo con certeza en un sistema de energía solar es para asegurar que nunca haya tormentas o nubes (o noches).

PERO en la mayoría de los casos, CC Imax no es (como dije anteriormente) una figura mágica especial que deba cumplirse de cerca, sino que es un conjunto máximo por (generalmente) razones de salud de la batería. Es poco probable que si decide que 12A máx. es el máximo, usar de 8 a 12 y variar, y ocasionalmente 2A o 0 A, hará algún daño. El final de la carga CC casi nunca se establece mediante un temporizador y un cálculo, sino cuando la batería alcanza el voltaje deseado. Tardar un poco más en llegar allí que el mínimo absoluto no suele ser un problema.

| Un área en la que se requiere tener al menos algo de Imin disponible es proporcionar una carga superior donde el PV puede estar agotando su capacidad para proporcionar suficiente I a V elevado y es posible que pueda cargar la batería para siempre a una velocidad inferior a la requerida y nunca completarla. la carga. He visto este problema exacto informado en sistemas con una capacidad fotovoltaica muy pequeña en relación con la capacidad de la batería. –