¿Cómo reducen la potencia los controladores de carga MPPT si la carga es menor que la generación solar?

Sus suposiciones son correctas, excepto:

  

solar > carga (batería completamente cargada): en este caso, la carga   los controladores reducen la generación de energía para que coincida exactamente con la   carga. El exceso de energía solar se pierde en forma de calor.

No se convierte en calor, sino que no se está convirtiendo toda la energía disponible del panel.

El MMPT marca el punto óptimo al medir el voltaje y la corriente del panel y luego se multiplica para obtener la energía. Al aumentar / disminuir la tensión de salida del convertidor CC / CC, el panel de canal actual está cambiando, por lo que se puede encontrar el punto MPPT.

Si la "demanda" es menor que la energía solar disponible, entonces el voltaje de salida del convertidor de CC / CC aumentará a su máximo voltaje permitido, probablemente establecido como un parámetro en un controlador. Incluso si el voltaje es alto y no hay una carga adecuada, entonces solo habrá una corriente mínima extraída del panel, por supuesto, fuera del punto MPPT, pero esto no se puede evitar. Lo más importante es que la tensión fotovoltaica no baja demasiado cuando la demanda es mayor que la oferta disponible. De esta manera obtienes el punto MPPT.

Los controladores MPPT no se refieren al equilibrio de potencia, sino a la maximización de la potencia.

Supongamos que tienes un sistema como este:

• Paneles solares ⇒ controlador MPPT ⇒ cargador de batería ⇒ batería ⇒ carga

Si la carga en el sistema es menor que la energía solar entrante, el voltaje de la batería aumentará.

Cuando el voltaje de la batería alcanza un punto en el que el cargador de batería decide que la batería está llena, el cargador se cortará y dejará de extraer energía del controlador MPPT. En otras palabras, el cargador de batería presentará una alta impedancia al controlador MPPT.

El MPPT podría reaccionar ante esto presentando una alta impedancia a los paneles solares, deteniendo efectivamente cualquier consumo de energía significativo de los paneles solares.

Cuando la batería no se está cargando, la carga hará que el voltaje de la batería caiga. Luego, el cargador comenzará a extraer energía del MPPT nuevamente, y el MPPT comenzará a comportarse como un MPPT nuevamente. Y el ciclo se repite. El sistema puede alternar entre estos dos estados varias veces por minuto, o incluso miles de veces por segundo, todo dependiendo de las constantes de tiempo (tamaño de la batería o capacitancia) y la histéresis en el sistema.

Es posible que tenga un producto comercial llamado "MPPT" que tenga más de un controlador MPPT. Por ejemplo, podría tener un cargador de batería integrado y tal vez incluso un regulador de voltaje integrado para la salida de la batería. No permita que ninguna jerga de marketing simplificada lo confunda. La parte MPPT del dispositivo solo maneja MPPT, y si el dispositivo también carga una batería de manera adecuada, también debe tener un cargador de batería incorporado.

  

¿Las técnicas / chips MPPT dejan el modo MPPT y el punto de operación del panel solar está controlado por la corriente dibujada?

Sí. El voltaje del panel aumentará cuando la batería esté completamente cargada.

  

En ese escenario, ¿cómo sabe todo este circuito (convertidor CC-CC) cuánta demanda hay? ¿Hay algún bucle de retroalimentación implícita?

El controlador MPPT contiene dos bucles de realimentación: uno regula el voltaje de entrada, manteniéndose en el punto de máxima potencia, y el otro regula el voltaje de salida. Si el voltaje de salida está por debajo del punto de ajuste, es decir, la batería está absorbiendo toda la energía disponible, entonces se usa el primer bucle. Cuando la tensión de salida alcanza el punto de ajuste, el segundo bucle controla. De lo contrario, la batería estaría sobrecargada.

  

¿Las técnicas / chips MPPT dejan el modo MPPT y el punto de operación del panel solar está controlado por la corriente dibujada?

Sí, por supuesto. Baja carga significa que se toma menos energía del panel solar. Si observa la curva IV de la célula solar a continuación (cortesía de wikipedia ) vería que con corriente reducida la celda aumentará casi hasta su voltaje máximo y permanecerá allí, muy por debajo de MPP.

  

Eneseescenario,¿cómosabetodoestecircuito(convertidorCC-CC)cuántademandahay?¿Hayalgúnbuclederetroalimentaciónimplícita?

Sí,cualquiercontroladorDC-DCconvoltajedesalidaconfigurabletieneuncircuitoderealimentación.Yno,no"sabe" la demanda. No tiene que hacerlo. El propósito de la retroalimentación es mantener el voltaje de salida en un nivel determinado.

Los convertidores DC-DC son básicamente dispositivos de transferencia de energía. Regulan la potencia (que es la velocidad de transferencia de energía) cambiando la frecuencia y / o el ciclo de trabajo. Tenga en cuenta que, en consecuencia, esto también define la entrada de corriente (y responde a su pregunta "cómo ocurre esta reducción"). Comparemos diferentes dispositivos para mayor claridad.

• El controlador simple DC-DC utiliza la retroalimentación del voltaje de salida para ajustar la potencia de modo que el voltaje de salida se mantenga en el nivel requerido independientemente de la corriente consumida por la carga. No le importa la fuente de energía, ya que consume tanta energía como sea necesario o esté disponible.

• El controlador MPPT usa sensores de voltaje y corriente de entrada y ajusta el consumo de energía para que el panel solar permanezca en MPP. Esto funciona mejor con cargas que tienen un amplio rango de voltaje de operación o que pueden ajustarse a cualquier potencia disponible. Algunos ejemplos son los calentadores de agua, bombas de agua e inversores. También se pueden usar cargadores de batería externos. Con una selección cuidadosa del tamaño del panel, incluso los circuitos primarios de sobrecorriente podrían ser suficientes para algunas baterías químicas.

• Finalmente, el dispositivo más complejo es el controlador MPPT charger . Utiliza sensores tanto en entrada como en salida para garantizar un perfil de carga CC / CV correcto y al mismo tiempo mantener el panel en MPP. Esto, por supuesto, funciona principalmente durante la etapa de carga CC con hambre. Durante la etapa CV, la corriente de salida cae lo suficientemente significativamente como para forzar la entrada del modo MPP.

Una cosa muy importante a tener en cuenta es que lo anterior no tiene en cuenta la carga conectada en paralelo a la batería. No pude encontrar ningún controlador de carga MPPT con administración de energía incorporada (no significa que no haya ninguna, por supuesto). Lo que esto significa es que usar el controlador del cargador con carga no es una buena idea, ya que no puede distinguir la corriente consumida por la carga de la corriente que ingresa a la batería.

Una mejor opción sería utilizar un circuito de dos etapas, con el controlador MPPT que se ocupa de extraer la máxima potencia en la primera etapa y el cargador con capacidad de ruta de alimentación, cuidando la distribución más eficiente y el perfil de carga correcto en la segunda etapa.

Recomiendo encarecidamente leer SLPA013A por TI. Tiene algoritmos para exactamente este tipo de configuración, aunque implementado en un sistema bastante complejo.