WHAT THE TECH? BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC MPPT VS. PWM

Trong series What the Tech? này, chúng tôi sẽ phân tích các thuật ngữ phức tạp, điểm qua các xu hướng điện năng nổi bật và giới thiệu về những công nghệ để sản xuất nên các thiết bị điện di động, năng lượng mặt trời và chiếu sáng của chúng tôi. Ở bài viết này, hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về sự khác biệt giữa bộ điều khiển sạc MPPT và PWM, cũng như vai trò của chúng trong trải nghiệm sạc năng lượng mặt trời của bạn. 

Sạc pin cho trạm phát điện từ ánh nắng mặt trời là một cách tuyệt vời để giữ cho pin của bạn luôn đầy năng lượng ở cả trong nhà và trong các trường hợp ngoại tuyến (không sử dụng mạng lưới điện) khi không có sẵn ổ cắm trên tường. Tuy nhiên, trải nghiệm sạc bằng năng lượng mặt trời có thể dao động tùy thuộc vào một số yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ và trạng thái sạc của pin (phần trăm dung lượng còn lại).

Mấu chốt để tận dụng tối đa năng lượng có thể từ các tấm pin mặt trời tại bất kỳ thời điểm nào là sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời phù hợp. Công việc của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là điều chỉnh nguồn điện đi từ tấm pin mặt trời đến pin. Tuy nhiên, không phải tất cả các bộ điều khiển đều được tạo ra như nhau. Hãy cùng xem qua các tùy chọn sau đây.

PULSE WIDTH MODULATION

Tất cả các trạm phát điện Lithium của Goal Zero Yeti đều đi kèm với bộ điều khiển sạc tích hợp Điều chế độ rộng xung (PWM) với tính năng bảo vệ điện áp ngược, quá áp và quá dòng. Điều này có nghĩa là các công tắc điện tử trong bộ điều khiển được lập trình để chỉ cho phép dòng điện trung bình được xác định trước vào pin bằng cách nhanh chóng chuyển nguồn từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời sang pin.

Hãy tưởng tượng nó giống như một người đang điều khiển một công tắc đèn với một bóng đèn 100W (Watt). Giả sử người đó liên tục bật đèn trong 1 giây rồi tắt trong đúng 2 giây. Điều này diễn ra trong một giờ. Công suất sử dụng trung bình trong giờ đó là bao nhiêu? Vì bóng đèn 100W chỉ sáng 1 giây trong 3 nên công suất trung bình trong khoảng thời gian này là 33W (1 chia cho 3). Đây là mức sử dụng điện năng tương tự như khi bạn để bóng đèn 33W bật trong một giờ.

Theo cách tương tự, bộ điều khiển sạc PWM chuyển năng lượng mặt trời sang pin trong Goal Zero Yeti, nhưng ở tần số cao hơn nhiều (~300 lần mỗi giây). Nếu dòng điện đầu vào tối đa cho bộ điều khiển sạc PWM không vượt quá định mức hiện tại của công tắc điện tử, công tắc sẽ chỉ bật (tức là bỏ đi người điều khiển công tắc đèn và để đèn luôn sáng) cho đến khi pin ở mức đầy đủ. Tại thời điểm này, các công tắc sẽ tắt và pin được bảo vệ khỏi bất kỳ sự sạc quá mức nào.

Mặc dù bộ điều khiển sạc PWM là giải pháp cực kỳ hiệu quả về chi phí và kích thước, nhưng nó có nhiều điểm không hiệu quả. Để hiểu được những sự kém hiệu quả này, hãy cùng xem việc sử dụng nó với bảng điều khiển năng lượng mặt trời Goal Zero Boulder 100. Tất cả các tấm pin mặt trời của Boulder hoạt động ở ~ 14V – 22V. Trong điều kiện hoàn hảo (nhiệt độ môi trường thấp và ánh sáng mặt trời tối ưu), Boulder 100 có thể phát ra 5,88A (Amps). Cho rằng Amps x Volts = Watts, nếu bảng điều khiển hoạt động ở 17V, nó sẽ đạt được công suất đầu ra danh định là 100 Watts.

Tuy nhiên, khi Boulder 100 được kết nối với pin thông qua bộ điều khiển PWM, điện áp của bảng điều khiển buộc phải giảm xuống điện áp pin thấp hơn, là ~ 9V – 12,6V. Vì vậy, mặc dù bảng điều khiển của chúng tôi được định mức ở 100W, sạc qua bộ điều khiển PWM trong điều kiện hoàn hảo, nó sẽ chỉ có thể sạc pin ở khoảng bất kỳ từ 50W đến 75W.

MAXIMUM POWER POINT TRACKING

Một giải pháp thay thế hiệu quả hơn là bộ điều khiển sạc MPPT. Các trạm điện Goal Zero Yeti 1250 và Yeti Lithium 3000 đi kèm với MPPT tích hợp và Mô-đun tối ưu hóa sạc năng lượng mặt trời MPPT có sẵn dưới dạng tiện ích bổ sung bên ngoài cho Goal Zero Yeti Lithium 1000 và 1400. MPPT là viết tắt của Maximum Power Point Tracking (Theo dõi điểm công suất tối đa) và là một bộ chuyển đổi DC sang DC hiệu quả cao sử dụng phản hồi vòng kín để tối đa hóa sản lượng điện của tấm pin năng lượng mặt trời. Bộ điều khiển MPPT kiểm tra đầu ra của bảng điều khiển, so sánh nó với điện áp pin và xác định đâu là công suất tốt nhất mà bảng điều khiển có thể tạo ra để sạc pin. Sau đó, nó chuyển đổi thành điện áp tốt nhất để có được dòng điện tối đa sạc vào pin.

Hãy xem nó giống như hộp số trong ô tô. Bằng cách thay đổi tỷ số truyền, một chiếc ô tô có thể thay đổi khả năng vận tốc và mô-men xoắn. Sự hy sinh của thứ này sẽ là tiềm năng gia tăng cho thứ khác. Ví dụ, nếu bạn đang ở số thấp, tốc độ tối đa của bạn bị giảm, nhưng mô-men xoắn cực đại lại tăng lên.

Trong MPPT, chúng ta đang chơi một trò chơi tương tự, nhưng là với điện áp và dòng điện. Nếu bạn rút ra một lượng dòng điện tối đa, điện áp của bạn trên bảng điều khiển sẽ giảm xuống và tổng công suất sẽ giảm đáng kể. Tuy nhiên, nếu bạn hy sinh lượng rút hiện tại tối đa của mình, sẽ có một điểm mà MPP (điểm sức mạnh tối đa) đạt được. Bộ điều khiển MPPT sẽ tự động theo dõi điểm công suất tối đa này và tìm cách duy trì dòng điện từ bảng để liên tục đạt được nó.

Giờ hãy áp dụng lý thuyết kỹ thuật vào góc nhìn của thế giới thực. Nếu một đám mây tạm thời che mất mặt trời trong khi bạn đang sạc từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời, MPP sẽ thay đổi và bộ điều khiển MPPT sẽ giảm lượng dòng điện được tạo ra để duy trì điện áp mong muốn ở đầu ra của bảng điều khiển. Sau đó, khi đám mây biến mất, MPP sẽ trở lại vị trí ban đầu và bộ điều khiển MPPT sẽ cho phép nhiều dòng điện hơn từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời một lần nữa.

Điều này cũng tương tự như khi hộp số trên ô tô sẽ tự động chuyển sang số thấp hơn khi lên dốc để tạo ra nhiều mô-men xoắn thắng tác dụng của trọng lực.

Với kỹ thuật MPPT này, bạn có thể tăng mức sạc năng lượng mặt trời từ 20% đến 40%.

Yeti Lithium with MPPT

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *