電気エネルギーの必要量は、人口増加と技術開発に伴って急速に増加しています。のための方法があります電気エネルギーを生成する再生可能および再生不可能なエネルギー源を使用する。太陽エネルギーの複数の利点さまざまな目的での太陽エネルギーの使用の背後にある重要な要因です。ソーラーパネルを利用して電力を生成したり、バッテリーを充電したり負荷に供給したりして電気エネルギーを蓄えるために使用できます。最大電力点追従技術（MPPT）は、単純な1または2ステージ制御、PWM制御、MPPT充電コントローラーなどのさまざまなソーラー充電コントローラーの中で最も効率的な方法です。

ソーラー充電コントローラー

ソーラー充電コントローラーとは

主に非MPPTソーラー充電コントローラーを検討し、太陽追跡ソーラーパネルとソーラー充電コントローラーと混同しないでください。ザ・太陽追跡ソーラーパネルは、ソーラーパネルをモーターボードに取り付けて太陽を追跡するために使用され、日中に最大の太陽エネルギーを使用できるようにします。この太陽追尾ソーラーパネルシステムを使用することで、冬に15％、夏に35％の出力を増やすことができます。ブロー図は、ダミーのソーラーパネル、電源回路、ULN2003Aドライバーを制御するためのマイクロコントローラー、およびソーラーパネルを回転させるためのステッピングモーターで構成される太陽電池パネルのブロック図を示しています。

Edgefxkits.comによる太陽追跡ソーラーパネルのブロック図

のブロック図ソーラー充電コントローラーさまざまなブロックで構成されています：太陽エネルギーを使用して電力を生成するソーラーパネル充電をオンまたはオフに切り替えて負荷スイッチを接続または切断します。ソーラーパネルの充電コントローラーは、充電メカニズムによって制御され、バッテリーを過充電、過負荷、および深放電状態から保護します。緑と赤のLEDのセットは、それぞれ完全に充電された状態と、過放電または深放電状態を示すために使用されます。赤いLEDが表示されている場合、ソーラー充電コントローラー回路はMOSFETで構成されています。これは、過負荷またはバッテリ低下状態のときに負荷をオフにするパワー半導体スイッチとして使用されます。

Edgefxkits.comによるソーラー充電コントローラーのブロック図

なぜMPPT技術を使用するのですか？

ここでは、非MPPTソーラー充電コントローラーは、望ましくない充電状態からのバッテリーの保護を容易にすることができますが、システムの効率を上げることはできません。通常、PVパネルは12V用に構築されており、16〜18Vの範囲で出力を出すために使用されます。ただし、12Vバッテリーの実際の値は、充電状態に基づいて10.5〜12.7Vの範囲です。特定の電圧と電流で定格130ワットのソーラーパネルを考え、電流定格が17.6ボルトで7.39アンペアであると仮定します。

従来技術とMPPT技術の比較

この130ワットのソーラーパネルを非MPPTソーラー充電コントローラーを使用してバッテリーに接続すると、ソーラーパネルの電流の積：7.4アンペアとバッテリーの電圧：12ボルトに等しい電力を得ることができます。約88.8ワットです。したがって、41ワット（約130-88.8 = 41.2）の損失が発生します。これは、ソーラーパネルとバッテリーのマッチングが悪いためです。したがって、MPPTソーラー充電コントローラーを使用すると、電力ゲインを20〜45％増やすことができますが、主に、ソーラーパネル充電コントローラーで使用されているMPPTテクノロジーについて知っておく必要があります。

MPPTソーラー充電コントローラー

MPPTテクノロジーは通常、バッテリー電圧を追跡してソーラーパネル電圧と比較するデジタル電子追跡であり、ソーラーパネルを使用してバッテリーを充電できる最適な電力を把握できます。バッテリーの充電中はアンペアが考慮されることに注意してください。したがって、バッテリーに最大アンペアを取り込むために、93〜97％の変換効率を持つ最新のMPPTテクノロジーを使用して、比較された電圧が最良の電圧に変換されます。

MPPTソーラー充電コントローラーの動作

7.6Aでのソーラーパネル電圧17.6Vは、12Vバッテリーに一致するようにMPPTによって変換されます。したがって、バッテリーは10.8Aで12Vになり、総電力は130Wにほぼ等しくなります。バッテリーを充電する場合、高電圧は電流を強制的に流すのに役立ちます。実際、MPPTソーラー充電コントローラーの出力は連続的に変化してバッテリーに最大アンペアを供給します。

パワーポイントトラッカーは、ソーラーパネルからDC入力を受け取り、DCを高周波ACに変換する高周波DC-DCコンバーターです。この場合も、ACは別のDC電圧と電流に変換され、バッテリーとパネル。一般に、MPPTは20〜80 kHzの範囲の周波数（非常に高い可聴周波数範囲）で動作します。したがって、非常に高効率のトランスと小さなコンポーネントを使用して、これらの高周波回路を設計できます。

MPPTソーラー充電コントローラーの動作

非デジタルまたは線形MPPTは、デジタルMPPTと比較して、簡単かつ安価に構築できます。ただし、線形MPPTを使用している間、効率は少し向上しますが、線形MPPTが追跡を失う場合があるため、全体的な効率は広範囲で変動します。たとえば、雲が線形MPPT回路を通過する場合、線形回路は次善のポイントを探すのにより多くの時間を要します。

“DC電流をAC電流に変換する ”

MPPTソーラー充電コントローラーの主な機能

MPPTソーラー充電コントローラーは、上図に示すように、ソーラーパネルの電流-電圧特性の変動を補正および検出するために使用されます。
太陽光発電システムは、PVモジュールを最大電力点に近い電圧で動作させ、最大利用可能電力を引き出すため、PVモジュールから最大電力を引き出す必要があります。
MPPTソーラー充電コントローラーを使用することで、バッテリーシステムの動作電圧よりも高い電圧出力のソーラーパネルを使用できます。
MPPTソーラー充電コントローラーは効率が高いため、システムの複雑さを軽減できます。
水車や風力タービンなど、複数のエネルギー源での使用に適用できます。ソーラーパネルの出力電力は、制御に使用されます DC-DCコンバーター直接。

LEDドライバーと統合されたMPPTソーラー充電コントローラー

照明と照明の最近の傾向は頻繁に使用します高輝度LED 寿命が長く、メンテナンスコストが低く、効率が高いが、定電流を維持するにはパワードライバが必要です。これは、DC-DCステップアップまたはステップダウンコンバータによって容易になります。次の図は、Programmable System on Chip（PSoC）デバイス上に構築された統合最大電力点追従ソーラー充電コントローラーとLEDドライバーのブロック図を示しています。コントローラー、ドライバー、アナログおよびデジタル周辺機器は、信号の測定、調整、および制御に使用されます。。

LEDドライバーと統合されたMPPTソーラー充電コントローラー

MPPTテクノロジーは、ソーラーパネルから電圧と電流を取得し、制御信号を調整してソーラーパネルをピーク電力で動作させることにより、ピーク電力を検索するのに柔軟で強力です。 PSoCから生成された制御信号は、同期バックコンバータソーラーパネルの電力をバッテリーの充電に変換します。システムはまたに使用されますバッテリー充電を制御する LEDを処理および駆動します。

この記事が、MPPT技術を使用した高度なソーラー充電コントローラーの簡単な説明を提供したことを願っています。ソーラー充電器コントローラーとその詳細な動作の詳細については、以下のコメントセクションに質問を投稿してお問い合わせください。

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