
PWM和MPPT充电控制器都广泛用于用太阳能给电池充电。PWM控制器本质上是一个开关,将太阳能电池板连接到电池上。结果是电池板的电压将被拉低至接近电池的电压。
MPPT控制器更加复杂(也更昂贵):它会调整其输入电压以从太阳能板阵列中获取大功率,然后将此功率转换为满足电池和负载变化电压需求的电源。因此,它实际上将阵列和电池电压解耦,例如,一边可以有一个12V的电池,而另一边的MPPT充电控制器和面板可以串联以产生36V。
在温带到亚热带气候中,MPPT通常被认为会比PWM表现更好,而在亚热带至热带气候中,两种控制器的性能大致相同。
为了从太阳能板中获得大的能量,充电控制器应该能够选择电流-电压曲线上佳的电流-电压点:大功率点。MPPT控制器正是如此做的。理想情况下,PWM控制器的输入电压等于连接在其输出端的电池的电压(加上电缆和控制器中的电压损失)。因此,在大多数情况下,太阳能板并不工作在其大功率点。
MPPT- MPPT充电控制器是一种直流到直流变压器,可以将高电压的功率转化为低电压的功率。功率在转换过程中不会有太大损失(除了转换过程中的一小部分损失)。因此,如果输出电压低于输入电压,输出电流将高于输入电流,以使乘积P = V x I保持恒定。
PWM- 一个PWM控制器并不是一个直流到直流的变压器。PWM控制器是一个开关,将太阳能板连接到电池上。当开关闭合时,太阳能板和电池将几乎处于相同的电压。假设电池是放电的,初始充电电压约为13V,假设电缆和控制器的电压损失为0.5V,太阳能板将处于Vpwm = 13.5V。随着电池充电状态的增加,电压会缓慢增加。当达到吸收电压时,PWM控制器将开始断开并重新连接太阳能板,以防止过充电(因此得名:脉冲宽度调制控制器)。
一般结论:
PWM控制器- 当太阳能阵列通过PWM充电控制器连接到电池时,其电压将被拉低至接近电池的电压。这会导致在低太阳能电池温度和非常高的太阳能电池温度时功率输出效率降低(瓦=安培 x 伏特)。在雨天或阴天或在重型间歇负载期间,可能会出现电池电压低于正常情况的情况。这将进一步拉低面板电压;从而进一步降低输出。在非常高的电池温度下,电压降点可能会降低到完全充电电池所需的电压以下。
随着阵列面积线性增加,电缆横截面积和电缆长度也随着功率增加,导致在阵列功率超过几百瓦时电缆成本显著增加。因此,PWM充电控制器在阵列功率较低且电池温度适中至高(45°C到75°C之间)时,是小型系统的良好低成本解决方案。
MPPT控制器- 除了执行基本控制器的功能外,MPPT控制器还包括一个直流到直流电压转换器,将阵列的电压转换为电池所需的电压,且损失的能量非常少。MPPT控制器试图在阵列的小区功率点附近收集功率,同时为电池和负载提供变化的电压需求。因此,它本质上将阵列和电池电压解耦,这样在MPPT充电控制器的一侧可以有一个12V的电池,而在另一侧,两块12V(小区功率点 = 18V)的面板串联起来产生36V。
如果连接到一个标称电压远高于电池电压的光伏阵列,大功率点跟踪(MPPT)控制器即使在非常高的电池温度或低辐照度条件下也能提供充电电流,而脉宽调制(PWM)控制器在这些条件下帮助不大。随着阵列规模的增加,电缆的截面积和长度都会增加。将更多电池板串联以降低电流的选项,是尽早安装MPPT控制器的有力理由,尤其是在阵列功率超过几百瓦(12V电池)或几千瓦(24V或48V电池)时。
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