Перевод "White paper" Victron Energy. Полный текст доступен по ссылке Which solar charge controller: PWM or MPPT?
Более подробная информация о солнечных контроллерах, принципах их действия, производителях, правилах выбора - на нашем основном сайте.
1. Что делают контроллеры
ШИМ контроллеры соединяют солнечную батарею с аккумулятором напрямую. Напряжение на солнечной батарее снижается до напряжения аккумуляторной батареи.
MPPT контроллер является более сложным и более дорогим устройством. Он регулирует напряжение на входе таким образом, чтобы получать от солнечной батареи максимальную мощность. Входное напряжение может меняться в зависимости от освещенности и нагруженности солнечного модуля. В то же время напряжение на выходе равно напряжению на аккумуляторной батарее. Таким образом, на стороне аккумуляторов может быть 12В, а на стороне солнечной батареи - гораздо выше.
Пример подключения солнечного модуля с номинальным напряжением выше, чем напряжение на аккумуляторной батарее. В примере солнечная батарея генерирует напряжение около 36В.
Графическое представление DC-DC преобразования, выполняемого MPPT контроллером
2. Двойная выгода MPPT контроллеров
a) Слежинеие за точкой максимальной мощности (ТММ)
MPPT контроллер собирает с солнечной батареи больше энергии. Прибавка к генерации составляет от 10% до 40% - в зависимости от того, как сильно нагрета солнечная батарея. Цифры соответстуют температурам более 75°C и менее 45°C. Также, прибавка к выработке имеет место при низкой освещенности, т.к. более высоковольтная солнечная батарея продолжает заряжать аккумуляторы и при низкой освещенности.
При высоких температорах и низкой освещенности генерация солнечной батареи сильно падает. Большее количество солнечных элементов, соединенных последовательно производят более высокое напряжение, которое будет превышать напряжение на аккумуляторной батарее (АБ) при меньшей освещенности. Тем самым ток будет течь из солнечной батареи в аккумулятор.
b) Меньшая стоимость проводов и меньшие потери в проводах.
По закону Ома потери в проводах зависят от их сопротивления и от тока Pc (Watt) = Rc x I². Из формулы следует, что сечение кабеля может быть уменьшено в 4 раза при повышении напряжения в 2 раза.
При данной номинальной мощности болшее количество последовательно соединенных солнечных элементов увеличивают напряжение на выходе солнечной батареи и уменьшают ток (P = V x I, т.е. при равной мощности P ток I уменьшается при увеличении V).
При увеличении размера солнечной батареи увеличивается и длина кабелей. При соединеии модулей последовательно можно существенно уменьшить количество требуемого провода и его сечение. Это приводит к значительному снижению стоимости установки. Получается, что применять MPPT контроллер более выгодно, даже несмотря на более высокую его стоимость.
3. Выводы
PWM
ШИМ контроллер имеет низкую цену, ноеголучше применять для небольших систем (до нескольких сот ватт), при типичной температуре солнечной батареи от средней до высокой (между 45°C и 75°C).
MPPT
Для полного использования преимуществ MPPT контроллера напряжение на СБ должно быть существенно больше напряжения на АБ. MPPT контроллер лучше применять в более мощных системах. Также, MPPT контроллер будет выдавать бОльшую мощность, если температура солнечного модуля низкая (менее 45°C), или очень высокая (более 75°C), или если освещенность очень низкая.
The summary above and the full white paper, has been written and compiled by Reinout Vader.
