Simplified MPPT charge controller sizing and selection/es

Un controlador de carga MPPT está clasificado para funcionar a una tensión de CC del sistema, corriente máxima y tensión máxima. Los controladores de carga MPPT pueden cargar el sistema de almacenamiento de energía con cualquier configuración de módulos FV en serie y paralelo que no exceda la tensión máxima y la corriente máxima o caiga por debajo de la tensión de carga requerido del sistema de almacenamiento de energía. Exceder la clasificación de tensión de un controlador de carga MPPT debido a temperaturas frías que aumentan la tensión de los módulos FV puede resultar en en daños. Muchos controladores de carga permiten que se exceda la clasificación de corriente hasta cierto punto sin daño, solo resulta en una pérdida de energía, pero esto depende del controlador de carga. Hay varios cálculos importantes que deben realizarse para dimensionar correctamente un controlador de carga MPPT:

• Debe dimensionarse para funcionar con una configuración de circuito de fuente FV en serie y paralelo que no dañe el controlador de carga debido a los altos voltajes resultantes de bajas temperaturas donde se ubicará el proyecto.

• Debe tener una capacidad adecuada para funcionar con una configuración de circuito de fuente FV en serie y en paralelo que aún podrá cargar correctamente el sistema de almacenamiento de energía cuando hay temperaturas altas y a medida que los módulos FV envejecen.

Supuestos:

• Temperatura ambiente mínima: -15°C

• Temperatura ambiente máxima: 50°C

• Se utilizan estimaciones conservadoras para las tensiones de los módulos FV que cubren casi todos los módulos fotovoltaicos de 60 y 72 celdas.

Paso 1: Determine la potencia nominal del módulo FV

Los módulos de 60 celdas y 72 celdas son el tamaño de módulo más común que se usa con los controladores de carga MPPT. Varían en tamaño desde 250 W - 400 W+.

Paso 2: Determine la cantidad mínima de módulos FV

Este cálculo dará una cantidad "mínima" de módulos. El tamaño final de la fuente FV siempre debe ser mayor que este valor, por lo tanto, si el resultado del cálculo es un decimal, debe redondearse hacia arriba. Se pueden explorar diferentes tamaños y configuraciones de módulos para encontrar el diseño óptimo.

Cantidad mínima de módulos FV	= La capacidad mínima de la fuente FV ÷ La potencia nominal del módulo FV (Paso 1)

Paso 3: Elija el controlador de carga MPPT y la configuración en serie y paralelo de la fuente FV

Es necesario probar varias configuraciones diferentes de módulos FV y controladores de carga para encontrar la mejor configuración. La tensión de CC del sistema, el número de módulos FV, la tensión de entrada del controlador de carga, el número de módulos en serie, el número de circuitos en paralelo y la clasificación de corriente del controlador de carga todos pueden ser variados para encontrar el mejor diseño. La configuración final de la fuente FV y del controlador de carga debe cumplir con los siguientes requisitos:

1. Have a PV source with a final power rating that is higher than the minimum PV source size. This can be achieved through a combination of series and parallel connections.
2. Have PV source string voltage that does not exceed the maximum input voltage rating of the charge controller, even under extreme temperatures. This maximum input voltage rating limits the possible configurations of PV modules that can be used to reach the minimum number of PV modules calculated in Step 2. The chart below gives maximum and minimum numbers of PV modules in series per PV source circuit for 60 and 72 cell modules. All of the PV source circuits must have the same number of PV modules if there is a single charge controller or else it will not function properly (the number of modules in series therefore must divide evenly into the minimum number of PV modules required). If there are multiple charge controllers, then the number of modules connected in series per PV source circuit should be the same for each one. As long as the voltage doesn't exceed the rating of the charge controller(s), more PV modules per PV source circuit is generally preferrable as it permits smaller sized wires and minimizes voltage drop.

3. Have a charge controller that can handle the total current supplied by the PV source. An MPPT charge controller is capable of of accepting varying voltages from the array and converting them into current at the proper charging voltage for the energy storage system. The maximum current of the PV source can be calculated by dividing the power rating of the PV source by the DC system voltage as in the chart below. Larger systems often require multiple charge controllers operating in parallel. The next largest charge controller size should be chosen unless the charge controller manufacturer permits oversizing the array. Common MPPT charge controller current ratings: 10 A, 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 35 A, 40 A, 45 A, 50 A, 55 A, 60 A, 65 A, 70 A, 75 A, 80 A, 85 A, 90 A, 95 A, 100 A.

4. Can function at the DC system voltage. If a very high current rating is required for the charge controller, increasing the Special:MyLanguage/DC system voltage can yield a better system design.

Step 4: Final configuration

It is important to define a few important variables that will be necessary for future steps in the design process.

Final number of PV modules in series	=

Final number of PV source circuits	=

Final PV source power rating	= PV module power rating (Step 1) × Final number of PV modules in series × Final number of PV source circuits

Final charge controller current rating	=

Notes/references

• 60 cell Voc = 41 V
• 60 cell Vmp = 27 V
• 72 cell Voc = 50 V
• 72 cell Vmp = 34 V
• TkVoC = -0.36 %/C
• TkPmp = -0.48 %/C