I. Aperçu de la technologie MPPT

Le suivi du point de puissance maximale (MPPT) est la technologie de base des systèmes de production d'énergie photovoltaïque. Étant donné que les caractéristiques de sortie des cellules photovoltaïques ne sont pas linéaires et que leur point de fonctionnement change en fonction de l'intensité lumineuse et de la température, les contrôleurs MPPT ajustent la tension de fonctionnement des réseaux photovoltaïques en temps réel afin qu'ils fonctionnent toujours au point de puissance maximale, maximisant ainsi l'efficacité de la production d'énergie.

Selon les statistiques, l'utilisation de la technologie MPPT peut augmenter la production d'électricité de 20%~30% par rapport à la connexion directe, avec des avantages économiques significatifs. L'exécution précise de l'algorithme MPPT repose sur une détection précise de la tension et du courant.

II - Exigences techniques pour la détection du courant photovoltaïque

2.1 Plage de courant

En fonction du type d'onduleur et de la puissance nominale :

• Onduleur string : courant MPPT unique 10~20A
• Onduleurs centralisés : courants de bus jusqu'à plusieurs centaines d'ampères
• Micro-onduleurs : courant plus faible, généralement<15A

2.2 Exigences de précision

La précision de la détection du courant MPPT affecte directement l'efficacité du suivi :

• La détection de haute précision permet des calculs de puissance plus précis
• Précision recommandée ≤ 1%, les produits haut de gamme nécessitent ≤ 0,5%.
• Petite erreur linéaire sur l'ensemble de la gamme pour garantir la précision pour les petits et les grands courants.

2.3 Réponse dynamique

Les changements de lumière (par exemple, la couverture nuageuse) peuvent entraîner des variations rapides du courant, dont le circuit de détection a besoin :

• Largeur de bande >10kHz
• Une réponse rapide pour suivre les changements en cours
• Capacité anti-interférence élevée

2.4 Large gamme de températures

Les onduleurs photovoltaïques sont généralement installés à l'extérieur, dans une large gamme de températures de fonctionnement :

• Température ambiante : -25°C à +60°C
• L'intérieur du châssis peut être plus haut
• Les capteurs de courant nécessitent une bonne stabilité de température

III. avantages du programme shunt

3.1 Haute précision

Le shunt peut fournir une précision de 0,5%, voire plus, pour répondre aux besoins d'un MPPT à haut rendement. L'avantage de la précision par rapport aux capteurs à effet Hall est évident.

3.2 Bonne linéarité

La caractéristique V-I du shunt est parfaitement linéaire, avec une erreur constante pour les courants faibles et élevés. Ceci est important pour les applications avec une large gamme de variations de lumière.

3.3 Pas de dérive zéro

Les capteurs à effet Hall souffrent d'une dérive du zéro de température, qui a un effet significatif sur la large gamme de températures des applications photovoltaïques. Les shunts n'ont pas ce problème.

3.4 Fiabilité élevée

Le shunt est un dispositif purement passif, aucune alimentation n'est nécessaire et il n'y a pas de vieillissement de l'électronique. Avec une durée de vie de 25 ans pour les systèmes photovoltaïques, la fiabilité est essentielle.

3.5 Avantages en termes de coûts

Les onduleurs de branche ont généralement plusieurs MPPT, chacun nécessitant une détection de courant. L'avantage financier d'un shunt est encore plus évident en cas de détection multiple.

Quatrièmement, le guide de sélection des shunts

4.1 Spécifications actuelles

Sélectionné en fonction du courant d'entrée maximal du MPPT, réservant une marge de 20% :

• 10A MPPT → shunt 15A en option
• 15A MPPT → 20A shunt en option
• MPPT 20A → shunt 25A ou 30A en option

4.2 Sélection de la résistance

Équilibrer la précision et la consommation d'énergie :

• Faible valeur de résistance (par exemple 1mΩ) : faible consommation d'énergie, mais signal faible, exigences élevées en matière d'amplificateurs op.
• Résistance moyenne (par exemple 5mΩ) : signal modéré, consommation d'énergie acceptable
• Résistance plus élevée (par exemple 10mΩ) : signal fort, mais consommation de 4W à 20A

Les onduleurs de branche sont généralement utilisés avec des shunts de 5~10mΩ.

4.3 Coefficient de température

Large plage de température pour les applications photovoltaïques, TCR ≤ 50ppm/°C est recommandé, ≤ 30ppm/°C est préféré.

4.4 Formes d'encapsulation

• à base de puceLes appareils de soudage sont conçus pour le soudage direct de circuits imprimés à faible courant.
• plug-in (logiciel)La technologie de l'eau : adaptée aux courants moyens et à une bonne dissipation de la chaleur.
• schéma de boulonnage: convient pour les courants élevés, nécessite une installation séparée

V. Points de conception du circuit

5.1 Conditionnement du signal

• Utilisation d'amplificateurs optoélectroniques de haute précision ou d'amplificateurs à détection de courant
• Le réglage du gain correspond à la plage d'entrée de l'ADC
• Ajouter un filtrage passe-bas pour supprimer le bruit de commutation

5.2 Traitement de la tension en mode commun

Des panneaux photovoltaïques avec des tensions de sortie allant jusqu'à 1000V ou plus sont nécessaires :

• Amplification différentielle avec un taux de réjection en mode commun élevé
• Ou utiliser un programme de ségrégation

5.3 Disposition du circuit imprimé

• Largeur adéquate pour l'alignement des courants forts
• La ligne de détection de tension est fine et éloignée de la ligne électrique
• Méthode de connexion à quatre bornes

5.4 Conception thermique

Bien que la consommation d'énergie du shunt ne soit pas importante, la dissipation de la chaleur doit toujours être prise en compte dans un châssis scellé :

• Dissipation de la chaleur des feuilles de cuivre pour circuits imprimés
• Bon contact avec le radiateur
• Éviter les points chauds affectant les autres composants

VI. algorithme MPPT et détection du courant

6.1 Observation des perturbations (P&O)

L'algorithme MPPT le plus couramment utilisé détermine la direction de l'ajustement en apportant de petites modifications au point de fonctionnement et en comparant les changements de puissance. Exigences modérées en matière de précision de la détection du courant.

6.2 Méthode de conductivité incrémentale (INC)

La détermination du point de puissance maximale sur la base de la relation dI/dV = -I/V exige une plus grande précision de détection du courant et de la tension.

6.3 Algorithmes intelligents

Des algorithmes intelligents tels que le contrôle flou et les réseaux neuronaux sont progressivement appliqués, ce qui pose des exigences élevées en matière de précision et de réponse dynamique de la détection du courant.

VII. cas d'application

7.1 Une marque d'onduleur de branche

Onduleur string 60kW, 4 voies MPPT, 15A chacun :

• Shunt : 5mΩ/20A, précision 0,5%
• Conditionnement du signal : puce de détection de courant dédiée
• CAN : type SAR 16 bits, taux d'échantillonnage 100 kHz
• Efficacité MPPT mesurée : >99,5%

7.2 Micro-onduleurs d'une certaine marque

Micro-onduleur de 300W avec un seul MPPT :

• Shunt : 10mΩ/15A, boîtier SMD
• Détection ADC intégrée dans le contrôleur hôte
• Optimisation des coûts, performance pour répondre à la demande

VIII. les tendances du marché

8.1 Modules de haute puissance

Lorsque la puissance du module PV augmente (600W+), le courant d'entrée MPPT augmente, ce qui impose des exigences plus élevées aux spécifications du shunt.

8.2 MPPT multiple

Pour s'adapter aux toits complexes et aux scénarios partiellement ombragés, le nombre de chemins MPPT des onduleurs de branche augmente, ainsi que l'utilisation des shunts.

8.3 Intelligence

L'onduleur est interconnecté avec la plateforme cloud pour surveiller les données de production d'énergie en temps réel, ce qui augmente les exigences en matière de précision de détection du courant et de stabilité à long terme.

IX. résumé

Grâce à sa haute précision, sa grande fiabilité et son coût avantageux, le shunt est devenu la solution la plus courante pour la détection du courant MPPT dans les onduleurs photovoltaïques. Les facteurs tels que les spécifications de courant, les exigences de précision, la plage de température, etc. doivent être pris en compte de manière exhaustive lors de la sélection, et il convient de prêter attention aux détails tels que le conditionnement du signal, le traitement du mode commun et la dissipation de chaleur dans la conception du circuit. Avec le développement continu de l'industrie photovoltaïque, le shunt jouera un rôle de plus en plus important dans la production efficace d'électricité.