Az MPPTL munkapontkövető napelemes töltésvezérlő család áramköre ún. Buck-típusú DC-DC konverter topológiára épül, amely a mikroprocesszor segítségével folyamatosan megkeresi a napelemek maximális munkapontját, hogy azokból a lehető legtöbb energia kinyerhető legyen. Amikor a környezeti körülmények változása miatt a napelem aktuális munkapontja eltér az adattáblán megadott Vpp (munkaponti feszültség) értéktől, a processzor kiszámolja és beállítja a napelem munkapontját ismét a maximális értékre. A hagyományos PWM szabályozókhoz képes az MPPT szabályozó 5...30%-kal több energiát képes a napelemekből kinyerni. Ez a százalékos különbség természetesen függ a napelem paraméterétől és a fény intenzitásától is.
1. lépcső: Állandó áram (Bulk)
A töltésvezérlő a maximális töltőárammal tölti az akkumulátort. Ebben a töltési fázisban működik a maximális munkapontkeresés funkció.
2. lépcső: Kímélő töltés (Absorption)
A szabályzó elkezdi csökkenteni a töltőáramot, hogy a töltőfeszültség állandó maradhasson 2 órán keresztül az előre beállított értéken. Ez a töltőfeszültség hőmérséklet-kompenzált és feladata az akkumulátorban eddig eltárolt energia továbbnövelése úgy, hogy a gázképződés ne növekedjen, amely az akku élettartamát károsan befolyásolná.
3. lépcső: Csepptöltés (Float)
Az akkumulátor gyakorlatilag feltöltődött, a napelemes töltő az akkumulátort az előre beállított és hőmérséklet-kompenzált csepptöltési feszültség alá helyezi, amely korlátlan ideig fenntartható.
4. lépcső: Kiegyenlítő töltés(Equalization)
A rendszeres és rövididejű kiegyenlítő töltés az egyes cellák feszültségét azonos szintre hozza (~2,5V/cella, 6 db sorbakötött cella van egy 12V-os ólomakkumulátorban). Valójában a kiegyenlítő töltés nem más, mint az akkumulátor kontrollált túltöltése annak érdekében, hogy az akkumulátor lemezekről eltávolítsuk az idő folyamán lerakódott ólom-szulfát kristályokat. Az akku kiegyenlítő töltés ugyancsak megakadályozza a savrétegződést azzal, hogy a rövid idejű, de intenzív gázképződés megmozgatja az elektrolitot.
Hőmérséklet-kompenzált töltés
A hőmérséklet érzékelő szabályozza a napelemes vezérlő töltőfeszültségét az akku hőmérsékletének függvényében (hidegben magasabb töltőfeszültség, melegben alacsonyabb), megakadályozván ezzel a túlzott mértékű gázképződést az akkumulátorban. Ezért a napelemes szabályozót az akkumulátor közelében kell elhelyezni. 12V-os akku esetében a kompenzált töltőfeszültség: U=(t-25)*6*(-0.004)V, 24V-os akku esetében a kompenzált töltőfeszültség: U=(t-25)*12*(-0.004)V
SOKOLDALÚ VÉDELEM MINDEN ESHETŐSÉGRE
Akkumulátor mélykisülés elleni védelem
Az ólomakkumulátorokat védeni kell a túlzott mértékű kisütéstől, ellenkező esetben az akkumulátor cellák maradandóan károsodhatnak, ami miatt az akkumulátor élettartama jelentősen lecsökken. Amikor az akkumulátor töltöttségi szintje egy bizonyos érték alá süllyed (10,8V vagy 21,6V), a töltésvezérlő lekapcsolja a DC fogyasztókat és az LCD-n az üres akku szimbólum villog (E11 hibakóddal együtt). Amikor a napelemek az akkumulátort újra feltöltötték egy bizonyos szint fölé (12,6V vagy 25,2V), a szabályozó automatikusan visszakapcsolja a DC fogyasztókat.
DC fogyasztói kimenet túláram elleni védelem
Ha a napelemes szabályozó DC fogyasztói kimenetére nagyobb fogyasztót kötöttek, mint amit a szabályozó elbír, akkor az elektronikus túláramvédelem életbe lép, a kimenet lekapcsol és a kis villanykörte szimbólum villog (E12 hibakóddal együtt).
Napelem panel túláram védelem
Abban az esetben, ha a szabályozóra tévesen túl nagy teljesítményű napelemet kötnek (pl. 2 db 280W-os párhuzamos napelemtábla 12V-os akku töltésére, amely 560W a megengedett 390W helyett), a szabályozóba integrált áramkorlát bekapcsol és a szabályozó eltér a maximális munkaponttól, hogy limitálja a szabályozón áthaladó áramot a megengedett maximumra.
Akkumulátor túltöltés elleni védelem
A max. töltőfeszültség túllépése az akkumulátorban túlzott mértékű gázképződéshez vezet, amely több okból is káros az akkumulátorra nézve (a termelt hidrogén az oxigénnel un. „durranógázt”alkot, amely robbanásveszélyes, illetve a gázképződés és melegedés következtében az elpárolgó elektrolit miatt a cellák felső része szárazra kerülhet, ha nem pótoljuk a folyadékot desztillált vízzel). A képződő gáz mennyisége az akku és környezetének hőmérsékletétől függ. A hőmérséklet érzékelő automatikusan szabályozza a töltőfeszültséget az akkumulátor hőmérsékletének megfelelően.
Akkumulátor és napelem fordított polaritás védelem
Ha az akkumulátort fordított polaritással csatlakoztatjuk a napelemes szabályozóra (lekötött napelemek mellett), akkor az elektronikusan megvédi magát. Az elektronikus védelem fordított polaritású napelem bekötésre is fennáll. Helyes polaritású ismételt bekötésnél a készülék tovább működik.
Visszáram elleni védelem a napelemek felé
A töltésvezérlő nem engedi, hogy a napelemek felé éjszaka áram folyjon, nincs szükség külön diódára.
Magas hőmérséklet elleni védelem
A töltésvezérlő lekapcsol, amikor az üzemi hőmérséklete túl magas, majd automatikusan visszakapcsolja a töltést, amikor lehűlt. Forró nyári napokon maximális töltőáram mellett ez a védelem megvédi a szabályozót a meghibásodástól.
Napelem panel túlfeszültség védelem
Amikor a szabályozóra kötött napelem feszültsége (Voc max.) előri a maximális megengedett értéket, a szabályozó lekapcsol. A normál feszültségszint elérése után automatikusan visszakapcsolódik a töltés.
