Ano ang isang MPPT controller para sa solar singilin

Ang MPPT ay isa sa mga paraan upang magamit ang mga mapagkukunan ng isang mapagkukunan ng enerhiya, maging ito ay isang baterya ng solar o isang generator ng hangin, ngunit sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang partikular tungkol sa solar na enerhiya. Ang pangunahing tampok nito ay upang madagdagan ang kahusayan ng isang alternatibong mapagkukunan sa pamamagitan ng "paghila" sa maximum na dami ng enerhiya sa pamamagitan ng pagpili ng isang tiyak na boltahe at kasalukuyang.

Ang pagpili ng mga parameter na ito ay nabawasan sa pagsusuri ng kasalukuyang mga boltahe na katangian ng pinagmulan at pagtukoy sa kung anong boltahe at kasalukuyang pagkonsumo ang maximum na kapangyarihan ay maubos. Iyon ay kung paano nakatayo ang pagdadaglat MPPT - Pagsubaybay ng Pinakamataas na Power Point (pagsubaybay sa punto ng maximum na lakas).

Mga Pangkalahatang Prinsipyo ng Mga Controller ng MPPT

Sa unang tingin sa tanong, maaari mong isipin: "Well, gamitin ang pinakamataas na boltahe na posible, kaya magkakaroon ng isang maximum na kasalukuyang pag-load (singil ng baterya)." Ito ay lohikal, ngunit sa katotohanan ay hindi. Pangunahin ito dahil sa kasalukuyang-boltahe na katangian ng solar cell.

Sa mode na operating (kapaki-pakinabang), ang solar cell (pahalang na bahagi ng katangian ng I - V) ay isang kasalukuyang mapagkukunan, iyon ay, ang output kasalukuyang ay depende lamang sa boltahe sa mga terminal nito. Ang output boltahe (Uoutc) ay nakasalalay sa paglaban ng konektadong pag-load. Ito ang makikita natin sa CVC.

Sa tamang bahagi, kung saan pinakamataas ang boltahe, nakikita mo ang bukas na boltahe ng circuit Uхх, na limitado ng bilang ng mga elemento sa baterya at kanilang panloob na aparato. Ang kasalukuyang sa kasong ito ay may posibilidad na 0. At ang kabaligtaran, sa kaliwang bahagi, kung saan ang boltahe ay may posibilidad na 0 - maikling circuit boltahe na Uкз, at ang kasalukuyang ay limitado sa pamamagitan ng kapangyarihan ng mga elemento.

Kung kukuha tayo ng kasalukuyang lakas ng solar baterya sa kapaki-pakinabang na lugar para sa isang hindi nagbabago na halaga, pagkatapos ang boltahe ay matutukoy ng paglaban ng pag-load, kung ito ay kawalang-hanggan, pagkatapos ay susundin natin ang idle mode (sa Rн = ∞ ⇒ Uoutc = Uр.хх), ayon sa pagkakabanggit, na may isang maikling circuit, ang paglaban ng pag-load. ay may posibilidad na maging zero, tulad ng output boltahe (sa Rн = ∞ ⇒ Uoutc = Ucz). Ang maximum na lakas ay darating sa isang tiyak na ratio ng paglaban ng boltahe, boltahe at kasalukuyang.

Ano ang ibig sabihin ng lahat? Nagpapasa kami mula sa mga baterya hanggang sa mga controller!

Ang Controller ay isang intermediate na link sa pagitan ng solar na baterya at ang baterya, kinokontrol nito ang singil sa kasalukuyan sa pamamagitan ng isang PWM, halimbawa, o anumang iba pang napili ng taga-disenyo. Ngunit ang pag-aaplay lamang ng boltahe nang direkta mula sa baterya ay hindi nangangahulugang tinitiyak ang maximum na paglipat ng kuryente mula sa mga panel hanggang sa baterya.

Para sa isang epektibong singil, sinusubaybayan ng controller ang kasalukuyang natanggap mula sa baterya at ang boltahe ng output nito, pati na rin ang kasalukuyang ibinibigay ng baterya at boltahe dito. Upang matiyak ito, pumili kami ng 2 mga di-makatwirang puntos sa katangian ng I - V (ibibigay namin ito muli) at ihambing ang kapangyarihan sa kanila na may pinakamataas na power point (TMM) na ipinahiwatig sa figure, kung saan ang kasalukuyang tila ay hindi maximum ...

Sabihin nating mayroon kaming isang baterya na may rate na boltahe ng 12V, na nangangahulugang sa sisingilin na estado ay nakakakuha kami ng mga 14.2-14.5 V sa mga terminal, at tungkol sa 11V sa pinalabas na estado, kahit na sa isang kaso mayroon kaming 13V at sa iba pa - 12V. Pipili kami ng mga naturang boltahe kasama ang katangian ng I - V para sa isang tinatayang pagsusuri ng kapangyarihan na may isang direktang koneksyon "solar panel - baterya".

Ayon sa CVC, sa parehong mga kaso, ang baterya ay magbibigay ng isang kasalukuyang ng tungkol sa 3.6A, nakuha namin ang sumusunod na kuryente na ipinadala sa panahon ng singil:

1) 13 * 3.6 = 46.8 W

2) 12 * 3.6 = 43.2 W

At sa punto ng maximum na kapangyarihan na minarkahan sa katangian na I - V:

3) 18.5 * 3.25 = 60.125W

Ang resulta ay maliwanag - ang kapangyarihan sa TMM ay humigit-kumulang 25-35% higit pa, depende sa singil ng baterya. Ngunit paano ibabawas ang baterya sa kasalukuyang boltahe ng 18.5V, sa halip na ang naroroon sa mga terminal ng baterya?

Ang lahat ay simple at kumplikado sa parehong oras - paghahanap para sa maximum na punto ng kuryente

Tulad ng nabanggit kanina, ang controller ay naka-install sa pagitan ng mga solar panel (baterya) at baterya, lumiliko na ito ay nagsisilbing pag-load ng mga panel, at ang baterya bilang pag-load ng magsusupil, ito rin ay isang pangalawang mapagkukunan ng pangalawang. Ang anumang mapagkukunan ng kuryente, at anumang aparato sa electrical engineering ay maaaring kinakatawan sa anyo ng paglaban. Ito ay tinatawag na "katumbas" o "nabawasan" na pagtutol (depende sa tiyak na kaso), na natutukoy ng parehong batas ng Ohm, iyon ay, masasabi nating ang paglaban ng input ng magsusupil ay:

Rcont = Uinput / Iin. Cons.

Ang boltahe ng maximum na punto ng kuryente ng mga solar panel ay nakasalalay sa isang bilang ng mga kadahilanan:

• Pag-iilaw

• Temperatura (ang pag-asa ng CVC at ang posisyon ng TMM sa temperatura ay ipinapakita sa figure sa ibaba);

• Edad ng mga elemento, atbp.

Samakatuwid, hindi ito gagana upang maitakda ito nang maayos at unibersal, kasama nito ang mga pagbabago alinsunod sa paglaban ng pag-load at kasalukuyang pagkonsumo (ang na-ideal na I - V na katangian ay ibinibigay sa itaas, sa pagsasanay magkakaroon pa rin ng ilang mga slope sa lugar ng trabaho).

Mayroong maraming mga pamamaraan para sa paghahanap ng "magic" na ito. Sa isang sagisag, sinusukat ng MPPT controller ang mga kasalukuyang katangian ng boltahe ng mga solar cell upang matukoy ang pinakamainam na mga parameter para sa kasalukuyang mga kondisyon ng operating, halimbawa, sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang kasalukuyang input, ang paglaban ng input ay naaayon nang nagbabago. Gamit ang kasalukuyang at boltahe na sensor, kinakalkula ng control system ang halaga ng kapangyarihan at ikinukumpara ito sa nauna hanggang sa maabot nito ang pinakamataas na halaga nito. Tinatawag itong "perturbation at pamamaraang pagmamasid."

Depende sa tiyak na pamamaraan para sa pagtukoy ng TMM at ang panloob na aparato ng magsusupil, kasama. firmware nito, ang paghahanap para sa TMM ay nangyayari sa isang tiyak na dalas. Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang karamihan sa mga pamamaraan ay magkatulad at batay sa prinsipyo ng "lihis at obserbahan." Sa ilang mga modelo, posible na i-configure ang panahong ito sa saklaw mula sa 1 oras sa ilang minuto hanggang 1 oras sa maraming oras. Depende sa dalas ng paghahanap, natutukoy ang pangkalahatang pagganap ng system.

Dahil bilang isang pagbabago ng mga parameter ng pag-input nakakakuha kami ng maximum na posibleng kapangyarihan mula sa mga tiyak na elemento, ang susunod na gawain ay ibigay ito sa pagkarga, iyon ay, gamitin ang baterya upang singilin. Sa huli, ang lahat ay bumababa sa pagkontrol ng isang elektronikong converter ng kuryente, sabihin natin na nakuha namin ang isang kasalukuyang TMM na 5A sa isang boltahe na 17.5V, ito ay:

17.5 * 5 = 87.5 W

Kaya posible na bigyan ang baterya ng isang boltahe ng 12 V sa mga terminal sa sumusunod na kasalukuyang:

87.5 / 12 = 7.3A

Sa karamihan ng mga kaso, ang pag-convert ay isinasagawa gamit ang isang buck (buck) o isang converter na pinalakas ng isang buck. Karaniwang mga istruktura ng mga nagko-convert na isinasaalang-alang namin sa artikulo nang mas maaga.

Sapagkat kapag gumagamit ng ON / OFF o Mga kontrol ng PWM ang input at output kasalukuyang ay magiging pantay. Aling humahantong sa isang hindi gaanong mahusay na pagtatapon ng magagamit na kapangyarihan, halimbawa, dahil ang input kasalukuyang ay 5A, kasama ang kasalukuyang output na ito, ang lakas na ginugol sa pagsingil ng mga baterya ay magiging katumbas ng:

12 * 5 = 60 watts.

Muli itong naglalarawan ng mga kalkulasyon na ipinakita sa talakayan ng kasalukuyang - mga katangian ng boltahe.

Gayunpaman, hindi mo dapat isaalang-alang ang teknolohiya ng MPPT na isang panacea para sa solar energy. Ang pagkakaiba sa kahusayan sa singil ng baterya gamit ang MPPT at PWM magsusupil ay mas maliit, mas maraming singil ang singil. Kapag ang boltahe sa mga terminal nito (Uakb) ay tumataas, at ang pagkakaiba sa pagitan ng Umm ay bumababa, pagkatapos ay ginagamit ang isang malaking kapangyarihan ng solar panel.

Katulad din sa nabanggit na halimbawa, ipagpalagay na ang boltahe sa baterya ay hindi 12, ngunit ang 13.5V, sa kondisyon na ang solar panel ay gumagana sa parehong mga parameter, magiging ganito ang hitsura:

13.5 * 5 = 67.5W

Kung sa 12V 68% ng maximum na kapangyarihan ay ginamit, pagkatapos ay sa 13.5V 77% ay ginagamit na. Tandaan din na ang iyong mga baterya ay hindi palaging sisingilin, at hindi sila makakatanggap ng kasalukuyang ng parehong lakas na patuloy.Samakatuwid, sa mga Controller ng MPRT, maraming mga yugto ng pagsingil ay karaniwang ipinatupad, halimbawa: MPPT (na may pinakamataas na kapangyarihan) - pagsasama - mabilis (sapilitang) - pagsuporta. Kabilang sa iba pang mga bagay, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ang kasalukuyang ng solar baterya ay hindi dapat lumampas sa na-rate na kasalukuyang ng magsusupil, kung hindi man ang maximum na paggamit ng kapangyarihan ay hindi natanto.

Ngunit ang lahat ng ito ay hindi sinasabi sa amin na ang mga Controller ng MPPT ay hindi kailangang gamitin, ngunit lamang na hindi sila dapat labis na masobrahan.

Ang katotohanan ay nananatiling na sa mas mababang mga aparato ng segment ng presyo na may teknolohiya ng MPPT ay mas mahal kaysa sa PWM, ngunit hindi palaging ... Halimbawa, mayroong isang controller ng MPPT "EPSolar MPPT TRACER-2210A", ang halaga ng kung saan ay nasa saklaw ng $ 180, at isang katulad na presyo ($ 180-200) PWM controller na may isang output kasalukuyang 20A STECA PR2020.

Kasabay nito, mayroong isa pang aparato ng PWM na may parehong output kasalukuyang - "SRNE SR-HP2420" nagkakahalaga ng kaunti sa $ 20, habang ang MPPT mula sa parehong tagagawa "SRNE SR-ML2420" na may parehong output kasalukuyang, nagkakahalaga ng $ 85.

Mga presyo para sa ilang mga modelo ng mga Controller, isasaalang-alang namin sa ibaba.

Pangkalahatang-ideya ng modernong merkado para sa mga Controller ng MPPT

Tingnan ang talahanayan sa isang hiwalay na file

Ang talahanayan ay hindi nagbibigay ng isang kumpletong listahan ng mga pag-andar at proteksyon, dahil nasasakop nito ang isang malaking halaga. Para sa impormasyon, ang isang tipikal na hanay ng mga pag-andar ay mukhang katulad nito:

• mula sa maling polaridad ng koneksyon ng magkasanib na pakikipagsapalaran at baterya;

• mula sa maikling circuit sa pasukan ng solar panel;

• mula sa maikling circuit sa pagkarga;

• mula sa sobrang init;

• patayin ang solar panel matapos maabot ang dulo ng singil ng baterya;

• pagkarga ng pag-load kapag ang boltahe sa baterya ay masyadong mababa;

• mula sa isang pahinga sa circuit ng baterya;

• pinipigilan ang paglabas ng baterya sa pamamagitan ng solar panel sa gabi;

• kontrol ng kasalukuyang pagkonsumo sa pamamagitan ng pag-load.

Ang talahanayan ay sumasalamin sa katotohanan na ang gastos ng MPPT controller ay nakasalalay hindi lamang sa pinakamataas na kasalukuyang (lakas), kundi pati na rin sa hanay ng mga boltahe ng output, ang listahan ng mga suportadong baterya, ang kakayahang kumonekta ng mga tool sa pagpapakita, pagpapakita at pagsubaybay, at isang bilang ng iba pang mga kadahilanan. Ang pagpili ng isang magsusupil ay kumplikado at napaka-indibidwal, kaya hindi bababa sa walang saysay na gumawa ng anumang mga paghahambing at mga rating.