Kaikissa aurinkoenergiajärjestelmissä aurinkolatauksen säädin on erittäin tärkeä. Nämä säätimet säätelevät aurinkopaneelista akkuun tulevaa jännitettä ja virtaa. Tämä säästää akkua ylilataukselta. Aurinkoenergian lataussäätimiä on pääasiassa neljää perustyyppiä. Keskustellaan siitä, mikä on MPPT-latausohjain ja miten se toimii.
Mikä on MPPT Charge Controller?
Aurinkovoimajärjestelmän perustehtävä on aurinkopaneelit, jotka keräävät energiaa auringosta ja varastoivat sen akkuihin myöhempää käyttöä varten. Et kuitenkaan voi yksinkertaisesti kytkeä aurinkopaneeleja akkuihin ja odottaa niiden latautuvan. Jotta saat kaiken irti aurinkopaneeleistasi, tarvitset latausohjaimen lataa akkujasi tehokkaasti. Maksimitehopisteen seuranta (MPPT) -latausohjain on tehokkain latausohjain. Keskustelemme yksityiskohtaisesti, mikä on MPPT-latausohjain.
Mikä on maksimitehopisteen seuranta?
Ennen kuin perehdymme MPPT-latausohjainten toimintaan, on tärkeää ymmärtää, mistä ne ovat saaneet nimensä. Suurin tehopistejännite on jännite, jolla aurinkopaneeli tuottaa suurimman tehon. Suurin tehopistejännite muuttuu ympäristön ja kellonajan mukaan.
MPPT -lataussäätimet ovat saaneet nimensä siitä, että ne valvovat aurinkopaneelia ja laskevat maksimijännitteen tietyillä jänniteolosuhteilla . Tätä kutsutaan maksimitehopisteen seurannaksi eli lyhyesti MPPT:ksi.
Mikä MPPT-laturi oikein on?
Aurinkopaneelien ja akkujen ihanteelliset käyttöjännitteet eroavat toisistaan. Lisäksi niiden jännitteet vaihtelevat. MPPT-latausohjain on DC-DC-muunnin , joka parantaa aurinkojärjestelmän hyötysuhdetta. Tämä saavutetaan parantamalla aurinkopaneeliryhmän ja akkujen välistä jännitettä.
Esimerkiksi 12 voltin akulla on nimellisjännite, joka vaihtelee lataustilasta riippuen hieman yli 10 voltin ja hieman alle 13 voltin välillä. Lisäksi 12 voltin akun lataamiseen tarvittava jännite vaihtelee 13.5 ja 14.5 voltin välillä latausvaiheesta riippuen.
Aurinkopaneelin ihanteellinen lähtöjännite puolestaan vaihtelee paneelin lämpötilan, vuorokaudenajan, pilvisyyden ja muiden ulkoisten parametrien mukaan. Esimerkiksi 250 watin aurinkopaneelin optimaalinen käyttöjännite voi olla 32 volttia täydellisissä olosuhteissa. Jos paneeli lämpenee auringossa tai lämpimänä päivänä, optimaalinen jännite voi laskea jopa 26 volttiin.
Näiden paneelin jännitteen laskujen ja lisääntyneen akun latausjännitteen huomioon ottamiseksi paneelin nimellisjännitteen on oltava suurempi kuin akun jännite. Tämä jännite-ero hukkaa paljon sähköä MPPT-latausohjaimen puuttuessa.
Lue myös: Mikä on PWM-lataussäädin?
Kuinka MPPT toimii?
Verrattuna shunttiohjain- ja pulssinleveysmodulaatiotekniikoihin (PWM), maksimitehopisteen seuranta (MPPT) on tehokkaampi DC-DC-muunnintekniikka. Joten katsotaan kuinka MPPT toimii.
Muun kuin MPPT-lataussäätimen käyttö vastaa akun kytkemistä suoraan aurinkopaneeliin. Perinteinen lataussäädin voi ladata akkua akun määrittämällä jännitteellä. Täyteen ladatulla akulla on määritelmän mukaan korkeampi jännite kuin tyhjentyneellä akulla. Tämän seurauksena tyhjän akun kuluttama teho on yleensä pienempi kuin täyden akun kuluttama teho.
Kysymys herää, kun havaitsemme tehohäviön, jota emme hyödynnä akkujemme ollessa vähissä. Mitä teholleni on tapahtunut? MPPT hyödyntää koko moduulin tehoa säätämällä akun lataustilan jännitettä . Lataussäädin pitää jännitteen ja virran optimaalisella tasolla, jolloin moduulit tuottavat eniten virtaa.
Oletetaan, että käytämme aurinkopaneelia, jonka Vmp on 18.3 volttia ja Imp 11.48 ampeeria. (11.48 A x 18.3 V = ~ 210 wattia) Yleensä tyhjässä 12 V akussa voi olla 12.2 volttia. Tämän seurauksena akku latautuisi 11.48 A x 12.2 V = 140 wattia. Se on paljon vähemmän kuin moduulin suurin mahdollinen teho (210 wattia).
MPPT-latausohjain nostaa järjestelmän jännitteen ja virran mahdollisimman lähelle moduulin IV-käyrää. Tässä skenaariossa MPPT-latausohjain lataa akkua lähes 18.3 V:n jännitteellä ja 11.48 A:n virralla hyödyntäen samalla aurinkopaneelien maksimaalista tehoa. Lopuksi, Maximum Power Point Tracking -tekniikalla ei ole mitään tekemistä auringon seurannan kanssa. MPPT on ainoastaan akkulaturin ohjausominaisuus. Tämän jälkeen tutustutaan erilaisiin MPPT-tyyppeihin.
Lue myös: Miten hybridi-invertteri toimii?
Mitä ovat erilaiset MPPT-tyypit?
Maksimaalisen tehopisteen seurantaa (MPPT) käytetään aurinkosähköjärjestelmissä aurinkopaneelien lähtötehon jatkuvaan maksimointiin, joka määräytyy auringonsäteilyn ja kennojen lämpötilan perusteella. MPPT-tyypit jaetaan karkeasti kahteen tyyppiin : perinteiset menetelmät, kuten Perturbation and Observation (P&O) -menetelmä ja Incremental Conductance (IncCond) -menetelmä, sekä edistyneet menetelmät, kuten sumeaan logiikkaan (FL) perustuva MPPT-menetelmä.
1. Perinteinen MPPT
Perinteiset MPPT-menetelmät ehdotettiin jo kauan sitten, ja siksi ne ovat melko suosittuja. Näiden tärkeimmät edut ovat yksinkertaisuus ja helppo käyttöönotto. Nämä algoritmit pystyvät seuraamaan vain yhtä MPP:tä tasaisessa valaistuksessa.
Perinteiset lähestymistavat ovat yksinkertaisia, mutta ne eivät voi erottaa paikallisia ja globaaleja huippuja osittaisen varjostuksen esiintyessä, joten niiden tehokkuus on rajallinen.
a. Häiriöhavainto (P&O): Häiriöhavainto- ja tarkkailualgoritmi on perinteisen algoritmin muunnelma, joka rajoittaa algoritmin hakutilaa, vähentää monimutkaisuutta ja parantaa suorituskykyä sekä tasaisissa että vaihtelevissa sääolosuhteissa.
b. Konduktanssimenetelmä (IncCond): Inkrementaalisen konduktanssin tekniikka perustuu oletukseen, että aurinkopaneelien tehokäyrän kulmakerroin on nolla MPP:ssä, mikä johtaa , jossa. Koska MPP:tä voidaan seurata vertaamalla hetkellistä konduktanssia inkrementaaliseen konduktanssiin.
Lue myös: 5 erilaista aurinkopaneelien kiinnitysrakennetta
2. Kehittynyt MPPT
Näitä lähestymistapoja kutsutaan usein pehmeäksi laskennaksi, bioinspiroiduksi (BI) tai tekoälyksi (AI). Ne ovat suhteellisen kehittyneitä , mutta ne ylittävät standardimenetelmät seurantasuorituskyvyn suhteen.
Tehokkuuden lisääntymisen vuoksi edistyneitä seurantatekniikoita käytetään usein. Vaikka perinteisillä ja edistyneillä menetelmillä on rajoituksia, hybridimenetelmät löytävät keinon voittaa nämä rajoitukset.
a. Sumeaan logiikkaan perustuva MPPT: Ohjain on kehitetty parantamaan aurinkopaneelin jännitettä. Kun aurinkopaneelin jännite ja virta muuttuivat, ehdotetussa tekniikassa käytettiin sumeaan logiikkaan perustuvaa ohjausta (FLC) ohjauskomennon käynnistämiseksi lähtöjännite-buck-boost-muuntimelle.
Maximum Power Point Tracking (MPPT) -ohjaimet ovat saamassa suosiota tärkeänä aurinkosähköjärjestelmän parantamisen aiheena. Nämä ohjaimet käyttävät erilaisia algoritmeja, ja niiden tehokkuus, suorituskyky, modernismi, monimutkaisuus ja seurantanopeus vaihtelevat. MPPT-ohjaimet ovat kehittyneet nopeasti, ja ne voidaan yleisesti luokitella perinteisiksi tai edistyneiksi tekniikoiksi. Parhaan MPPT-lähestymistavan valinta on vielä kesken. Tämän jälkeen opitaan MPPT:n eduista.
Katso myös: 3 johtavaa aurinkosähköjärjestelmän tyyppiä
Mitkä ovat MPPT:n edut?
MPPT:n edut ovat seuraavat:
1. MPPT-laturit käyttävät käytännössä kaiken käytettävissä olevan tehon . Toisin sanoen ne ottavat kaiken käytettävissä olevan tehon moduulista ja säätävät jännitteen ja virran sopivaksi akun jännitteeksi.
2. Useat MPPT-latausohjaimet kestävät paljon suurempia jännitteitä kuin akku.
3. Kytkemällä useita moduuleja sarjaan voit lisätä jännitettä pitäen samalla virran vakiona.
4. Muista, että MPPT-latureilla on enimmäistasavirtatulojännite . Edistynein ja siten kallein ratkaisu on MPPT-latausohjain.
5. Siitä huolimatta se säästää rahaa johdotuksessa, moduuleissa ja telineissä.
Lue myös: Aurinkoenergialla toimivien katuvalojen 5 tärkeintä etua
Mitkä ovat MPPT:n haitat?
MPPT:n haitat ovat seuraavat:
1. Maximum Power Point Trackingin eli MPPT:n suurin haittapuoli on sen korkea hinta . Tällainen järjestelmä maksaa tyypillisesti enemmän kuin tavallinen, ei-seurantainen lataussäädinjärjestelmä, koska MPPT-säädin vaatii monimutkaisempia sähkökomponentteja.
2. MPPT-ohjain on asetettava aurinkopaneelin ja akkujen väliin, järjestelmä vaatii lisää johdotuksia.
3. Toinen tämän huomioon ottamisen haittapuoli on monimutkaisuus . MPPT-ohjaimen asentaminen ja konfigurointi vaatii enemmän teknistä asiantuntemusta kuin tyypillisen latausohjaimen, mikä voi lisätä asennuskustannuksia.
4. MPPT-järjestelmää voi olla vaikea diagnosoida, jos ongelmia ilmenee.
5. MPPT-järjestelmä voi estää akkujen täydellisen latautumisen. Tämä johtuu siitä, että MPPT-ohjain sallii akkujen normaalisti latautua vain 80–90 %:iin, mikä tarkoittaa, että aurinkopaneelijärjestelmä toimii lähellä huipputehopistettään (PPP), mutta ei välttämättä siinä.
Ovatko MPPT aurinkolatausohjaimet investoinnin arvoisia?
MPPT-lataussäätimet ovat kalliimpia kuin PWM-säätimet. Pienissä ja yksinkertaisissa järjestelmissä ohjaimen päivittämisen lisäkustannukset eivät välttämättä ole sen arvoisia. Suuremmissa järjestelmissä tai paikoissa, joissa on huono sää, MPPT-ohjaimen käytön tuoma suurempi teho ja hyötysuhde todennäköisesti kompensoivat ohjaimen lisäkustannukset enemmän kuin kokonaan.
Kukaan ei nauti energian tuhlaamisesta. MPPT-lataussäätimien avulla saat kaiken irti aurinkopaneeleistasi ilman, että sinun tarvitsee huolehtia muuttuvista sääolosuhteista tai varmistaa, että aurinkopaneelit ovat oikean kokoisia akkujännitteesi mukaan.
Suositeltu: Verkkoon kytketyt aurinkojärjestelmän komponentit
