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 käsittelemme MPPT-latausohjainten toimintaa, on tärkeää ymmärtää, miten ne saivat nimensä. Suurin tehopisteen jännite on jännite, jolla aurinkopaneeli tuottaa eniten tehoa. Tehopisteen maksimijännite vaihtelee ympäristön ja vuorokaudenajan mukaan.
MPPT latausohjaimet johdetaan heidän nimensä siitä tosiasiasta he valvovat aurinkopaneelia ja laskevat suurimman tehopisteen jännitteen nykyolosuhteissa. Tätä kutsutaan maksimitehopisteen seurantaksi tai MPPT:ksi.
Mikä MPPT-laturi oikein on?
Aurinkopaneelien ja akkujen ihanteelliset käyttöjännitteet vaihtelevat. Lisäksi niiden jännitteet vaihtelevat. MPPT-latausohjain on DC-DC-muunnin mikä parantaa aurinkokunnan tehokkuutta. Tämä saavutetaan parantamalla aurinkopaneeliryhmän ja akkujen välistä jännitesovitusta.
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-latausohjain?
Kuinka MPPT toimii?
Verrattuna shunttiohjain- ja pulssinleveysmodulaatiotekniikoihin (PWM), maksimitehopisteen seuranta (MPPT) on tehokkaampi DC-DC-muunnintekniikka. Joten katsotaan kuinka MPPT toimii.
Muun kuin MPPT-latausohjaimen käyttö vastaa kytkemällä akun suoraan aurinkopaneeliin. Perinteinen latausohjain voi ladata akkua akun määrittelemällä jännitteellä. Täyteen ladatulla akulla on määritelmän mukaan korkeampi jännite kuin tyhjentyneellä akulla. Tämän seurauksena tyhjän akun käyttämä teho on yleensä pienempi kuin täynnä.
Kysymys herää, kun havaitsemme tehohäviön, jota emme käytä, kun akut ovat vähissä. Mitä minun voimalleni tapahtui? MPPT hyödyntää koko moduulin tehoa ohjaamalla akun lataustilan jännitettä. latausohjain ylläpitää jännitettä ja virta optimaalisella tasolla, jolloin moduulit voivat tuottaa eniten mehua.
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 jännitettä ja virtaa järjestelmästä mahdollisimman lähelle moduulin IV-käyrää. Tässä skenaariossa MPPT-latausohjain lataa akkua lähes 18.3 V:lla ja 11.48 A:lla hyödyntäen aurinkopaneelien maksimitehoa. Lopuksi Maximum Power Point Tracking -tekniikalla ei ole mitään tekemistä auringon seurannan kanssa. MPPT on vain akkulaturin ohjausominaisuus. Tämän jälkeen tutkitaan erilaisia MPPT-tyyppejä.
Lue myös: Kuinka hybridi-invertteri toimii?
Mitä ovat erilaiset MPPT-tyypit?
Maximum Power Point Tracking (MPPT) -teknologioita käytetään aurinkosähköjärjestelmissä (PV) PV-järjestelmän jatkuvaan maksimoimiseen, joka määräytyy auringon säteilyn ja kennolämpötilan perusteella. MPPT-tyypit on ryhmitelty laajasti kahdenlaisia: perinteiset menetelmät, kuten häiriö- ja havainnointimenetelmä (P&O) ja inkrementaalinen johtavuus (IncCond) -menetelmä, ja kehittyneet menetelmät, kuten sumealogiikkaan (FL) perustuva MPPT-menetelmä.
1. Perinteinen MPPT
Perinteisiä MPPT-menetelmiä ehdotettiin kauan sitten, ja ne ovat siksi melko suosittuja. Näiden tärkeimmät edut ovat niiden yksinkertaisuus ja helppous täytäntöönpanosta. Nämä algoritmit voivat seurata 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. Häiriö ja havainto (P&O): Perturb and Observe -algoritmi on muunnelma perinteisestä algoritmista, joka rajoittaa algoritmin hakutilaa, alentaa monimutkaisuutta ja parantaa suorituskykyä tasaisissa ja vaihtelevissa sääolosuhteissa.
b. Johtamismenetelmä (IncCond): Inkrementaalinen johtavuustekniikka perustuu oletukseen, että PV-ryhmän tehokäyrän kaltevuus on nolla MPP:ssä, mikä johtaa, kanssa. Ottaen huomioon, että MPP:tä voidaan seurata vertaamalla hetkellistä johtokykyä inkrementaaliseen johtavuuteen.
Lue myös: 5 erityyppistä aurinkokiinnitysrakennetta
2. Kehittynyt MPPT
Näitä lähestymistapoja kutsutaan usein pehmeäksi tietojenkäsittelyksi, bioinspiroiduksi (BI) tai tekoälyksi (AI). He 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: Säädin on kehitetty lisäämään PV-moduulin jännitettä. Kun jännite ja virta PV-paneelin yli muuttuivat, ehdotettu tekniikka käytti sumealogiikkaan perustuvaa ohjattua (FLC) ohjauskomentoa käynnistämään ohjauskomennon lähdön 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 itse asiassa lähes kaikkia käytettävissä oleva teho. Toisin sanoen se ottaa kaiken käytettävissä olevan tehon moduulista ja säätää jännitteen ja ampeerin sopivaksi akkujännitteeksi.
2. Useat MPPT-latausohjaimet kestävät paljon suurempia jännitteitä kuin akku.
3. Kytkemällä useita moduuleja sarjaan, voit nostaa jännitettä pitäen samalla jännitettä virtavakio.
4. Muista, että MPPT-latureilla on maksimi DC-tulojännite. Edistyksellisin ja siksi kallein ratkaisu on MPPT-latausohjain.
5. Siitä huolimatta se säästää rahaa johdotuksessa, moduuleissa ja telineissä.
Lue myös: Solar Street Lightin 5 tärkeintä etua
Mitkä ovat MPPT:n haitat?
MPPT:n haitat ovat seuraavat:
1. Suurin Power Point Tracking tai MPPT suurin haittapuoli on sen kalleus. Tällainen järjestelmä maksaa tyypillisesti enemmän kuin tavallinen, ei-seuraava latausohjainjärjestelmä, koska MPPT-ohjain vaatii monimutkaisempia sähkökomponentteja.
2. MPPT-ohjain on asetettava aurinkopaneelin ja akkujen väliin, järjestelmä vaatii lisää johdotuksia.
3. Toinen haittapuoli tämän huomioon ottamisessa on monimutkaisuus. MPPT-ohjaimen asentaminen ja konfigurointi vaatii enemmän teknistä asiantuntemusta kuin tyypillinen latausohjain, mikä saattaa lisätä asennuskustannuksia.
4. MPPT-järjestelmää voi olla vaikea diagnosoida, jos ongelmia ilmenee.
5. MPPT-järjestelmä voi estää akkuja latautumasta täysin. Tämä johtuu siitä, että MPPT-ohjain sallii normaalisti akkujen latauksen vain 80–90 %:iin asti, mikä tarkoittaa, että PV-joukko toimii lähellä huipputehopistettä (PPP), mutta ei välttämättä siinä.
Ovatko MPPT aurinkolatausohjaimet investoinnin arvoisia?
MPPT-latausohjaimet maksavat enemmän kuin PWM-ohjaimet. Pienissä, yksinkertaisissa järjestelmissä ohjaimen päivittämisestä aiheutuvat lisäkustannukset eivät ehkä ole sen arvoisia. Kuitenkin suuremmissa järjestelmissä tai paikoissa, joissa sää on huono, enemmän tehoa ja tehokkuutta MPPT-ohjaimen käyttö todennäköisesti enemmän kuin kompensoi ohjaimen lisäkustannuksia.
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.
