एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर क्या है?

किसी भी सोलर-पावर्ड सिस्टम में सोलर चार्ज कंट्रोलर बहुत ज़रूरी होता है। ये कंट्रोलर सोलर पैनल से बैटरी तक आने वाले वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करते हैं। इससे बैटरी ओवरचार्ज होने से बच जाती है। सोलर चार्ज कंट्रोलर मुख्य रूप से 4 तरह के होते हैं। आइए चर्चा करते हैं कि MPPT चार्ज कंट्रोलर क्या है और यह कैसे काम करता है।

एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर क्या है?

सौर ऊर्जा प्रणाली का सबसे बुनियादी कार्य सौर पैनलों द्वारा सूर्य से ऊर्जा एकत्र करना और बाद में उपयोग के लिए इसे बैटरियों में संग्रहीत करना है। हालाँकि, आप अपने सौर पैनलों को अपनी बैटरियों से जोड़कर उनसे चार्ज होने की उम्मीद नहीं कर सकते। अपने सौर पैनलों से अधिकतम लाभ उठाने के लिए, आपको चार्ज कंट्रोलर की आवश्यकता होगी अपनी बैटरी को कुशलतापूर्वक चार्ज करेंअधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) चार्ज कंट्रोलर सबसे कुशल प्रकार का चार्ज कंट्रोलर है। आइए विस्तार से चर्चा करें कि एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर क्या है।

अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग क्या है?

एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर कैसे काम करते हैं, यह समझने से पहले, यह जानना ज़रूरी है कि इनका नाम एमपीपीटी कैसे पड़ा। अधिकतम पावर प्वाइंट वोल्टेज वह वोल्टेज है जिस पर सोलर पैनल सबसे ज़्यादा पावर उत्पन्न करता है। अधिकतम पावर प्वाइंट वोल्टेज आसपास के वातावरण और दिन के समय के अनुसार बदलता रहता है।

एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर का नाम इस तथ्य से लिया गया है कि वे सौर पैनल की निगरानी करते हैं और वर्तमान परिस्थितियों में अधिकतम पावर पॉइंट वोल्टेज की गणना करते हैं । इसे मैक्सिमम पावर पॉइंट ट्रैकिंग या संक्षेप में एमपीपीटी कहा जाता है।

एमपीपीटी चार्जर वास्तव में क्या है?

सौर पैनलों और बैटरियों के आदर्श ऑपरेटिंग वोल्टेज अलग-अलग होते हैं। इसके अलावा, उनके वोल्टेज में उतार-चढ़ाव भी होता रहता है। एक एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर एक डीसी-डीसी कनवर्टर है जो सौर प्रणाली की दक्षता को बढ़ाता है। यह सौर पैनल सरणी और बैटरियों के बीच वोल्टेज मिलान को बेहतर बनाकर प्राप्त किया जाता है।

उदाहरण के लिए, 12-वोल्ट की बैटरी में नाममात्र वोल्टेज होता है जो चार्ज की स्थिति के आधार पर 10 वोल्ट से थोड़ा ज़्यादा और 13 वोल्ट से थोड़ा कम के बीच बदलता रहता है। इसके अलावा, 12-वोल्ट की बैटरी को चार्ज करने के लिए ज़रूरी वोल्टेज चार्जिंग चरण के आधार पर 13.5 और 14.5 वोल्ट के बीच बदलता रहता है।

दूसरी ओर, सोलर पैनल का आदर्श आउटपुट वोल्टेज, पैनल के तापमान, दिन के समय, बादल छाए रहने और अन्य बाहरी मापदंडों के आधार पर बदलता रहता है। उदाहरण के लिए, 250-वाट के सोलर पैनल में आदर्श परिस्थितियों में 32 वोल्ट का इष्टतम कार्यशील वोल्टेज हो सकता है। यदि पैनल धूप में या गर्म दिन में गर्म हो जाता है, तो इष्टतम वोल्टेज 26 वोल्ट तक कम हो सकता है।

पैनल में वोल्टेज में इन कमी और बैटरी चार्जिंग वोल्टेज में वृद्धि को ध्यान में रखते हुए, रेटेड पैनल वोल्टेज बैटरी वोल्टेज से अधिक होना चाहिए। MPPT चार्ज कंट्रोलर की अनुपस्थिति में यह वोल्टेज अंतर बहुत अधिक बिजली बर्बाद करता है।

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एमपीपीटी कैसे काम करता है?

शंट कंट्रोलर और पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) तकनीकों की तुलना में, अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (MPPT) एक अधिक कुशल DC-DC कनवर्टर तकनीक है। तो आइए देखें कि MPPT कैसे काम करता है।

नॉन-एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर का उपयोग करना बैटरी को सीधे सोलर मॉड्यूल से जोड़ने के बराबर है। एक पारंपरिक चार्ज कंट्रोलर बैटरी को उसके द्वारा निर्दिष्ट वोल्टेज पर चार्ज कर सकता है। परिभाषा के अनुसार, पूरी तरह से चार्ज बैटरी का वोल्टेज खाली बैटरी की तुलना में अधिक होता है। परिणामस्वरूप, खाली बैटरी द्वारा खपत की गई शक्ति आमतौर पर भरी हुई बैटरी द्वारा खपत की गई शक्ति से कम होती है।

जब हमारी बैटरी कमज़ोर हो रही होती है और हम बिजली का उपयोग नहीं कर पा रहे होते हैं, तब यह सवाल उठता है: मेरी बिजली कहाँ गई? MPPT बैटरी चार्जिंग स्थिति के वोल्टेज को नियंत्रित करके पूरे मॉड्यूल की बिजली का उपयोग करता है । चार्ज कंट्रोलर वोल्टेज और करंट को इष्टतम स्तर पर बनाए रखता है, जिससे मॉड्यूल अधिकतम बिजली उत्पन्न कर पाते हैं।

मान लीजिए कि हम 18.3 वोल्ट के Vmp और 11.48 एम्पियर के Imp वाले सोलर पैनल का उपयोग कर रहे हैं। (11.48A x 18.3V= ~210 वॉट) सामान्य तौर पर, एक खाली 12V बैटरी में 12.2 वोल्ट हो सकते हैं। नतीजतन, बैटरी 11.48A x 12.2V = 140 वॉट पर चार्ज होगी। यह मॉड्यूल की अधिकतम संभावित शक्ति (210 वॉट) से बहुत कम है।

एक एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर सिस्टम के वोल्टेज और करंट को मॉड्यूल के आईवी कर्व के जितना संभव हो सके उतना करीब ले जाता है। इस स्थिति में, एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर सोलर पैनल की अधिकतम शक्ति का उपयोग करते हुए बैटरी को लगभग 18.3 वोल्ट और 11.48 एंपियर पर चार्ज करता है। अंत में, मैक्सिमम पावर पॉइंट ट्रैकिंग तकनीक का सूर्य ट्रैकिंग से कोई संबंध नहीं है। एमपीपीटी केवल एक बैटरी चार्जर कंट्रोल फीचर है। इसके बाद, आइए विभिन्न प्रकार के एमपीपीटी के बारे में जानें।

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एमपीपीटी के विभिन्न प्रकार क्या हैं?

मैक्सिमम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) तकनीक का उपयोग फोटोवोल्टाइक (पीवी) प्रणालियों में पीवी ऐरे की आउटपुट पावर को लगातार अधिकतम करने के लिए किया जाता है, जो सौर विकिरण और सेल तापमान द्वारा निर्धारित होती है। एमपीपीटी विधियों को मोटे तौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है : पारंपरिक विधियाँ जैसे पर्टर्बेशन एंड ऑब्जर्वेशन (पी एंड ओ) विधि और इंक्रीमेंटल कंडक्टेंस (इंक कंडक्टेंस) विधि, और उन्नत विधियाँ जैसे फ़ज़ी लॉजिक (एफएल) आधारित एमपीपीटी विधि।

1. पारंपरिक एमपीपीटी

पारंपरिक एमपीपीटी विधियाँ बहुत पहले प्रस्तावित की गई थीं और इसलिए काफी लोकप्रिय हैं। इनके प्रमुख लाभ इनकी सरलता और कार्यान्वयन में आसानी हैं। ये एल्गोरिदम एकसमान प्रकाश में केवल एक एमपीपी को ही ट्रैक कर सकते हैं।

पारंपरिक दृष्टिकोण सीधे-सादे हैं, लेकिन आंशिक छायांकन होने पर वे स्थानीय और वैश्विक शिखरों के बीच अंतर नहीं कर पाते, इसलिए उनकी दक्षता सीमित होती है।

ए. विक्षोभ और अवलोकन (पी एंड ओ): विक्षोभ और अवलोकन एल्गोरिदम पारंपरिक एल्गोरिदम का एक रूपांतर है जो एल्गोरिदम के खोज क्षेत्र को सीमित करता है, जिससे जटिलता कम होती है और एकसमान और परिवर्तनशील मौसम परिस्थितियों में प्रदर्शन में सुधार होता है।

बी. चालकता विधि (इंककंड): वृद्धिशील चालकता तकनीक इस धारणा पर आधारित है कि एमपीपी पर पीवी ऐरे पावर वक्र का ढलान शून्य होता है। एमपीपी की स्थिति में तात्कालिक चालकता की तुलना वृद्धिशील चालकता से की जा सकती है।

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2. उन्नत एमपीपीटी

इन दृष्टिकोणों को अक्सर सॉफ्ट कंप्यूटिंग, बायो-इंस्पायर्ड (बीआई) या आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) के नाम से जाना जाता है। ये अपेक्षाकृत परिष्कृत हैं , फिर भी ट्रैकिंग प्रदर्शन के मामले में ये मानक विधियों से बेहतर हैं।

उनकी बढ़ी हुई दक्षता के कारण, उन्नत ट्रैकिंग तकनीकों का अक्सर उपयोग किया जाता है। जबकि पारंपरिक और उन्नत तरीकों की अपनी सीमाएँ हैं, हाइब्रिड तरीके इन प्रतिबंधों को दूर करने का एक तरीका खोज लेते हैं।

ए. फ़ज़ी लॉजिक-आधारित एमपीपीटी: यह नियंत्रक पीवी मॉड्यूल के वोल्टेज को बढ़ाने के लिए विकसित किया गया है। पीवी पैनल के पार वोल्टेज और करंट में परिवर्तन होने पर, प्रस्तावित तकनीक आउटपुट बक-बूस्ट कनवर्टर को नियंत्रण कमांड शुरू करने के लिए फ़ज़ी लॉजिक-आधारित नियंत्रक (एफएलसी) का उपयोग करती है।

अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (MPPT) नियंत्रक एक आवश्यक PV सिस्टम सुधार विषय के रूप में लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। ये नियंत्रक विभिन्न एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं, और उनकी दक्षता, प्रदर्शन, आधुनिकता, जटिलता और ट्रैकिंग गति भिन्न होती है। MPPT नियंत्रकों में तेजी से सुधार हुआ है, और उन्हें मोटे तौर पर पारंपरिक या उन्नत तकनीकों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। सबसे अच्छा MPPT दृष्टिकोण चुनना अभी भी प्रगति पर है। इसके बाद, आइए MPPT के लाभों के बारे में जानें।

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एमपीपीटी के क्या लाभ हैं?

एमपीपीटी के लाभ इस प्रकार हैं:

1. एमपीपीटी चार्जर वास्तव में उपलब्ध लगभग सारी बिजली का उपयोग करते हैं । दूसरे शब्दों में, यह मॉड्यूल से उपलब्ध सारी बिजली लेकर वोल्टेज और एम्पेरेज को बैटरी के उपयुक्त वोल्टेज के अनुसार समायोजित करता है।

2. कई एमपीपीटी चार्ज नियंत्रक बैटरी की तुलना में कहीं अधिक वोल्टेज सहन कर सकते हैं।

3. कई मॉड्यूल को श्रृंखला में जोड़कर, आप करंट को स्थिर रखते हुए वोल्टेज बढ़ा सकते हैं ।

4. ध्यान रखें कि एमपीपीटी चार्जर की अधिकतम डीसी इनपुट वोल्टेज सीमा होती है । सबसे उन्नत और इसलिए सबसे महंगा समाधान एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर है।

5. फिर भी, यह आपको वायरिंग, मॉड्यूल और रैकिंग पर पैसा बचाता है।

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एमपीपीटी के नुकसान क्या हैं?

एमपीपीटी के नुकसान इस प्रकार हैं:

1. मैक्सिमम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) की सबसे बड़ी खामी इसकी उच्च लागत है । इस तरह के सिस्टम की लागत आमतौर पर एक मानक, गैर-ट्रैकिंग चार्ज कंट्रोलर सिस्टम से अधिक होती है, क्योंकि एमपीपीटी कंट्रोलर में अधिक जटिल विद्युत घटकों की आवश्यकता होती है।

2. एमपीपीटी नियंत्रक को सौर पैनल और बैटरियों के बीच रखा जाना चाहिए, सिस्टम को अधिक तारों की आवश्यकता होगी।

3. इसे ध्यान में रखने का एक और नुकसान जटिलता है । एमपीपीटी नियंत्रक को स्थापित और कॉन्फ़िगर करने के लिए एक सामान्य चार्ज नियंत्रक की तुलना में अधिक तकनीकी विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है, जिससे स्थापना लागत बढ़ सकती है।

4. यदि समस्या उत्पन्न हो तो एमपीपीटी प्रणाली का निदान करना कठिन हो सकता है।

5. एमपीपीटी प्रणाली बैटरी को पूरी तरह से चार्ज होने से रोक सकती है। इसका कारण यह है कि एमपीपीटी नियंत्रक सामान्यतः बैटरी को केवल 80%-90% तक ही चार्ज होने देता है, जिसका अर्थ है कि पीवी ऐरे अपने पीक पावर पॉइंट (पीपीपी) के निकट तो काम कर रहा होगा, लेकिन जरूरी नहीं कि उस पर काम कर रहा हो।

क्या एमपीपीटी सौर चार्ज नियंत्रक निवेश के लायक हैं?

एमपीपीटी चार्ज कंट्रोलर, पीडब्ल्यूएम कंट्रोलर से महंगे होते हैं। छोटे और सरल सिस्टमों में, कंट्रोलर को अपडेट करने का अतिरिक्त खर्च शायद उचित न लगे। हालांकि, बड़े सिस्टमों में या खराब मौसम वाले स्थानों में, एमपीपीटी कंट्रोलर के उपयोग से प्राप्त होने वाली अधिक शक्ति और दक्षता, कंट्रोलर की अतिरिक्त लागत की भरपाई कर सकती है।

ऊर्जा की बर्बादी किसी को पसंद नहीं होती। MPPT चार्ज कंट्रोलर आपको मौसम की बदलती परिस्थितियों के बारे में चिंता किए बिना या यह सुनिश्चित किए बिना कि आपके सौर पैनल आपकी बैटरी वोल्टेज के अनुसार सही आकार के हैं, अपने सौर पैनलों से अधिकतम लाभ प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।

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