あらゆる太陽光発電システムにおいて、ソーラー充電コントローラは非常に重要です。これらのコントローラは、ソーラーパネルからバッテリーに流れる電圧と電流を調整します。これにより、バッテリーが過充電になるのを防ぎます。ソーラー充電コントローラには、主に 4 つの基本的なタイプがあります。MPPT 充電コントローラとは何か、どのように機能するかについて説明します。
MPPT 充電コントローラーとは何ですか?
太陽光発電システムの最も基本的な機能は、ソーラーパネルが太陽からエネルギーを集め、それをバッテリーに蓄えて後で使うことです。しかし、ソーラーパネルをバッテリーに接続するだけで充電できるわけではありません。ソーラーパネルを最大限に活用するには、充電コントローラーが必要です。 バッテリーを効率的に充電する最大電力点追従 (MPPT) 充電コントローラは、最も効率的なタイプの充電コントローラです。MPPT 充電コントローラとは何かを詳しく説明しましょう。
最大電力点追従とは何ですか?
MPPT充電コントローラの仕組みを説明する前に、その名前の由来を理解することが重要です。最大電力点電圧とは、 太陽光パネルは最大の電力を生み出します。 最大電力点電圧は周囲の環境や時間帯によって変化します。
MPPT 充電コントローラは その名前の由来は 太陽光パネルを監視し、現在の状況下での最大電力点電圧を計算します。これは最大電力点追従、略して MPPT と呼ばれます。
MPPT 充電器とは正確には何ですか?
ソーラーパネルとバッテリーの理想的な動作電圧は異なります。さらに、それらの電圧は変動します。MPPT充電コントローラは DC-DCコンバータ 太陽光発電システムの効率を向上させます。これは、ソーラーパネルアレイとバッテリー間の電圧マッチングを改善することで実現されます。
たとえば、12 ボルトのバッテリーの公称電圧は、充電状態に応じて 10 ボルトをわずかに超える値から 13 ボルトをわずかに下回る値まで変化します。また、12 ボルトのバッテリーを充電するために必要な電圧は、充電段階に応じて 13.5 ボルトから 14.5 ボルトまで変化します。
一方、ソーラー パネルの理想的な出力電圧は、パネルの温度、時間帯、雲量、その他の外部パラメータによって変化します。たとえば、250 ワットのソーラー パネルは、完璧な条件下では 32 ボルトの最適動作電圧になります。パネルが太陽の光で熱くなったり、暖かい日に熱くなったりすると、最適電圧は 26 ボルトまで低下することがあります。
パネルの電圧低下と必要なバッテリー充電電圧の増加を考慮すると、定格パネル電圧はバッテリー電圧よりも高くなければなりません。この電圧差は、MPPT 充電コントローラがない場合、大量の電力を浪費します。
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MPPT はどのように機能しますか?
シャント コントローラやパルス幅変調 (PWM) テクノロジと比較すると、最大電力点追従 (MPPT) はより効率的な DC-DC コンバータ技術です。それでは、MPPT がどのように機能するかを見てみましょう。
非MPPT充電コントローラを使用することは、 バッテリーをソーラーモジュールに直接接続します。 従来の充電コントローラは、バッテリーによって指定された電圧でバッテリーを充電します。完全に充電されたバッテリーは、定義上、消耗したバッテリーよりも電圧が高くなります。その結果、空のバッテリーが消費する電力は、通常、満充電のバッテリーが消費する電力よりも少なくなります。
バッテリー残量が少なくなり、使用していない電力が失われているのに気付いたとき、疑問が生じます。私の電力はどうなったのでしょうか? MPPTは、バッテリー充電状態の電圧を制御することでモジュール全体の電力を活用します。を選択します。 充電コントローラは電圧を維持する 最適なレベルに電流が供給され、モジュールが最大限の電力を生産できるようになります。
Vmp が 18.3 ボルト、Imp が 11.48 アンペアのソーラー パネルを使用していると仮定します。(11.48A x 18.3V = 約 210 ワット) 一般に、空の 12V バッテリーは 12.2 ボルトになる可能性があります。その結果、バッテリーは 11.48A x 12.2V = 140 ワットで充電されます。これは、モジュールの最大可能電力 (210 ワット) よりもはるかに低い値です。
MPPT充電コントローラ 電圧と電流を上げる システムの IV 曲線をモジュールの IV 曲線にできるだけ近づけます。このシナリオでは、MPPT 充電コントローラは、ソーラー パネルの電力を最大限に活用しながら、約 18.3 V および 11.48 A でバッテリーを充電します。最後に、最大電力点追跡技術は太陽追跡とは何の関係もありません。MPPT は、単にバッテリー充電器の制御機能です。この後、さまざまな MPPT タイプを調べてみましょう。
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さまざまな MPPT タイプとは何ですか?
最大電力点追従（MPPT）技術は、太陽光発電（PV）システムで使用され、太陽光放射とセル温度によって決まるPVアレイの出力電力を継続的に最大化します。MPPTの種類は、大きく分けて以下のとおりです。 2種類: 摂動と観察 (P&O) 法や増分コンダクタンス (IncCond) 法などの従来の方法と、ファジー ロジック (FL) ベースの MPPT 法などの高度な方法。
1. 従来のMPPT
従来のMPPT方式は、かなり以前に提案されたため、非常に人気があります。これらの主な利点は、 シンプルさと使いやすさ 実装。これらのアルゴリズムは、均一な照明の下で単一の MPP のみを追跡できます。
従来のアプローチは簡単ですが、部分的な陰影が発生した場合にローカルピークとグローバルピークを区別することができないため、効率が制限されます。
a. 摂動と観察（P&O）： 摂動および観察アルゴリズムは、アルゴリズムの検索空間を制限し、複雑さを軽減し、均一および変化する気象状況下でのパフォーマンスを向上させる従来のアルゴリズムのバリエーションです。
b. コンダクタンス法（IncCond）: 増分コンダクタンス技術は、PV アレイの電力曲線の傾きが MPP でゼロであるという仮定に基づいており、その結果、次のようになります。瞬間コンダクタンスと増分コンダクタンスを比較することで MPP を追跡できます。
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2. 高度なMPPT
これらのアプローチは、ソフトコンピューティング、バイオインスパイアード（BI）、人工知能（AI）として知られています。 比較的洗練されているしかし、追跡パフォーマンスの点では標準的な方法よりも優れています。
効率性の向上のため、高度な追跡技術が頻繁に使用されています。従来の方法と高度な方法には限界がありますが、ハイブリッドな方法ではこれらの制限を克服する方法が見つかります。
a. ファジーロジックベースのMPPT: このコントローラは、PV モジュールの電圧を高めるために開発されました。PV パネルの電圧と電流が変化すると、提案された技術はファジー ロジック ベース制御 (FLC) を使用して、出力のバック ブースト コンバータへの制御コマンドを開始します。
最大電力点追従 (MPPT) コントローラーは、PV システムの改善に不可欠なトピックとして人気が高まっています。これらのコントローラーはさまざまなアルゴリズムを使用しており、効率、パフォーマンス、最新性、複雑さ、追跡速度が異なります。MPPT コントローラーは急速に改善されており、従来の技術と高度な技術に大まかに分類できます。最適な MPPT アプローチを選択する作業はまだ進行中です。次に、MPPT の利点について学びましょう。
MPPT の利点は何ですか?
MPPT の利点は次のとおりです。
1. MPPT充電器は実際にはほぼすべての 利用可能な電力言い換えれば、モジュールから利用可能な電力をすべて取り出し、電圧とアンペア数を適切なバッテリー電圧に調整します。
2. いくつかの MPPT 充電コントローラーは、バッテリーよりもはるかに高い電圧に耐えることができます。
3. 多数のモジュールを直列に接続することで、 電流定数。
4. MPPT充電器には最大電流制限があることに留意してください。 DC入力電圧最も先進的であり、したがって最も高価なソリューションは MPPT 充電コントローラーです。
5. それでも、配線、モジュール、ラックにかかるコストを節約できます。
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MPPT の欠点は何ですか?
MPPT の欠点は次のとおりです。
1. 最大電力点追従（MPPT）の最大の欠点は、 高コストこのようなシステムは、MPPT コントローラがより複雑な電気部品を必要とするため、通常、標準の非追跡充電コントローラ システムよりもコストがかかります。
2. MPPT コントローラーはソーラーパネルとバッテリーの間に設置する必要があり、システムにはさらに配線が必要になります。
3. これを考慮することのもう一つの欠点は 複雑さMPPT コントローラーのインストールと構成には、一般的な充電コントローラーよりも高度な専門知識が必要であり、インストール コストが増加する可能性があります。
4. MPPT システムでは、問題が発生した場合の診断が困難になる可能性があります。
5. MPPTシステムは バッテリーの充電を防ぐ 完全に充電されません。これは、MPPTコントローラーが通常バッテリーの充電を80%～90%までしか許可しないため、 PVアレイ ピーク電力点 (PPP) 付近で動作しますが、必ずしもピーク電力点 (PPP) で動作するとは限りません。
MPPT ソーラー充電コントローラーは投資する価値がありますか?
MPPT充電コントローラはPWMコントローラよりも高価です。小型でシンプルなシステムでは、コントローラを更新するための追加費用はそれほど価値がないかもしれません。しかし、大規模なシステムや悪天候の場所では、 より大きなパワーと効率が得られた MPPT コントローラーを使用すると、コントローラーの追加コストを十分に相殺できる可能性があります。
エネルギーを無駄にするのは誰も好きではありません。MPPT 充電コントローラーを使用すると、天候の変化を心配したり、ソーラーパネルがバッテリー電圧に対して適切なサイズであることを確認したりすることなく、ソーラーパネルを最大限に活用できます。
