Aurinkopaneelijärjestelmä kiinalaisella MPPT -moduulilla: 11 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Lyhyt kuvaus siitä, miten otan aurinkopaneelit toimimaan hyvin ja melko halvalla…

En ehdottomasti takaa mitään sisällöstä, ne voivat olla vain hullun miehen höpinöitä, itse asiassa epäilen vahvasti, että ne ovat…

Jotkut kuvat on löydetty verkossa ja niiden uskotaan olevan vapaasti käytettävissä, jos löydät tekijänoikeuksin suojatun kuvan, laita minulle huomautus.

Aurinkopaneelien luokituksia ei pidä pitää pelkkänä ohjeena, vaan julkaistut tekniset tiedot ovat saavutettavissa laboratorio -olosuhteissa tietyillä valonlähteillä jne. Käytännössä tätä suorituskykyä ei ole mahdollista saada realistisissa olosuhteissa. Ne antavat kuitenkin lähtökohdan päättäessään, mitä hankkia. Sikäli kuin olen huomannut, että tekniset tiedot ovat vertailukelpoisia vain valmistajan tuotevalikoiman sisällä, eri valmistajien vertailu on parhaimmillaan mahdollisuus.

Edullisia aurinkopaneelien säätömoduuleja löytyy eBaysta, AliExpressistä tai vastaavista sivustoista. Vaikka ne ovatkin melko erilaisia, ne kaikki väittävät toimivansa täydellisesti aurinkopaneelien suorituskyvyn optimoimiseksi. Valitettavasti kaikki eivät kerro totuutta.

Kun rakensin ensimmäiset aurinkopaneeliryhmäni pari vuotta sitten, minun piti seuloa melko paljon tietoa, ennen kuin sain lopulta käsityksen siitä, mitä nyt uskon totuudeksi, tietysti jatkuva kehitys voi johtaa siihen, että huomenna on jotain täysin totta.

Periaatteessa on valittavissa PWM- ja MPPT -säätimet, ja aurinkopaneeleille MPPT on oikea tapa edetä.

MPPT -säädin yrittää käyttää aurinkopaneelia siellä, missä paneeli tuottaa eniten virtaa, MPPT = Max Power Point Tracking. Minkä tahansa muun tyyppiset säätimet vähentävät tehokkuutta, koska paneeli ei ehkä hyödynnä kaikkia mahdollisuuksiaan, tämä on totta riippumatta siitä, käytätkö halpoja kiinalaisia paneeleja tai jotain muuta.

Halpa kiinalainen MPPT -säädin, jota käytän, on hyvin yksinkertainen, asetat MPP -jännitteen ja säädin yrittää pitää sen siellä. Kehittyneemmät säätimet tekevät säännöllisesti "pyyhkäisyn" löytääkseen MPP: n (jossa käyrä on tasainen). Halvat sopivat hyvin yksinkertaisiin projekteihin, mutta jos haluat puristaa jokaisen mehun paneeleistasi, et voi säästää tätä-ja lisäbonuksena voit vain houkutella kaiken lukematta tätä ohjetta …

Vaihe 1: Kerää resurssit

Alempana käyn lyhyesti läpi vaiheet, jotka tein, eräänlainen turorial-ish.

Tarvitset seuraavaa.

- Aurinkopaneelit (käytän joukkoa halpoja kiinalaisia Ali -paneeleja, kytkettyinä matriiseihin)

- MPPT -moduuli (käytän halpoja kiinalaisia moduuleja Alilta)

- Schottky -diodit (1 per aurinkopaneeli)

- Tehovastus, kiinteät arvot (käytän yhdistelmää 10, 33, 47, 120, 330 ohmia, mitoitettu 3/4/5/9/10 W)

- Muuttuva tehovastus (käytän 100 ohmin/2A liukuvastusta)

- DMM, suosittelen kahta, yhtä DC -jännitteen mittaamiseen ja toista DC -virran mittaamiseen

- Säädettävä tasavirtalähde

- Kaapelit

- Olut, saattaa tarvita paljon, jos sää on hyvä

Vaihe 2: Määritä käyttötarkoitus

Mikä on aurinkopaneelisi käyttötarkoitus?

Mikä on haluttu lähtöjännite MPPT -mpdulta?

Minun tapauksessani minulla on pari melko samanlaista käyttöä.

Taulukko 1 - Kannettava matkapuhelinlaturi, jota käytetään patikoinnissa ja etsinnässä (tavoitejännite 12,3 V)

Taulukko 2 - Uistelumoottorin akun lataaminen pienelle (12 jalan) soutuveneelle (tavoitejännite 13,6 V)

Taulukko 3 - Käynnistysakun lataaminen pienelle (15 jalan) moottoriveneelle (tavoitejännite 13,6 V)

Vaihe 3: Liitä aurinkopaneelit matriiseihin

Käyttötarkoituksesta riippuen saattaa olla tarpeen kytkeä paneeli sarjaan tai rinnakkain, ehkä jopa niiden yhdistelmiin tarvittavien volttien/ampeerien saavuttamiseksi.

Aloitan juottamalla Schottky -diodit paikoilleen ja sitten paneelien väliset liitäntäkaapelit matriisien muodostamiseksi. Schottky -diodit ovat välttämättömiä, koska paneelit eroavat toisistaan hieman, enkä halua tuhlata virtaa syöttämällä paneelit poikki.

Taulukko 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 sarjaan kytkettyä paneelia.

Taulukko 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 paneelia rinnakkain.

Taulukko 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 paneelia rinnakkain.

Vaihe 4: Valmistele kuorma

Juotin kiinteät tehovastukset sarjaan jättäen tarran päät pitkiksi, tämä mahdollistaa kiinteän kuorman nopean säätämisen siirtämällä alligaattorin pidikkeitä.

Muuttuva tehovastus on kytketty sarjaan kiinteiden vastuksien kanssa.

Vaihe 5: Valmistelut

Odota päivä kirkkaalla taivaalla, pienin pilvi vaikuttaa oluen kulutukseen.

Aseta taulukko auringolle, varmista, ettei osia ole varjossa.

Tietenkin, jos sinulla on vain yksi paneeli, samat mittaukset tehdään tätä varten.

Huomautus: Pilviset olosuhteet vaikuttavat suuresti saavutettavissa olevaan tuotantoon, veikkaan, että paremmat paneelit vaikuttavat todennäköisesti vähemmän kuin halvat.

Avaa olut ja nauti elämästä hetki, ota tarvittaessa toinen olut valmiiksi.

Vaihe 6: Mittaa paneelin parametrit

Nämä vaiheet ovat melko tärkeitä, ellet käytä jotain hienoa itse kalibroivaa MPPT -ohjainta, jota en ole…

Jatka sitä

Kunkin aurinkopaneeliryhmän mittaan parametrit alla olevan mukaisesti.

1. Kytke DMM (asetettu tasavirtajännitteeseen) ryhmäliitäntöjen yli, mittaa ja kirjoita jännite (Voc). Voc = _V

2. Liitä seuraavaksi DMM (asetettu tasavirralle 10A) matriisiliitäntöjen väliin, mittaa ja kirjoita virta (Isc). Isc = _A

3. Suorita nopeita mittauksia määrittääksesi likimääräisen MPP: n (Max Power Point).

3a. Kytke DMM (DC -jännite) matriisiliitäntöihin ja toinen DMM (DC -virta) sarjaan kuorman kanssa.

3b. Kirjoita ylös mitattu jännite ja virta samalla kun vaihdat kuormaa.

3c. Laskemalla tehon jokaiselle rekisteröidylle mittauspisteelle (P = V x I) voimme nopeasti määrittää likimääräisen maks. Tehopisteen. Noin MPP: _V

3d. Vaihtoehtoinen (nopea ja likainen) tapa saada likimääräinen MPP on laskea;

Vmpp = Voc x 0,8, Impp = Isc x 0,9

4. Valitse sopivat liitäntäkohdat kiinteille vastuksille, jotta mittaus voidaan keskittyä MPP: n ympärille (3c). Säädä muuttuvaa vastusta hitaasti kirjoittaessasi jännitteet ja virrat.

Yritän tavoitella 0,1 V: n hyppyjä mittausten välillä.

5. Toista yllä oleva tehonlaskenta ja määritä Vmpp ja Impp (missä suurin teho on).

6. Saattaa olla mielenkiintoista nähdä, miten mitattu MPP vertaa laskettua MPP: tä;

Mitattu MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

Laskettu MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = _V, Impp = Isc x 0,9 = _A

7. Täyttökerroin voidaan tässä vaiheessa laskea huvin vuoksi, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Vaihe 7: Säädä MPPT -moduuli tarpeidesi mukaan

Edellä valitsemamme halutun lähtöjännitteen, tämä yhdessä kohdassa 2.1 johdettujen parametrien kanssa on välttämätöntä MPPT -moduulin oikeaan säätämiseen. Meidän on myös tiedettävä suurin latausvirta (Ichg) ja se, missä nykyinen lataus katsotaan tehdyksi (idone).

Vmpp: _V / Vout: _V / Ichg: _A / Idone: _A

Menettely:

1. Liitä DMM MPPT -lähtöön (DC -jännite)

2. Käännä CC- ja CV-trimpot kokonaan myötäpäivään, käännä MPPT-trimpot kokonaan vastapäivään

3. Liitä säädettävä DC -jännitelähde MPPT -tuloon, aseta jännite nollaan ennen käynnistämistä.

4. Aseta säädettävä tasavirtalähde Vmpp -asentoon, käännä MPPT -trimpotia hitaasti myötäpäivään, kunnes lähtöjännite vain lakkaa kasvamasta.

5. Käännä CV-trimpota vastapäivään, kunnes haluttu Vout on asetettu.

6. Oikosulke ulostulo DMM: n kautta (asetettu tasavirralle 10A). Käännä CC-trimpota vastapäivään, kunnes haluttu Ichg on asetettu.

7. LED -trimpot säätää, millä virralla LED vaihtaa väriä, oletusarvo on 0,1 x Ichg. Säädä liittämällä kuorma, joka antaa Idone, kääntämällä LED -trimpot, kunnes LED vaihtaa väriä.

Huomautus: Mitään ei tapahdu, paitsi että LED vaihtaa väriä.

8. MPPT -moduuli on nyt säädetty ja käyttövalmis.

Vaihe 8: Käy läpi, Array 1

Tekniset tiedot:

Paneeli: CNC145x145-6, 4 paneelia sarjassa.

Mitat: 145 x 145 x 3 mm

Arviot: 6V / 3W per paneeli. 4 paneelia: 24V / 12W

1. Kerää tarvittavat tavarat.

2. Schottky -diodit ja paneeliliitännät ovat jo paikallaan.

3. Mittausasetus kuvan mukaisesti.

4. Aloitan Voc- ja Isc -mittaukset.

5. Seuraavaksi sekoitan vähän kuorman kanssa saadakseni likimääräisen MPP: n.

6. Määritän uudelleen kiinteät vastukseni, jotta voin keskittää mittaukseni MPP: n ympärille. Tein kaksi sarjaa yrittääkseni määrittää tarkan MPP: n.

Tulokset:

Voc: 25.9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Laskettu Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8 W

Vain huvin ja vertailun vuoksi: Laskettu MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

Täyttökerroin: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Valitettavasti olen näyttänyt väärin käyttämäni Excel -työkirjan, joten tälle paneeliryhmälle ei ole kaavioita tai tallennettuja sarjoja.

MPPT -moduulin säätö:

Seuraavaksi on MPPT -moduulin säätö.

Kun valitsin Voutin, päätin, että voin joko ladata 12 V: n litiumioniakun tai kytkeä lähdön 5 V/2 A: n USB-latausmoduuliin (tulo 7,5-28 VDC).

MPPT -moduulia säädettiin seuraavilla parametreilla:

Vin = 20.0V / Vout = 12.3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. "Nollaan" trimpotit kuvatulla tavalla, kytken DMM -laitteeni ja asetan säädettävän tasavirtalähteen lähteeksi Vin = 20.0V

2. Säädän MPPT -trimpotia, kunnes lähtöjännite lakkaa nousemasta, seuraavaksi CV -trimpotilla asetan lähtöjännitteeksi Vchg = 12.3V

3. Lähdön oikosulku DMM: n kautta (DC-virta 10A)

4. Vastuskuorman kytkeminen Säädän kuormaa, kunnes saan lähtövirran = Idone = 100mA, seuraavaksi säädän LED -trimpotia niin, että LED vain vaihtaa väriä.

5. Kuorman vaihtaminen vahvistaa, että LED vaihtaa väriä aiotulla tavalla. TEHTY!

Vaihe 9: Tulokset - Array 2

Tekniset tiedot:

Paneeli: CNC170x170-18, 6 paneelia rinnakkain.

Mitat: 170 x 170 x 3 mm

Arviot: 18V / 4,5W per paneeli. 6 paneelia: 18V / 27W

Tulokset:

Voc: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15.6V / Impp: 821mA

Laskettu Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8 W

Paneeliryhmä tuottaa hieman alle puolet nimellistehosta.

MPPT -säädöt:

MPPT -moduulia säädettiin seuraavilla parametreilla:

Vin = 15.6V / Vout = 13.6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

Vaihe 10: Tulokset - Array 3

Tekniset tiedot:

Paneeli: CNC170x170-18, 4 paneelia rinnakkain.

Mitat: 170 x 170 x 3 mm

Arviot: 18V / 4,5W per paneeli. 4 paneelia: 18V / 18W

Tulokset:

Voc: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15.8V / Impp: 510mA

Laskettu Pmpp: Vmpp x Impp = 8.1W

Paneeliryhmä tuottaa hieman alle puolet nimellistehosta.

MPPT -säädöt:

MPPT -moduulia säädettiin seuraavilla parametreilla:

Vin = 15.8V / Vout = 13.6V / Ichg = 550mA / Idone = 100mA

Vaihe 11: Tulokset - My Array 3 (pilvinen päivä)

Tekniset tiedot:

Paneeli: CNC170x170-18, 4 paneelia rinnakkain.

Mitat: 170 x 170 x 3 mm

Arviot: 18V / 4,5W per paneeli. 4 paneelia: 18V / 18W

Tulokset:

Voc: 18,3 V / Isc: 29 mA

Vmpp: 14,2 V / Impp: 26 mA

Laskettu Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37 W

Sama ryhmä ja asetukset kuin edellisessä vaiheessa, mutta selvästi erilaisilla tuloksilla.

Aurinkoisena päivänä saavutettuun tehoon verrattuna on aivan selvää, että näistä paneeleista ei ole paljon hyötyä pilvisissä olosuhteissa.