Πίνακας ηλιακών συλλεκτών με κινεζική μονάδα MPPT: 11 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Μια σύντομη περιγραφή της άποψης μου σχετικά με την καλή λειτουργία των ηλιακών συλλεκτών, και μάλλον φθηνά σε αυτό…

Δεν εγγυώμαι απολύτως κανένα από τα περιεχόμενα, μπορεί να είναι απλώς τα χάλια ενός τρελού, στην πραγματικότητα υποπτεύομαι έντονα ότι είναι…

Ορισμένες εικόνες έχουν βρεθεί on-line και πιστεύεται ότι είναι δωρεάν για χρήση, αν βρείτε μια εικόνα που προστατεύεται από πνευματικά δικαιώματα, στείλτε μου μια σημείωση.

Οι βαθμολογίες των ηλιακών συλλεκτών δεν πρέπει να θεωρούνται παρά ένας πολύ πρόχειρος οδηγός, οι δημοσιευμένες προδιαγραφές είναι αυτές που μπορούν να επιτευχθούν υπό εργαστηριακές συνθήκες με συγκεκριμένες πηγές φωτός κ.λπ. Στην πράξη δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί αυτή η απόδοση υπό ρεαλιστικές συνθήκες. Ωστόσο, δίνουν μια αφετηρία όταν αποφασίζουν τι θα πάρουν. Από όσο έχω διαπιστώσει ότι οι προδιαγραφές είναι συγκρίσιμες μόνο στο χαρτοφυλάκιο ενός κατασκευαστή, η σύγκριση μεταξύ διαφορετικών κατασκευαστών είναι στην καλύτερη περίπτωση μια ευκαιρία.

Φτηνές μονάδες ρυθμιστή ηλιακού συλλέκτη μπορείτε να βρείτε σε eBay, AliExpress ή παρόμοιους ιστότοπους. Παρά το γεγονός ότι είναι αρκετά διαφορετικοί, όλοι ισχυρίζονται ότι λειτουργούν τέλεια για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των ηλιακών συλλεκτών. Δυστυχώς δεν λένε όλοι την αλήθεια.

Όταν δημιούργησα τον πρώτο μου πίνακα ηλιακών συλλεκτών πριν από μερικά χρόνια έπρεπε να κοσκινίσω πολλές πληροφορίες πριν επιτέλους καταλάβω αυτό που πιστεύω ότι τώρα είναι η αλήθεια, φυσικά η συνεχής ανάπτυξη μπορεί να οδηγήσει σε κάτι εντελώς αληθινό αύριο Το

Βασικά υπάρχει η επιλογή μεταξύ ρυθμιστών PWM και MPPT, και για τους ηλιακούς συλλέκτες το MPPT είναι ο δρόμος που πρέπει να ακολουθήσετε.

Ένας ρυθμιστής MPPT προσπαθεί να χρησιμοποιήσει τον ηλιακό πίνακα όπου ο πίνακας παρέχει τη μεγαλύτερη ισχύ, MPPT = Max Power Point Tracking. Οποιοσδήποτε άλλος τύπος ρυθμιστή θα σας προσφέρει χαμηλότερη απόδοση, καθώς ο πίνακας ενδέχεται να μην αξιοποιεί πλήρως τις δυνατότητές του, αυτό ισχύει είτε χρησιμοποιείτε φθηνά κινεζικά πάνελ είτε κάτι άλλο.

Ο φθηνός κινέζικος ρυθμιστής MPPT που χρησιμοποιώ είναι πολύ βασικός, ορίζετε την τάση MPP και ο ρυθμιστής προσπαθεί να το κρατήσει εκεί. Οι πιο προηγμένες ρυθμιστικές αρχές θα κάνουν τακτικά μια «σάρωση» για να βρουν το MPP (όπου η καμπύλη είναι επίπεδη). Τα φθηνά είναι ωραία για απλά έργα, αλλά αν θέλετε να πιέσετε κάθε χυμό από τα πάνελ σας, δεν μπορείτε να το παραλείψετε-και ως πρόσθετο μπόνους μπορείτε απλώς να μαζέψετε τα πάντα χωρίς να διαβάσετε αυτό το «πώς»…

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τους πόρους σας

Πιο κάτω κάνω μια σύντομη περιήγηση των βημάτων που έκανα, κάπως περιπετειώδη.

Θα χρειαστείτε τα παρακάτω.

- Ηλιακό πάνελ (ες) (χρησιμοποιώ ένα σωρό φθηνά κινέζικα πάνελ από την Ali, συνδεδεμένα σε συστοιχίες)

- Ενότητα MPPT (χρησιμοποιώ φθηνές κινεζικές μονάδες από τον Ali)

- Δίοδοι Schottky (1 ανά ηλιακό πάνελ)

- Αντιστάσεις ισχύος, σταθερές τιμές (χρησιμοποιώ μίγμα 10, 33, 47, 120, 330 Ohms, ονομαστική 3/4/5/9/10W)

- Μεταβλητή αντίσταση ισχύος (χρησιμοποιώ αντίσταση ολίσθησης 100 Ohms/2A)

- DMMs, προτείνω 2, ένα για μέτρηση τάσης DC και ένα για μέτρηση συνεχούς ρεύματος

- Ρυθμιζόμενη πηγή τάσης DC

- Καλώδια

- Μπύρα, μπορεί να χρειαστούν αρκετά αν ο καιρός είναι καλός

Βήμα 2: Καθορίστε την προοριζόμενη χρήση

Ποια είναι η προβλεπόμενη χρήση για τους ηλιακούς συλλέκτες σας;

Ποια είναι η επιθυμητή τάση εξόδου από το MPPT mpdule;

Στην περίπτωσή μου, έχω μερικές αρκετά παρόμοιες χρήσεις.

Σειρά 1 - Φορητός φορτιστής κινητού τηλεφώνου που χρησιμοποιείται κατά την πεζοπορία και τον προσκοπισμό (τάση στόχου 12,3V)

Σειρά 2 - Φόρτιση της μπαταρίας του συρόμενου τροχού για ένα μικρό σκάφος κωπηλασίας (12ft) (Τάση στόχου 13,6V)

Σειρά 3 - Φόρτιση της μπαταρίας εκκίνησης για ένα μικρό (15ft) μηχανοκίνητο σκάφος (Τάση στόχου 13,6V)

Βήμα 3: Συνδέστε ηλιακούς συλλέκτες σε συστοιχίες

Ανάλογα με τη χρήση σας, μπορεί να είναι απαραίτητο να συνδέσετε τον πίνακα σε σειρά ή παράλληλη, ίσως ακόμη και σε συνδυασμούς αυτών, για να επιτύχετε τα απαραίτητα Volts/Amps.

Αρχίζω με τη συγκόλληση των διόδων Schottky στη θέση τους και στη συνέχεια τα καλώδια σύνδεσης μεταξύ των πάνελ για σχηματισμό συστοιχιών. Οι δίοδοι Schottky είναι απαραίτητες αφού τα πάνελ διαφέρουν ελαφρώς και δεν θέλω να σπαταλήσω ενέργεια τροφοδοτώντας αντίστροφα τα πάνελ.

Πίνακας 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 πάνελ συνδεδεμένα σε σειρά.

Πίνακας 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 πάνελ συνδεδεμένα παράλληλα.

Σειρά 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 πάνελ συνδεδεμένα παράλληλα.

Βήμα 4: Προετοιμάστε το φορτίο

Συγκόλλησα τις αντιστάσεις σταθερής ισχύος σε σειρά αφήνοντας τα άκρα της ετικέτας μακρά, αυτό είναι για να επιτρέψει τη γρήγορη ρύθμιση του σταθερού φορτίου μετακινώντας τα κλιπ αλιγάτορα.

Η αντίσταση μεταβλητής ισχύος συνδέεται σε σειρά με τις σταθερές αντιστάσεις.

Βήμα 5: Προετοιμασίες

Περιμένετε μια μέρα με καθαρό ουρανό, ακόμη και το πιο μικρό σύννεφο θα επηρεάσει την κατανάλωση μπύρας σας.

Τοποθετήστε τη συστοιχία στον ήλιο, βεβαιωθείτε ότι κανένα μέρος δεν έχει σκιά.

Φυσικά, εάν έχετε μόνο έναν πίνακα, οι ίδιες μετρήσεις γίνονται για αυτό.

Σημείωση: Οι συννεφιασμένες συνθήκες επηρεάζουν πολύ την εφικτή απόδοση, η εικασία μου είναι ότι τα καλύτερα πάνελ επηρεάζονται πιθανώς λιγότερο από τα φθηνά που έχω.

Άνοιξε μια μπύρα και απόλαυσε τη ζωή για μια στιγμή, φτιάξε μια δεύτερη μπύρα έτοιμη αν χρειαστεί.

Βήμα 6: Μέτρηση παραμέτρων πίνακα

Αυτά τα βήματα είναι μάλλον σημαντικά, εκτός εάν χρησιμοποιείτε κάποιο φανταχτερό ελεγκτή MPPT με αυτόματη βαθμονόμηση, κάτι που δεν είμαι…

Συνεχίστε με αυτό

Για κάθε συστοιχία ηλιακών συλλεκτών μετράω τις παραμέτρους όπως παρακάτω.

1. Συνδέστε ένα DMM (ρυθμισμένο σε τάση DC) στις συνδέσεις πίνακα, μετρήστε και γράψτε την τάση (Voc). Voc = _V

2. Στη συνέχεια συνδέστε ένα DMM (ρυθμισμένο στο ρεύμα DC 10A) μεταξύ των συνδέσεων πίνακα, μετρήστε και γράψτε το ρεύμα (Isc). Isc = _A

3. Κάντε μερικές γρήγορες μετρήσεις για να προσδιορίσετε κατά προσέγγιση το MPP (Max Power Point).

3α. Συνδέστε ένα DMM (τάση DC) στις συνδέσεις πίνακα και ένα άλλο DMM (ρεύμα DC) σε σειρά με το φορτίο.

3β Γράψτε τη μετρημένη τάση και ρεύμα, ενώ μεταβάλλετε το φορτίο.

3γ. Με τον υπολογισμό της ισχύος για κάθε καταχωρημένο σημείο μέτρησης (P = V x I) μπορούμε να προσδιορίσουμε γρήγορα το κατά προσέγγιση Max Power Point. MPP περίπου: _V

3d Ένας εναλλακτικός (γρήγορος και βρώμικος) τρόπος για να λάβετε κατά προσέγγιση MPP είναι ο υπολογισμός.

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

4. Επιλέξτε κατάλληλα σημεία σύνδεσης για τις σταθερές αντιστάσεις, επιτρέποντας την εστίαση μέτρησης γύρω από το MPP (από 3c). Ρυθμίστε αργά τη μεταβλητή αντίσταση ενώ γράφετε τις τάσεις και τα ρεύματα.

Προσπαθώ να στοχεύσω σε άλματα 0,1V μεταξύ μετρήσεων.

5. Επαναλάβετε τον παραπάνω υπολογισμό ισχύος και καθορίστε το Vmpp και το Impp (όπου είναι το Max Power).

6. beσως είναι ενδιαφέρον να δούμε πώς συγκρίνεται το μετρούμενο MPP με το υπολογισμένο MPP.

Μετρημένο MPP. Vmpp = _V, Impp = _A

Υπολογισμένο MPP. Vmpp = Voc x 0,8 = _V, Impp = Isc x 0,9 = _A

7. Κάποιος μπορεί, μόνο για διασκέδαση, να υπολογίσει το Factor Fill σε αυτό το σημείο, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Βήμα 7: Προσαρμόστε τη μονάδα MPPT ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες σας

Πάνω επιλέξαμε την επιθυμητή τάση εξόδου, αυτή μαζί με τις παραμέτρους που προκύπτουν στο 2.1 θα είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή ρύθμιση της μονάδας MPPT. Πρέπει επίσης να γνωρίζουμε το μέγιστο ρεύμα φόρτισης (Ichg) και στο οποίο η τρέχουσα φόρτιση θεωρείται ότι έχει ολοκληρωθεί (Idone).

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

Διαδικασία:

1. Συνδέστε ένα DMM στην έξοδο MPPT (ρυθμίστε την τάση DC)

2. Γυρίστε τα τρίποτ CC και CV πλήρως δεξιόστροφα, γυρίστε το trimpot MPPT πλήρως αριστερόστροφα

3. Συνδέστε μια ρυθμιζόμενη πηγή τάσης DC στην είσοδο MPPT, ρυθμίστε την τάση στο μηδέν πριν την ενεργοποιήσετε.

4. Ρυθμίστε τη ρυθμιζόμενη πηγή τάσης DC σε Vmpp, περιστρέψτε αργά το trimpot MPPT δεξιόστροφα έως ότου σταματήσει να αυξάνεται η τάση εξόδου.

5. Γυρίστε το trimpot του CV αριστερόστροφα μέχρι να ρυθμιστεί το επιθυμητό Vout.

6. Βραχυκύκλωμα της εξόδου μέσω DMM (ρυθμισμένο σε ρεύμα DC 10A). Περιστρέψτε το trimpot CC αριστερόστροφα μέχρι να ρυθμιστεί το επιθυμητό Ichg.

7. Το trimpot LED ρυθμίζει σε ποιο ρεύμα το LED θα αλλάξει χρώμα, η προεπιλογή είναι 0,1 x Ichg. Για να προσαρμόσετε, συνδέστε ένα φορτίο που δίνει Idone, γυρίστε το trimpot LED έως ότου το LED αλλάξει χρώμα.

Σημείωση: Τίποτα δεν θα συμβεί στην πραγματικότητα εκτός από το χρώμα που αλλάζει το LED.

8. Η μονάδα MPPT έχει πλέον προσαρμοστεί και είναι έτοιμη για χρήση.

Βήμα 8: Περίπατος, My Array 1

Προδιαγραφές:

Πίνακας: CNC145x145-6, 4 πάνελ σε σειρά.

Διαστάσεις: 145x145x3mm

Αξιολογήσεις: 6V / 3W ανά πάνελ. 4 πάνελ: 24V / 12W

1. Συγκεντρώστε τα πράγματα που χρειάζεστε.

2. Οι δίοδοι Schottky και οι συνδέσεις πίνακα είναι ήδη σε ισχύ.

3. Ρύθμιση μέτρησης όπως φαίνεται.

4. Ξεκινάω τη μέτρηση των Voc και Isc.

5. Στη συνέχεια ανακατεύομαι λίγο με το φορτίο για να πάρω ένα κατά προσέγγιση MPP.

6. Αναδιαμορφώνω τις σταθερές αντιστάσεις μου ώστε να μπορώ να επικεντρώσω τις μετρήσεις μου γύρω από το MPP, έκανα δύο σειρές για να προσπαθήσω να εντοπίσω με ακρίβεια το ακριβές MPP.

Αποτελέσματα:

Voc: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Υπολογισμένο Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8W

Μόνο για διασκέδαση και σύγκριση: Υπολογισμένο MPP. Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

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

Δυστυχώς, φαίνεται ότι δεν έχω τοποθετήσει σωστά το φύλλο εργασίας excel που χρησιμοποιούσα, οπότε δεν υπήρχαν γραφήματα ή σειρές για αυτήν τη συστοιχία πίνακα.

Ρύθμιση μονάδας MPPT:

Ακολουθούν οι προσαρμογές της μονάδας MPPT.

Κατά την επιλογή του Vout αποφάσισα ότι μπορώ είτε να μετατρέψω μια μπαταρία ιόντων λιθίου 12V, είτε να συνδέσω την έξοδο σε μια μονάδα φόρτισης USB 5V/2A (είσοδος 7.5-28VDC).

Η μονάδα MPPT προσαρμόστηκε χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες παραμέτρους:

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

1. "Επαναφέρω" τα trimpots όπως περιγράφεται, συνδέω τα DMM μου και ρυθμίζω την ρυθμιζόμενη πηγή τάσης DC σε Vin = 20.0V

2. Προσαρμόζω το MPPT trimpot μέχρι να σταματήσει να αυξάνεται η τάση εξόδου, στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το trimpot CV για να ρυθμίσετε την τάση εξόδου σε Vchg = 12,3V

3. Βραχυκύκλωμα της εξόδου μέσω DMM (ρυθμισμένο σε ρεύμα DC 10A) Ρυθμίζω το trimpot CC σε Ichg = 600mA

4. Συνδέοντας το φορτίο της αντίστασης μου Ρυθμίζω το φορτίο έως ότου λάβω ρεύμα εξόδου = Idone = 100mA, στη συνέχεια προσαρμόζω το trimpot LED έτσι ώστε το LED να αλλάζει απλώς χρώμα.

5. Η μεταβολή του φορτίου επιβεβαιώνει ότι το LED αλλάζει χρώμα όπως προβλέπεται. ΕΓΙΝΕ!

Βήμα 9: Αποτελέσματα - Ο πίνακας μου 2

Προδιαγραφές:

Πίνακας: CNC170x170-18, 6 πάνελ παράλληλα.

Διαστάσεις: 170x170x3mm

Αξιολογήσεις: 18V / 4.5W ανά πάνελ. 6 πάνελ: 18V / 27W

Αποτελέσματα:

Voc: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Υπολογισμένο Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8W

Η συστοιχία πάνελ παρέχει ελαφρώς λιγότερη από τη μισή ονομαστική ισχύ.

Ρυθμίσεις MPPT:

Η μονάδα MPPT προσαρμόστηκε χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες παραμέτρους:

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

Βήμα 10: Αποτελέσματα - Ο πίνακας μου 3

Προδιαγραφές:

Πίνακας: CNC170x170-18, 4 πάνελ παράλληλα.

Διαστάσεις: 170x170x3mm

Αξιολογήσεις: 18V / 4.5W ανά πάνελ. 4 πάνελ: 18V / 18W

Αποτελέσματα:

Voc: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15.8V / Impp: 510mA

Υπολογισμένο Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1W

Η συστοιχία πάνελ παρέχει ελαφρώς λιγότερη από τη μισή ονομαστική ισχύ.

Ρυθμίσεις MPPT:

Η μονάδα MPPT προσαρμόστηκε χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες παραμέτρους:

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

Βήμα 11: Αποτελέσματα - Ο πίνακας μου 3 (συννεφιασμένη ημέρα)

Προδιαγραφές:

Πίνακας: CNC170x170-18, 4 πάνελ παράλληλα.

Διαστάσεις: 170x170x3mm

Αξιολογήσεις: 18V / 4.5W ανά πάνελ. 4 πάνελ: 18V / 18W

Αποτελέσματα:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14.2V / Impp: 26mA

Υπολογισμένο Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37W

Ameδιος πίνακας και ρύθμιση όπως χρησιμοποιήθηκε στο προηγούμενο βήμα, αλλά με σαφώς διαφορετικά αποτελέσματα.

Σε σύγκριση με την επιτευχθείσα απόδοση σε μια ηλιόλουστη μέρα, είναι σαφές ότι αυτά τα πάνελ δεν θα είναι πολύ χρήσιμα υπό συννεφιασμένες συνθήκες.