Tablica paneli słonecznych z chińskim modułem MPPT: 11 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Krótki opis mojego podejścia do tego, aby panele słoneczne działały dobrze, a do tego raczej tanio…

Absolutnie nie gwarantuję żadnej z treści, mogą to być po prostu bełkot szaleńca, w rzeczywistości mocno podejrzewam, że są…

Niektóre zdjęcia zostały znalezione w Internecie i uważa się, że można je bezpłatnie używać, jeśli znajdziesz zdjęcie chronione prawem autorskim, napisz do mnie.

Oceny paneli słonecznych nie powinny być traktowane jako bardzo przybliżony przewodnik, opublikowane specyfikacje są możliwe do osiągnięcia w warunkach laboratoryjnych z określonymi źródłami światła itp. W praktyce uzyskanie takiej wydajności w realistycznych warunkach jest niemożliwe. Dają jednak punkt wyjścia przy podejmowaniu decyzji, co kupić. O ile odkryłem, że specyfikacje są porównywalne tylko w ramach portfolio producenta, porównanie między różnymi producentami jest w najlepszym razie szansą.

Tanie moduły regulatorów paneli słonecznych można znaleźć na eBayu, AliExpress lub podobnych stronach. Pomimo tego, że są zupełnie inne, wszystkie twierdzą, że działają idealnie w optymalizacji wydajności paneli słonecznych. Niestety nie wszyscy mówią prawdę.

Kiedy kilka lat temu zbudowałem swoje pierwsze panele fotowoltaiczne, musiałem przesiać sporo informacji, zanim w końcu zrozumiałem to, co teraz uważam za prawdę, oczywiście ciągły rozwój może doprowadzić do tego, że jutro będzie coś zupełnie prawdziwego..

Zasadniczo istnieje wybór między regulatorami PWM i MPPT, a w przypadku paneli słonecznych MPPT jest drogą do zrobienia.

Regulator MPPT próbuje wykorzystać panel słoneczny, z którego panel dostarcza największą moc, MPPT = śledzenie punktu maksymalnej mocy. Każdy inny rodzaj regulatora zapewni niższą wydajność, ponieważ panel może nie spełniać swojego pełnego potencjału, niezależnie od tego, czy używasz tanich chińskich paneli, czy czegoś innego.

Tani chiński regulator MPPT, którego używam, jest bardzo prosty, ustawiasz napięcie MPP, a regulator stara się je tam utrzymać. Bardziej zaawansowane regulatory będą regularnie przeprowadzać „przemiatanie”, aby znaleźć MPP (gdzie krzywa jest płaska). Te tanie nadają się do prostych projektów, ale jeśli chcesz wycisnąć jak najwięcej soku ze swoich paneli, nie możesz skąpić na tym – a jako dodatkowy bonus możesz po prostu wszystko podpiąć bez czytania tego „instrukcji”…

Krok 1: Zbierz swoje zasoby

W dalszej części robię krótki przegląd kroków, które zrobiłem, trochę turtorialny.

Będziesz potrzebować następujących rzeczy.

- Panele słoneczne (używam kilku tanich chińskich paneli od Ali, połączonych w tablice)

- moduł MPPT (używam tanich chińskich modułów od Ali)

- Diody Schottky'ego (1 na panel słoneczny)

- Rezystory mocy, stałe wartości (używam mieszanki 10, 33, 47, 120, 330 Ohm, moc 3/4/5/9/10W)

- Rezystor o zmiennej mocy (używam rezystora suwakowego 100 Ohms/2A)

- Multimetry cyfrowe, polecam 2, jeden do pomiaru napięcia stałego i jeden do pomiaru prądu stałego

- Regulowane źródło napięcia stałego

- Kable

- Piwo, przy dobrej pogodzie może potrzebować całkiem sporo

Krok 2: Określ przeznaczenie

Jakie jest zamierzone zastosowanie Twoich paneli słonecznych?

Jakie jest pożądane napięcie wyjściowe z MPPT mpdule?

W moim przypadku mam kilka całkiem podobnych zastosowań.

Array 1 - przenośna ładowarka do telefonu komórkowego używana podczas wędrówek i zwiedzania (docelowe napięcie 12,3 V)

Tablica 2 - Ładowanie akumulatora silnika do trolingu małej (12-stopowej) łodzi wiosłowej (docelowe napięcie 13,6 V)

Tablica 3 - Ładowanie akumulatora rozruchowego małej (15 stóp) łodzi motorowej (napięcie docelowe 13,6 V)

Krok 3: Podłącz panele słoneczne w tablicach

W zależności od zastosowania może być konieczne połączenie panelu szeregowo lub równolegle, a może nawet w ich kombinacjach, aby uzyskać niezbędne wolty/ampery.

Zaczynam od wlutowania na miejscu diod Schottky'ego, a następnie kabli łączących między panelami tworząc tablice. Diody Schottky'ego są niezbędne, ponieważ panele nieco się różnią i nie chcę marnować energii przez odwrotne podawanie paneli w poprzek.

Tablica 1: CNC145x145-6, gwiazda słoneczna. 4 panele połączone szeregowo.

Tablica 2: CNC170x170-18, Gwiazda Słoneczna. 6 paneli połączonych równolegle.

Tablica 3: CNC170x170-18, Gwiazda Słoneczna. 4 panele połączone równolegle.

Krok 4: Przygotuj ładunek

Przylutowałem szeregowo rezystory o stałej mocy, pozostawiając długie końcówki znacznika, aby umożliwić szybką regulację stałego obciążenia poprzez przesuwanie zacisków krokodylkowych.

Rezystor o zmiennej mocy jest połączony szeregowo z rezystorami stałymi.

Krok 5: Przygotowania

Poczekaj na dzień z czystym niebem, nawet najmniejsza chmura wpłynie na spożycie piwa.

Umieść tablicę na słońcu, upewnij się, że żadne części nie są zacienione.

Oczywiście, jeśli masz tylko jeden panel, wykonuje się te same pomiary.

Uwaga: zachmurzenie ma duży wpływ na osiągalną wydajność, domyślam się, że lepsze panele mają prawdopodobnie mniejszy wpływ niż te tanie, które mam.

Otwórz piwo i przez chwilę ciesz się życiem, przygotuj drugie piwo w razie potrzeby.

Krok 6: Pomiar parametrów panelu

Te kroki są dość ważne, chyba że używasz jakiegoś fantazyjnego samokalibrującego się kontrolera MPPT, którego nie jestem…

Kontynuuj robienie tego

Dla każdej tablicy paneli słonecznych mierzę parametry jak poniżej.

1. Podłącz multimetr cyfrowy (ustawiony na napięcie DC) do połączeń tablicy, zmierz i zapisz napięcie (Voc). Voc = _V

2. Następnie podłącz multimetr cyfrowy (ustawiony na prąd stały 10A) między połączeniami tablicy, zmierz i zapisz prąd (Isc). Isc = _A

3. Wykonaj szybkie pomiary, aby określić przybliżony MPP (maksymalny punkt mocy).

3a. Podłącz multimetr cyfrowy (napięcie DC) do połączeń tablicy i inny multimetr cyfrowy (prąd stały) szeregowo z obciążeniem.

3b. Zapisz zmierzone napięcie i prąd, zmieniając obciążenie.

3c. Obliczając moc dla każdego zarejestrowanego punktu pomiarowego (P = V x I) możemy szybko wyznaczyć przybliżony Punkt Mocy Max. Około MPP: _V

3d. Alternatywnym (szybkim i brudnym) sposobem uzyskania przybliżonego MPP jest obliczenie;

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

4. Wybierz odpowiednie punkty połączeń dla stałych rezystorów, aby skoncentrować pomiary wokół MPP (od 3c). Powoli wyreguluj rezystor zmienny, zapisując napięcia i prądy.

Staram się dążyć do skoków 0,1V między pomiarami.

5. Powtórz powyższe obliczenia mocy i określ Vmpp i Impp (gdzie jest Max Power).

6. Interesujące może być porównanie zmierzonego MPP z obliczonym MPP;

Mierzony MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. W tym momencie można dla zabawy obliczyć współczynnik wypełnienia, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Krok 7: Dostosuj moduł MPPT do swoich potrzeb

Powyżej wybraliśmy nasze pożądane napięcie wyjściowe, które wraz z parametrami uzyskanymi w 2.1 będzie kluczowe dla prawidłowej regulacji modułu MPPT. Musimy również znać maksymalny prąd ładowania (Ichg) i przy jakim prądzie ładowanie jest uważane za zakończone (Idone).

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

Procedura:

1. Podłącz multimetr cyfrowy do wyjścia MPPT (ustawiony na napięcie DC)

2. Obróć potencjometry CC i CV całkowicie zgodnie z ruchem wskazówek zegara, obróć potencjometr MPPT całkowicie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara

3. Podłącz regulowane źródło napięcia prądu stałego do wejścia MPPT, przed włączeniem ustaw napięcie na zero.

4. Ustaw regulowane źródło napięcia DC na Vmpp, powoli obracaj potencjometr MPPT w prawo, aż napięcie wyjściowe przestanie rosnąć.

5. Obróć potencjometr CV w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż zostanie ustawiony żądany Vout.

6. Zewrzyj wyjście przez multimetr cyfrowy (ustawiony na prąd stały 10A). Obróć potencjometr CC w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż zostanie ustawiony żądany Ichg.

7. Potencjometr LED dostosowuje przy jakim prądzie LED zmienia kolor, domyślnie 0.1 x Ichg. Aby wyregulować, podłącz obciążenie, które daje Idone, obróć potencjometr LED, aż dioda zmieni kolor.

Uwaga: W rzeczywistości nic się nie wydarzy poza zmianą koloru diody LED.

8. Moduł MPPT jest teraz wyregulowany i gotowy do użycia.

Krok 8: Przejście, moja tablica 1

Dane techniczne:

Panel: CNC145x145-6, 4 panele w serii.

Wymiary: 145x145x3mm

Oceny: 6V/3W na panel. 4 panele: 24V / 12W

1. Zbierz potrzebne rzeczy.

2. Diody Schottky'ego i połączenia panelu są już na miejscu.

3. Konfiguracja pomiarowa, jak pokazano.

4. Zaczynam mierzyć Voc i Isc.

5. Następnie trochę zamieszam z obciążeniem, aby uzyskać przybliżony MPP.

6. Zmieniam konfigurację moich stałych rezystorów, aby móc skoncentrować moje pomiary wokół MPP, zrobiłem dwie serie, aby spróbować dokładnie określić MPP.

Wyniki:

Voc: 25,9 V / Isc: 325 mA

Vmpp: 20,0 V / Impp: 290 mA

Obliczone Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8 W

Tylko dla zabawy i porównania: Obliczony MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 V, Impp = Isc x 0,9 = 292 mA

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

Niestety wydaje mi się, że zgubiłem arkusz Excela, którego używałem, więc nie ma wykresów ani zarejestrowanych serii dla tej tablicy panelowej.

Regulacja modułu MPPT:

Dalej są korekty modułu MPPT.

Wybierając Vout zdecydowałem, że mogę albo rozładować akumulator Li-Ion 12V, albo podłączyć wyjście do modułu ładowania USB 5V/2A (wejście 7,5-28VDC).

Moduł MPPT został wyregulowany za pomocą następujących parametrów:

Vin = 20,0V / Vout = 12,3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. „Resetuję” trimpoty zgodnie z opisem, podłączam multimetry cyfrowe i ustawiam regulowane źródło napięcia stałego na Vin = 20,0V

2. Reguluję potencjometr MPPT, aż napięcie wyjściowe przestanie rosnąć, następnie za pomocą potencjometru CV ustaw napięcie wyjściowe na Vchg = 12,3 V

3. Zwierając wyjście przez multimetr cyfrowy (ustawiony na prąd stały 10A) ustawiam trimpot CC na Ichg=600mA

4. Podłączając obciążenie rezystora dostosowuję obciążenie, aż uzyskam prąd wyjściowy = Idone = 100mA, następnie dostrajam trypot LED tak, aby dioda LED zmieniała tylko kolor.

5. Zróżnicowanie obciążenia potwierdza, że dioda LED zmienia kolor zgodnie z zamierzeniami. GOTOWE!

Krok 9: Wyniki - Moja tablica 2

Dane techniczne:

Panel: CNC170x170-18, 6 paneli równolegle.

Wymiary: 170x170x3mm

Oceny: 18V / 4,5W na panel. 6 paneli: 18V / 27W

Wyniki:

Voc: 20,2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6 V / Impp: 821 mA

Obliczone Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8 W

Tablica panelowa dostarcza nieco mniej niż połowę mocy znamionowej.

Korekty MPPT:

Moduł MPPT został wyregulowany za pomocą następujących parametrów:

Vin = 15,6V / Vout = 13,6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

Krok 10: Wyniki - Moja tablica 3

Dane techniczne:

Panel: CNC170x170-18, 4 panele równolegle.

Wymiary: 170x170x3mm

Oceny: 18V / 4,5W na panel. 4 panele: 18V / 18W

Wyniki:

Voc: 20,5 V / Isc: 540 mA

Vmpp: 15,8 V / Impp: 510 mA

Obliczone Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1 W

Tablica panelowa dostarcza nieco mniej niż połowę mocy znamionowej.

Korekty MPPT:

Moduł MPPT został wyregulowany za pomocą następujących parametrów:

Vin = 15,8V / Vout = 13,6V / Ichg = 550mA / Idone = 100mA

Krok 11: Wyniki - Moja tablica 3 (pochmurny dzień)

Dane techniczne:

Panel: CNC170x170-18, 4 panele równolegle.

Wymiary: 170x170x3mm

Oceny: 18V / 4,5W na panel. 4 panele: 18V / 18W

Wyniki:

Voc: 18,3 V / Isc: 29 mA

Vmpp: 14,2 V / Impp: 26 mA

Obliczone Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37 W

Ta sama tablica i konfiguracja jak w poprzednim kroku, ale z wyraźnie innymi wynikami.

W porównaniu z osiąganą wydajnością w słoneczny dzień jest jasne, że panele te nie będą zbyt przydatne w pochmurnych warunkach.