MPPT Solar Laadregelaar – Werken, Maatvoering en Selectie

Wat is Maximum Power Point Tracking (MMPT) Solar Charge Controller?

Wat is het volgen van een maximaal stroompunt of een MPPT-oplader?

De MPPT of 'Maximum Power Point-tracking De besturingen zijn veel geavanceerder dan de PWM-controllers en zorgen ervoor dat het zonnepaneel op zijn maximale vermogen kan werken, of beter gezegd, op de optimale spanning voor maximaal vermogen. Met behulp van deze slimme technologie kunnen MPPT Solar Charge Controllers tot 30% effectiever zijn op basis van de spanning en spanning van het aangesloten zonnepaneel.

Als algemene referentie kunnen MPPT-laadcontrollers worden gebruikt op alle systemen met een hoger vermogen die twee of meer zonnepanelen gebruiken of als de paneelspanning (V_mp ) is 8V of hoger dan de accuspanning - zie de volledige definitie hieronder.

De MPPT is in wezen een effectieve DC-naar-DC-converter om het uitgangsvermogen van een zonnepaneel te maximaliseren. De eerste MPPT werd in 1985 uitgevonden door een klein Australisch bedrijf genaamd AERL en is nu bruikbaar in bijna alle op het elektriciteitsnet aangesloten omvormers voor zonne-energie en vele laadregelaars voor zonne-energie.

• Gerelateerde post: PWM Solar Charge Controller – Werken, Maatvoering en Selectie

De werkingstheorie van de MPPT-zonnelaadcontroller is elementair vanwege de veranderende mate van zonlicht (instraling) op het zonnepaneel gedurende de dag. De spanning en stroom van het paneel variëren continu. Om de meeste elektriciteit te verkrijgen, veegt de tracker met het hoogste powerpoint langs de paneelspanning om de 'sweet spot' of de optimale combinatie van spanning en stroom te vinden om het meeste vermogen te leveren. De MPPT is geprogrammeerd om continu de spanning te bewaken en te wijzigen om de meeste elektriciteit te produceren, ongeacht de weersomstandigheden.

Merk op dat normaal gesproken alleen high-end MPPT-controllers gedeeltelijke beschaduwing detecteren of meerdere stopcontacten bewaken. Door deze technologie te gebruiken, verbeteren de prestaties van zonnepanelen en kan de hoeveelheid geproduceerde energie tot 30% hoger zijn dan die van de PWM-zonnelaadcontroller.

Het operationele principe van de MPPT Solar Charge Controller

De output van de fotovoltaïsche array is niet lineair. Het wordt bepaald door de hoeveelheid zonneschijn, de temperatuur van de atmosfeer en de belastingstoestand.

Bij een constante zonlichtintensiteit en omgevingstemperatuur kan de fotovoltaïsche array op verschillende uitgangsspanningen werken. Het kan echter de prestatiekwaliteit van de fotovoltaïsche array bereiken bij een limiet van slechts één uitgangsspanning. Op dit punt overschrijdt het werkpunt van de fotovoltaïsche array de hoogste drempel van de uitgangsspanningscurve, die wordt beschouwd als het "maximale vermogenspunt".

Daarom is het nodig om het werkpunt van de fotovoltaïsche array te wijzigen om het dicht bij het volledige voedingspunt te houden om de algehele prestaties te verbeteren. Dit concept staat bekend als 'maximale power point tracking'.

Hieronder volgt het typische blokschema van de MPPT-laadregelaar voor zonne-energie.

Prestaties en voordelen van de MPPT Solar Charge Controller

Laten we nu de MPPT Solar Charge Controller gelijkstellen aan de General Solar Charge Controller.

De General Solar Charge Controller is als een handgeschakelde autoversnellingsbak. Als we de versnellingsbak niet op de juiste manier zouden verhogen naarmate het motortoerental toenam, zou de snelheid van de auto ongetwijfeld worden beïnvloed.

Tot distributie, moet het de laadparameters van de algemene zonnelaadcontroller instellen. De MPPT Solar Charge Controller kan echter het volledige stroompunt van het zonnepaneel in realtime bewaken om maximale prestaties te bereiken. Bij het observeren van het maximale vermogenspunt, hoe hoger de spanning, hoe hoger het piekvermogen en hoe hoger de oplaadefficiëntie.

• Verwante berichten:een inleiding tot algoritmen voor het maximale vermogenspunt in PV-systemen

De prestaties van het zonne-energiesysteem geïntegreerd met de MPPT-zonnelaadcontroller zijn 50 procent hoger dan die van de conventionele zonnelaadcontroller. Volgens een realistische inschatting is dit aantal echter 20 tot 30 procent, gebaseerd op de omringende atmosfeer en elektriciteitsverlies.

Concluderend kan worden gesteld dat vanwege de bouwkosten het oppervlak van het zonnepaneel dat in de camper is gemonteerd, wordt verkleind. Er zou ook een aanzienlijk gebrek aan productiviteit zijn vanwege de platte installatie van het RV-zonnepaneel.

Het moet ook een geschikte zonnelaadregelaar gebruiken om de maximale prestaties van het zonne-RV-systeem te bereiken.

Een MPPT-zonnelaadcontroller op maat maken

Laat ons dit begrijpen aan de hand van een eenvoudig voorbeeld. Zie het volgende voorbeeld voor meer details.

Stel dat je 4 x 100 Watt zonnepanelen op het dak hebt en ze zijn allemaal in serie geschakeld. elk van de panelen heeft een nullastspanning van 22,5V. Welke classificatie van de MPPT-controller is juist?

Antwoord-

De seriespanning zal =22,5 x 4 zijn

V =90 V

De nominale spanning op de MPPT-controller moet 90 V zijn of de controller moet 90 V accepteren

Aangezien MPPT-controllers hun prestaties beperken, kunt u de array zo groot maken als u wilt en kan de controller de uitvoer beperken. Dit betekent echter dat de machine niet zo effectief is als zou moeten. MPPT-controllers hebben een amp-uitlezing, bijvoorbeeld een 40-amp MPPT-controller. Als de panelen 80 A stroom kunnen genereren, kan de MPPT-laadregelaar hoe dan ook maar 40 A stroom genereren.

MPPT-controllers hebben een versterker die wordt uitgelezen, bijvoorbeeld een 40-amp MPPT-controller. In tegenstelling tot PWM is de nominale ingangsspanning van MPPT-controllers veel hoger dan de batterijbanken die deze opladen. Het is te danken aan de unieke eigenschap van de MPPT-controller om de spanning te verlagen tot de bankspanning van de batterij en vervolgens de stroom te verhogen om het ontbrekende vermogen te compenseren. Je hoeft geen hoge ingangsspanning te gebruiken om serieschakelingen in kleine systemen te voorkomen, maar dit is erg handig in grotere systemen.

Laten we aannemen dat het merkteken van de controller aangeeft dat er 12V- of 24V-batterijbanken in kunnen. Zoek naar het belang van Rov. Als het bijvoorbeeld Rov-40 is, is de stroom de snelheid van 40 ampère.

Ten derde moeten we kijken naar de hoogste zonne-ingangsspanning. Als de MPPT-controller bijvoorbeeld 100 volt invoer kan bevatten, kan deze tot 100 volt nodig hebben en deze overschakelen naar uw 12V- of 24V-batterij. Laten we aannemen dat je 4 x 100 Watt panelen in serie hebt staan, elk met een nullastspanning van 22,5V. De 4 van de reeks is 4 x 22,5 V =90 Volt, wat de controller in overweging zal nemen.

Voorbeeld

Laten we dit begrijpen aan de hand van een voorbeeld hier. Stel dat een kamer de volgende DC-belastingen heeft met een nominaal vermogen van 24 V; vier lampen van 25 W en twee ventilatoren van 25 W

Alle bovengenoemde belastingen worden gevoed door twee parallel geschakelde PV-modules, elke PV-module heeft een maximale stroom IMP van het vermogen van 5 A en een kortsluitstroom ISC van 8 A. Nu moeten we de nominale systeemspanning, nominale PV-arraystroom en nominale belastingsstroom van de zonnelaadcontroller vinden?

Totale gelijkstroombelasting =(Aantal lampen × Wattage van elke lamp) + (Aantal ventilatoren × Wattage van elke ventilator)

Totale gelijkstroombelasting =(4 × 25) + (2 × 25) =100 + 50 =  150 W

De nominale systeemspanning van de zonnelaadcontroller is gelijk aan de nominale spanning van de belasting en de paneelreeks.

Nominale stroom PV-array =2 × 8 (kortsluitstroom van elke PV-module is 7 A en is parallel geschakeld)

Nominale stroom PV-array =16 A

Rekening houdend met de veiligheidsfactor van 1,25 is de nominale stroom van de PV-generator 1,25 × 16 =20 A

Nominale belastingsstroom =Totale DC-belasting / Nominale systeemspanning =150 / 24

Nominale belastingsstroom =6,25 A

Op deze manier heeft u een 6,25A MPPT-zonnelaadcontroller nodig voor het PV-systeem. Zie meer opgelost voorbeeld voor het dimensioneren van PWM en MMPT Charge controller in de vorige post.

Wat zijn de verschillende soorten zonneladercontrollers?

Drie typen van de zonnelaadcontroller

1) Eenvoudige 1- of 2-fase besturing: heeft geschakelde transistoren om de spanning in één of twee stappen te regelen.

2) PWM (pulsbreedte gemoduleerd) :dit is de traditionele vorm van de laadregelaar, bijvoorbeeld xantrex, Blue Sky, enzovoort. Ze zijn momenteel de industrienorm.

3) Maximale powerpoint-tracking (MPPT): MPPT identificeert de optimale bedrijfsspanning en stroomsterkte van het zonnepaneeldisplay en komt overeen met die van de elektrische celbank.

Hoe kies je de beste laadcontroller voor een klus

MPPT vs. PWM-laadcontrollers

MPPT

MPPT (maximum power point tracking) is moderne en effectievere technologie. Naarmate het wattage en de spanning van zonnepanelen stijgen, hebben steeds meer panelen MPPT-laadcontrollers nodig.

Bij MPPT-controllers komt de binnenkomende zonne-energie binnen met een relatief hogere spanning en verlaagt de controller de spanning voor het correct opladen van de batterij. De inkomende stroom neemt proportioneel toe met verwaarloosbare verliezen, wat resulteert in een zeer effectieve zonnelader.

PWM

PWM (pulse-width modulation) laadregelaars zijn afhankelijk van oudere, minder betrouwbare hardware en stellen je in staat om de spanning van het zonnepaneel aan te passen aan de accuspanning. Als u bijvoorbeeld een nominaal 12-volt zonnepaneel via een PWM-laadcontroller zou laten lopen, heeft u een 12-volt accubank nodig.

PWM-controllers zijn lang niet zo betrouwbaar en kunnen door een gebrek aan efficiëntie ongeveer 20% van het inkomende vermogen verliezen. Een paneel van 100 watt/12 volt levert bijvoorbeeld ongeveer 5,5 ampère bij 18 volt in piekomstandigheden. Het gebruik van een PWM-controller vermindert het vermogen tot ongeveer 14,5 volt bij 5,5 ampère of 80 watt (14,5 V x 5,5a =80 watt).

Er zijn beperkingen aan de keuze van apparatuur, waaronder het gebruik van zonnepanelen van nominaal 12 of 24 volt. Gewoonlijk zijn PWM-controllers kleiner van formaat en hebben ze stevige limieten voor de beschikbare apparatuurkeuzes omdat ze hetzelfde voltage nodig hebben als de batterijbank.

Hierdoor houden de meeste van onze residentiële klanten vast aan MPPT-controllers voor grotere systemen. PWM-laadcontrollers staan ​​ook bekend om kleinere toepassingen zoals campers, kleine off-grid cabines en afgelegen industriële locaties die beperkte elektriciteitshoeveelheden vereisen.

Compatibiliteit van apparatuur

We kunnen laadregelaars koppelen aan zonne-installaties met identieke elektrische eigenschappen. Bekijk de volgende kenmerken om de beste controller te kiezen:

• Ingangsspanning: de hoogste spanning die de controller kan dragen. Gaat over het algemeen van 100 tot 600 Vdc voor MPPT-laadcontrollers.
• Batterijspanning: de spanning van de laadregelaar moet overeenkomen met de bankspanning van de accu. De meeste kleine controllers zijn 12V of 24V, terwijl grotere controllers meestal worden ingesteld op 12/24/36/48 volt.
• Huidige: volledig opgeladen versterkers, bijv. 100 ampère voor FM100 AFCI
• Type batterij: zorg ervoor dat de laadregelaar geschikt is voor het soort batterij dat u gebruikt (de meeste laadregelaars zijn ontworpen voor loodzuuraccu's, dus dit punt is belangrijk voor Li-ion.)

Gerelateerde berichten:

• Hoe batterijen in serie parallel aan een zonnepaneel te bedraden?
• Hoe bedraad je batterijen parallel aan een zonnepaneel en UPS?

Code-compliance &veiligheid

Controleer of de controller is geaccrediteerd om te voldoen aan de gemeentelijke bouwnormen en veiligheidswetgeving. Zoek naar de volgende informatie:

• UL vermeld volgens UL 1741
• Grondfoutbeveiliging (GFCI)
• UL 458 (voor mobiele toepassingen)
• Boogfoutbeveiliging (AFCI)

Online toezicht

De meeste controllers kunnen zich binden aan een trackingservice, zodat u de prestaties van uw apparaat op afstand kunt controleren. Verken compatibele trackingportals om ervoor te zorgen dat ze alle functionaliteit bieden die u nodig hebt om het succes van uw apparaat te volgen. In bepaalde gevallen is voor bewaking en besturing op afstand extra hardware nodig.

Communicatie

Veel laadcontrollers zullen netwerken met omvormers, batterijdisplays, automatische generatorstarters, li-ionbatterijen, enzovoort. Controleer de netwerkmogelijkheden van de controller om er zeker van te zijn dat deze goed samenwerkt met andere aspecten van het apparaat.

Extra controle

Met hulpbesturing kan de controller automatisch andere apparaatcomponenten loskoppelen, afhankelijk van criteria die door de eindgebruiker zijn gedefinieerd. Het is handig voor het bewaken van bedrade apparaten zoals automatische startschakelaars, belastingomleiding en meer. Meestal gaat het om de toevoeging van voldoende gegradeerde relais om uw systemen van stroom te voorzien.

Efficiëntie en eigen verbruik

De laadregelaar zelf absorbeert elektriciteit, wat betekent dat de signaalverwerking niet 100% betrouwbaar is. Zoek naar laadregelaars met een laag eigen verbruik en krachtige laadregelaars. De meeste MPPT-laadcontrollers zijn voor 98 procent effectief of beter, terwijl PWM-controllers en goedkopere MPPT-oplossingen achterblijven.

Toepassingen van MPPT Solar Laadregelaars

Het volgende basisinstallatiesysteem voor zonnepanelen toont de belangrijke regel van een zonnelaadcontroller en een omvormer. De omvormer (die gelijkstroom van zowel batterijen als zonnepanelen omzet in wisselstroom) wordt gebruikt om de wisselstroomapparaten aan te sluiten via de laadregelaar. Aan de andere kant kunnen de DC-apparaten direct worden aangesloten op de zonnelaadcontroller om de DC-stroom naar de apparaten te voeren via PV-panelen en accu's.

Een straatverlichtingssysteem op zonne-energie is een systeem dat een PV-module gebruikt om zonlicht om te zetten in gelijkstroom. Het apparaat gebruikt alleen DC-energie en bevat een laadregelaar op zonne-energie om DC op te slaan in het batterijcompartiment, zodat het overdag of 's nachts niet zichtbaar is.

Het zonnesysteem voor thuis gebruikt energie die wordt opgewekt door de PV-module om huishoudelijke apparaten of andere huishoudelijke apparaten te voeden. Het apparaat bevat een laadregelaar op zonne-energie om DC op te slaan in de accubank en een pak voor gebruik in elke omgeving waar het elektriciteitsnet niet beschikbaar is.

Het hybride systeem bestaat uit verschillende energiebronnen om fulltime noodstroom of andere doeleinden te leveren. Het integreert typisch een zonnepaneel met andere opwekkingsmiddelen zoals dieselgeneratoren en hernieuwbare energiebronnen (windturbinegenerator en waterkrachtgenerator, enz.). Het bevat een laadregelaar op zonne-energie om DC op te slaan in een batterijbank.

Het pompsysteem voor water op zonne-energie is een systeem dat zonne-energie gebruikt om water uit natuurlijke en oppervlaktereservoirs te pompen voor huis, dorp, waterbehandeling, landbouw, irrigatie, vee en andere toepassingen.

MPPT-laadcontroller voor zonne-energie minimaliseert de complexiteit van elk systeem, waardoor de output van het systeem hoog blijft. Bovendien kun je het gebruiken met meer verschillende andere energiebronnen.