อาร์เรย์แผงโซลาร์เซลล์พร้อมโมดูล MPPT ภาษาจีน: 11 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

คำอธิบายสั้น ๆ ของฉันในการทำแผงโซลาร์เซลล์ให้ทำงานได้ดีและค่อนข้างถูกที่…

ฉันไม่รับประกันเนื้อหาใด ๆ อย่างแน่นอน พวกเขาอาจเป็นแค่คำพูดของคนบ้า อันที่จริงฉันสงสัยอย่างยิ่งว่าพวกเขาคือ…

มีการพบรูปภาพบางรูปทางออนไลน์และเชื่อว่าใช้งานได้ฟรี หากคุณพบรูปภาพที่มีลิขสิทธิ์ โปรดจดบันทึกให้ฉันทราบ

การจัดอันดับแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้ถูกนำมาใช้เป็นอย่างอื่นนอกจากเป็นแนวทางคร่าวๆ ข้อมูลจำเพาะที่เผยแพร่คือสิ่งที่ทำได้ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการที่มีแหล่งกำเนิดแสงเฉพาะ ฯลฯ ในทางปฏิบัติ เป็นไปไม่ได้ที่จะได้ประสิทธิภาพนี้ภายใต้สภาพที่สมจริง อย่างไรก็ตาม พวกเขาให้จุดเริ่มต้นเมื่อตัดสินใจว่าจะได้รับอะไร เท่าที่ฉันพบข้อมูลจำเพาะจะเปรียบเทียบได้เฉพาะในกลุ่มผู้ผลิตเท่านั้น การเปรียบเทียบระหว่างผู้ผลิตต่างๆ ถือเป็นโอกาสที่ดีที่สุด

โมดูลควบคุมแผงโซลาร์เซลล์ราคาถูกสามารถพบได้บน eBay, AliExpress หรือไซต์ที่คล้ายกัน แม้จะแตกต่างกันมาก แต่ก็อ้างว่าทำงานอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแผงโซลาร์เซลล์ น่าเสียดายที่พวกเขาไม่ได้พูดความจริงทั้งหมด

เมื่อฉันสร้างแผงโซลาร์เซลล์ชุดแรกของฉันเมื่อสองสามปีก่อน ฉันต้องกลั่นกรองข้อมูลค่อนข้างมากก่อนที่จะเข้าใจสิ่งที่ฉันเชื่อว่าเป็นความจริงในตอนนี้ แน่นอนว่าการพัฒนาอย่างต่อเนื่องอาจนำไปสู่บางสิ่งที่เป็นจริงในวันพรุ่งนี้.

โดยทั่วไปมีตัวเลือกระหว่างตัวควบคุม PWM และ MPPT และสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ MPPT เป็นวิธีที่จะไป

ตัวควบคุม MPPT พยายามใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่แผงจ่ายพลังงานมากที่สุด MPPT = การติดตามจุดพลังงานสูงสุด ตัวควบคุมประเภทอื่น ๆ จะทำให้คุณมีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเนื่องจากแผงควบคุมอาจไม่สามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ไม่ว่าคุณจะใช้แผงราคาถูกของจีนหรืออย่างอื่น

เครื่องปรับลม MPPT ของจีนราคาถูกที่ฉันใช้นั้นธรรมดามาก คุณตั้งค่าแรงดันไฟ MPP และตัวควบคุมจะพยายามเก็บไว้ที่นั่น หน่วยงานกำกับดูแลขั้นสูงจะทำการ "กวาด" เพื่อค้นหา MPP เป็นประจำ (โดยที่ส่วนโค้งเป็นแนวราบ) โปรเจ็กต์ราคาถูกนั้นใช้ได้สำหรับโปรเจ็กต์ธรรมดาๆ แต่ถ้าคุณต้องการบีบน้ำผลไม้ทุกหยดจากพาเนลของคุณ คุณไม่สามารถมองข้ามสิ่งนี้ได้ และในฐานะโบนัสเพิ่มเติม คุณสามารถทำทุกอย่างได้โดยไม่ต้องอ่าน "วิธีการ" นี้…

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมทรัพยากรของคุณ

ต่อไปฉันจะเดินผ่านขั้นตอนต่างๆ ที่ฉันทำไปโดยสังเขป

คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้

- แผงโซลาร์เซลล์ (ฉันใช้แผงจีนราคาถูกจำนวนหนึ่งจากอาลีเชื่อมต่อเป็นอาร์เรย์)

- โมดูล MPPT (ฉันใช้โมดูลภาษาจีนราคาถูกจาก Ali)

- ไดโอด Schottky (1 แผงโซลาร์เซลล์)

- ตัวต้านทานกำลัง ค่าคงที่ (ฉันใช้ส่วนผสม 10, 33, 47, 120, 330 โอห์ม, คะแนน 3/4/5/9/10W)

- ตัวต้านทานกำลังแบบแปรผัน (ฉันใช้ตัวต้านทานแบบสไลด์ 100 โอห์ม/2A)

- DMM ฉันแนะนำ 2 อัน อันหนึ่งสำหรับวัดแรงดัน DC และอีกอันสำหรับวัด DC Current

- แหล่งจ่ายแรงดัน DC ที่ปรับได้

- สายเคเบิล

- เบียร์ ถ้าอากาศดีอาจจะต้องใช้นิดหน่อย

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดวัตถุประสงค์การใช้งาน

วัตถุประสงค์การใช้งานแผงโซลาร์เซลล์ของคุณคืออะไร?

แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการจาก MPPT mpdule คืออะไร?

ในกรณีของฉัน ฉันมีการใช้งานที่คล้ายกันสองสามอย่าง

Array 1 - ที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือแบบพกพาที่ใช้ในการเดินป่าและสอดแนม (แรงดันไฟเป้าหมาย 12.3V)

Array 2 - ชาร์จแบตเตอรี่มอเตอร์โทรลลิ่งสำหรับเรือพายขนาดเล็ก (12 ฟุต) (แรงดันเป้าหมาย 13.6V)

Array 3 - ชาร์จแบตเตอรี่สตาร์ทสำหรับเรือยนต์ขนาดเล็ก (15 ฟุต) (แรงดันไฟเป้าหมาย 13.6V)

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ในอาร์เรย์

ขึ้นอยู่กับการใช้งานของคุณ อาจจำเป็นต้องเชื่อมต่อแผงควบคุมแบบอนุกรมหรือขนาน หรือแม้กระทั่งรวมกันเพื่อให้ได้โวลต์/แอมป์ที่จำเป็น

ฉันเริ่มต้นด้วยการบัดกรีไดโอด Schottky เข้าที่แล้วต่อสายเคเบิลระหว่างแผงเพื่อสร้างอาร์เรย์ ไดโอด Schottky มีความจำเป็นเนื่องจากแผงต่างกันเล็กน้อย และฉันไม่ต้องการเปลืองพลังงานโดยการป้อนแผงกลับด้าน

Array 1: CNC145x145-6, สตาร์ โซลาร์ 4 แผงเชื่อมต่อเป็นชุด

Array 2: CNC170x170-18, Star Solar 6 แผงเชื่อมต่อแบบขนาน

Array 3: CNC170x170-18, Star Solar 4 แผงเชื่อมต่อแบบขนาน

ขั้นตอนที่ 4: เตรียมโหลด

ฉันบัดกรีตัวต้านทานกำลังไฟฟ้าคงที่เป็นอนุกรมโดยปล่อยให้แท็กสิ้นสุดยาว เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนโหลดคงที่ได้อย่างรวดเร็วโดยการย้ายคลิปจระเข้

ตัวต้านทานกำลังไฟฟ้าแบบแปรผันเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทานแบบตายตัว

ขั้นตอนที่ 5: การเตรียมการ

รอวันที่ท้องฟ้าแจ่มใส แม้แต่ก้อนเมฆที่เล็กที่สุดก็จะส่งผลต่อการบริโภคเบียร์ของคุณ

วางอาเรย์ไว้กลางแดด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีส่วนใดเงา

แน่นอน หากคุณมีแผงเพียงแผงเดียว การวัดแบบเดียวกันก็เสร็จสิ้นสำหรับสิ่งนี้

หมายเหตุ: สภาพที่มีเมฆมากส่งผลอย่างมากต่อผลลัพธ์ที่ทำได้ ฉันเดาว่าแผงที่ดีกว่าอาจได้รับผลกระทบน้อยกว่าแผงราคาถูกที่ฉันมี

ป๊อปเปิดเบียร์และสนุกกับชีวิตสักครู่ เตรียมเบียร์ที่สองให้พร้อมถ้าจำเป็น

ขั้นตอนที่ 6: วัดพารามิเตอร์แผง

ขั้นตอนเหล่านี้ค่อนข้างสำคัญ เว้นแต่คุณจะใช้ตัวควบคุม MPPT ที่ปรับเทียบตัวเองแบบแฟนซี ซึ่งฉันไม่ได้…

รับกับมัน

สำหรับแต่ละแผงโซลาร์เซลล์ ฉันวัดพารามิเตอร์ตามด้านล่าง

1. เชื่อมต่อ DMM (ตั้งค่าเป็นแรงดัน DC) ข้ามการเชื่อมต่ออาร์เรย์ วัดและจดแรงดันไฟฟ้า (Voc) Voc = _V

2. ถัดไปเชื่อมต่อ DMM (ตั้งค่าเป็นกระแส DC 10A) ระหว่างการเชื่อมต่ออาร์เรย์ วัดและจดกระแส (Isc) ไอเอสซี = _A

3. ทำการวัดอย่างรวดเร็วเพื่อกำหนด MPP โดยประมาณ (Max Power Point)

3ก. เชื่อมต่อ DMM (แรงดันไฟ DC) ผ่านการเชื่อมต่ออาร์เรย์และ DMM (กระแสไฟ DC) อีกชุดหนึ่งเป็นอนุกรมพร้อมกับโหลด

3ข. เขียนแรงดันและกระแสที่วัดได้ในขณะที่เปลี่ยนโหลด

3ค. โดยการคำนวณกำลังสำหรับแต่ละจุดวัดที่ลงทะเบียน (P = V x I) เราสามารถระบุค่า Max Power Point โดยประมาณได้อย่างรวดเร็ว MPP โดยประมาณ: _V

3d. วิธีอื่น (ที่รวดเร็วและสกปรก) ในการรับ MPP โดยประมาณคือการคำนวณ

Vmpp = Voc x 0.8, Impp = Isc x 0.9

4. เลือกจุดเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับตัวต้านทานคงที่ เพื่อให้สามารถวัดโฟกัสรอบ MPP (จาก 3c) ปรับตัวต้านทานผันแปรอย่างช้าๆ ขณะจดแรงดันและกระแส

ฉันพยายามตั้งเป้าไปที่การกระโดด 0.1V ระหว่างการวัด

5. ทำซ้ำการคำนวณพลังงานด้านบนและกำหนด Vmpp และ Impp (โดยที่ Max Power คือ)

6. อาจน่าสนใจที่จะเห็นว่า MPP ที่วัดได้เปรียบเทียบกับ MPP ที่คำนวณได้อย่างไร

MPP ที่วัดได้; Vmpp = _V, Impp = _A

MPP ที่คำนวณ; Vmpp = Voc x 0.8 = _V, Impp = Isc x 0.9 = _A

7. อาจเพื่อความสนุกคำนวณ Fill Factor ณ จุดนี้ FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

ขั้นตอนที่ 7: ปรับโมดูล MPPT เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของคุณ

ด้านบน เราเลือกแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ ค่านี้พร้อมกับพารามิเตอร์ที่ได้รับใน 2.1 จะมีความสำคัญต่อการปรับโมดูล MPPT อย่างถูกต้อง เราจำเป็นต้องทราบกระแสการชาร์จสูงสุด (Ichg) และการชาร์จปัจจุบันที่ถือว่าเสร็จสิ้น (Idone)

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

ขั้นตอน:

1. เชื่อมต่อ DMM กับเอาต์พุต MPPT (ตั้งค่าเป็นแรงดัน DC)

2. หมุนทริมพอต CC และ CV ตามเข็มนาฬิกาจนสุด หมุนทริมพอต MPPT ทวนเข็มนาฬิกาจนสุด

3. เชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดัน DC แบบปรับได้เข้ากับอินพุต MPPT ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ก่อนเปิดเครื่อง

4. ตั้งค่าแหล่งจ่ายแรงดัน DC ที่ปรับได้เป็น Vmpp ค่อยๆ หมุน MPPT trimpot ตามเข็มนาฬิกาจนกระทั่งแรงดันเอาต์พุตหยุดเพิ่มขึ้น

5. หมุน CV trimpot ทวนเข็มนาฬิกาจนกว่าจะตั้งค่า Vout ที่ต้องการ

6. ลัดวงจรเอาต์พุตผ่าน DMM (ตั้งค่าเป็นกระแสไฟตรง 10A) หมุน CC trimpot ทวนเข็มนาฬิกาจนกว่าจะตั้งค่า Ichg ที่ต้องการ

7. LED trimpot ปรับว่าปัจจุบัน LED จะเปลี่ยนสีโดยค่าเริ่มต้นคือ 0.1 x Ichg หากต้องการปรับ ให้เชื่อมต่อโหลดที่ให้ Idone หมุน trimpot LED จนกว่า LED จะเปลี่ยนสี

หมายเหตุ: จะไม่มีอะไรเกิดขึ้นจริง ๆ นอกจากไฟ LED ที่เปลี่ยนสี

8. โมดูล MPPT ได้รับการปรับเปลี่ยนและพร้อมใช้งานแล้ว

ขั้นตอนที่ 8: เดินผ่าน My Array 1

ข้อมูลจำเพาะ:

แผง: CNC145x145-6, 4 แผงในชุด

ขนาด: 145x145x3mm

การให้คะแนน: 6V / 3W ต่อแผง 4 แผง: 24V / 12W

1. รวบรวมสิ่งของที่จำเป็น

2. ไดโอด Schottky และการเชื่อมต่อแผงมีอยู่แล้ว

3. การตั้งค่าการวัดตามที่แสดง

4. ฉันเริ่มวัด Voc และ Isc

5. ต่อไปฉันยุ่งนิดหน่อยกับการโหลดเพื่อให้ได้ MPP โดยประมาณ

6. ฉันกำหนดค่าตัวต้านทานคงที่ใหม่เพื่อให้ฉันสามารถโฟกัสการวัดของฉันไปที่ MPP ฉันทำสองชุดเพื่อพยายามระบุ MPP ที่แน่นอน

ผลลัพธ์:

กระแสไฟ: 25.9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Pmpp ที่คำนวณได้: Vmpp x Impp = 5.8W

เพื่อความสนุกสนานและการเปรียบเทียบ: MPP ที่คำนวณ; Vmpp = Voc x 0.8 = 20.7V, Impp = Isc x 0.9 = 292mA

ปัจจัยเติม: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0.69

ขออภัย ดูเหมือนว่าฉันจะวางแผ่นงาน excel ที่ฉันใช้อยู่ผิดที่ ดังนั้นจึงไม่มีกราฟหรืออนุกรมที่บันทึกไว้สำหรับอาร์เรย์แผงนี้

การปรับโมดูล MPPT:

ถัดไปคือการปรับโมดูล MPPT

เมื่อเลือก Vout ฉันตัดสินใจว่าฉันสามารถชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion 12V หรือเชื่อมต่อเอาต์พุตกับโมดูลการชาร์จ USB 5V/2A (อินพุต 7.5-28VDC)

โมดูล MPPT ถูกปรับโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

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

1. ฉัน”รีเซ็ต” trimpots ตามที่อธิบายไว้ เชื่อมต่อ DMM ของฉัน และตั้งค่าแหล่งจ่ายแรงดัน DC ที่ปรับได้ของฉันเป็น Vin = 20.0V

2. ฉันปรับ MPPT trimpot จนกระทั่งแรงดันเอาต์พุตหยุดเพิ่มขึ้น ถัดไปโดยใช้ CV trimpot เพื่อตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตเป็น Vchg = 12.3V

3. ลัดวงจรเอาต์พุตผ่าน DMM (ตั้งค่าเป็นกระแสไฟตรง 10A) ฉันปรับ CC trimpot เป็น Ichg = 600mA

4. การเชื่อมต่อโหลดตัวต้านทานของฉัน ฉันปรับโหลดจนกว่าฉันจะได้รับกระแสไฟขาออก = Idone = 100mA จากนั้นปรับ trimpot LED เพื่อให้ LED เปลี่ยนสี

5. การเปลี่ยนโหลดเป็นการยืนยันว่า LED เปลี่ยนสีตามที่ตั้งใจไว้ เสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 9: ผลลัพธ์ - My Array 2

ข้อมูลจำเพาะ:

แผง: CNC170x170-18, 6 แผงแบบขนาน

ขนาด: 170x170x3mm

การให้คะแนน: 18V / 4.5W ต่อแผง 6 แผง: 18V / 27W

ผลลัพธ์:

Voc: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15.6V / Impp: 821mA

Pmpp ที่คำนวณได้: Vmpp x Impp = 12.8W

อาร์เรย์แผงจ่ายพลังงานน้อยกว่าครึ่งหนึ่งเล็กน้อย

การปรับ MPPT:

โมดูล MPPT ถูกปรับโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

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

ขั้นตอนที่ 10: ผลลัพธ์ - My Array 3

ข้อมูลจำเพาะ:

แผง: CNC170x170-18, 4 แผงแบบขนาน

ขนาด: 170x170x3mm

การให้คะแนน: 18V / 4.5W ต่อแผง 4 แผง: 18V / 18W

ผลลัพธ์:

Voc: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15.8V / Impp: 510mA

Pmpp ที่คำนวณได้: Vmpp x Impp = 8.1W

อาร์เรย์แผงจ่ายพลังงานน้อยกว่าครึ่งหนึ่งเล็กน้อย

การปรับ MPPT:

โมดูล MPPT ถูกปรับโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

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

ขั้นตอนที่ 11: ผลลัพธ์ - My Array 3 (วันที่มีเมฆมาก)

ข้อมูลจำเพาะ:

แผง: CNC170x170-18, 4 แผงแบบขนาน

ขนาด: 170x170x3mm

การให้คะแนน: 18V / 4.5W ต่อแผง 4 แผง: 18V / 18W

ผลลัพธ์:

Voc: 18.3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14.2V / Impp: 26mA

Pmpp ที่คำนวณได้: Vmpp x Impp = 0.37W

อาร์เรย์และการตั้งค่าเดียวกันกับที่ใช้ในขั้นตอนที่แล้ว แต่ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน

เมื่อเทียบกับผลผลิตที่ทำได้ในวันที่มีแดดจัด แผงควบคุมเหล่านี้ค่อนข้างชัดเจนว่าจะไม่มีประโยชน์อะไรมากนักภายใต้สภาวะที่มีเมฆมาก