Mảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời với mô-đun MPPT Trung Quốc: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Mô tả ngắn gọn về công việc của tôi trong việc làm cho các tấm pin mặt trời hoạt động tốt và khá rẻ…

Tôi hoàn toàn không đảm bảo bất kỳ nội dung nào, chúng có thể chỉ là những lời nói huyên thuyên của một người điên, trên thực tế, tôi thực sự nghi ngờ chúng là…

Một số hình ảnh đã được tìm thấy trên mạng và được cho là sử dụng miễn phí, nếu bạn tìm thấy hình ảnh có bản quyền, hãy ghi chú cho tôi.

Xếp hạng bảng điều khiển năng lượng mặt trời không được coi là bất cứ điều gì ngoài một hướng dẫn rất sơ sài, các thông số kỹ thuật được công bố là những gì có thể đạt được trong điều kiện phòng thí nghiệm với các nguồn sáng cụ thể, v.v. Trong thực tế, không thể có được hiệu suất này trong điều kiện thực tế. Tuy nhiên, họ đưa ra một điểm xuất phát khi quyết định những gì sẽ nhận được. Theo như tôi nhận thấy các thông số kỹ thuật chỉ có thể so sánh được trong danh mục đầu tư của nhà sản xuất, thì việc so sánh giữa các nhà sản xuất khác nhau là một cơ hội tốt nhất.

Các mô-đun điều chỉnh bảng điều khiển năng lượng mặt trời giá rẻ có thể được tìm thấy trên eBay, AliExpress hoặc các trang web tương tự. Mặc dù khá khác nhau nhưng tất cả đều tuyên bố hoạt động hoàn hảo để tối ưu hóa hiệu suất của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Thật không may, họ không phải tất cả đều nói sự thật.

Khi tôi xây dựng mảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời đầu tiên của mình vài năm trước, tôi đã phải sàng lọc khá nhiều thông tin trước khi cuối cùng nắm được những gì mà bây giờ tôi tin là sự thật, tất nhiên sự phát triển liên tục có thể dẫn đến điều gì đó hoàn toàn là sự thật vào ngày mai..

Về cơ bản, có sự lựa chọn giữa bộ điều chỉnh PWM và MPPT, và đối với các tấm pin mặt trời, MPPT là con đường để đi.

Bộ điều chỉnh MPPT cố gắng sử dụng bảng điều khiển năng lượng mặt trời nơi bảng điều khiển cung cấp nhiều năng lượng nhất, MPPT = Theo dõi điểm điện tối đa. Bất kỳ loại bộ điều chỉnh nào khác sẽ mang lại cho bạn hiệu quả thấp hơn vì bảng điều khiển có thể không phát huy hết tiềm năng của nó, điều này đúng cho dù bạn đang sử dụng bảng điều khiển giá rẻ của Trung Quốc hay thứ gì khác.

Bộ điều chỉnh MPPT giá rẻ của Trung Quốc tôi sử dụng rất cơ bản, bạn đặt Điện áp MPP và bộ điều chỉnh cố gắng giữ nó ở đó. Các cơ quan quản lý tiên tiến hơn sẽ thường xuyên thực hiện "quét" để tìm MPP (nơi đường cong bằng phẳng). Loại rẻ tiền phù hợp với các dự án đơn giản, nhưng nếu bạn muốn vắt từng chút nước từ bảng điều khiển của mình, bạn không thể bỏ qua điều này - và như một phần thưởng bổ sung, bạn có thể tích hợp mọi thứ mà không cần đọc “hướng dẫn”…

Bước 1: Thu thập tài nguyên của bạn

Sau đó, tôi thực hiện một đoạn ngắn về các bước tôi đã làm, kiểu turorial-ish.

Bạn sẽ cần những thứ sau đây.

- (Các) bảng điều khiển năng lượng mặt trời (Tôi sử dụng một loạt các tấm pin giá rẻ của Trung Quốc từ Ali, được kết nối trong các mảng)

- Mô-đun MPPT (Tôi sử dụng các mô-đun Trung Quốc giá rẻ của Ali)

- Điốt Schottky (1 cho mỗi bảng điều khiển năng lượng mặt trời)

- Điện trở nguồn, giá trị cố định (tôi sử dụng hỗn hợp 10, 33, 47, 120, 330 Ohms, định mức 3/4/5/9 / 10W)

- Điện trở nguồn biến thiên (tôi sử dụng điện trở trượt 100 Ohms / 2A)

- DMM, tôi khuyên bạn nên dùng 2 cái, một cái để đo Điện áp DC và một cái để đo Dòng điện DC

- Nguồn điện áp DC có thể điều chỉnh

- Cáp

- Bia, có thể cần một ít nếu thời tiết tốt

Bước 2: Xác định mục đích sử dụng

Mục đích sử dụng cho (các) bảng điều khiển năng lượng mặt trời của bạn là gì?

Điện áp đầu ra mong muốn từ MPPT mpdule là gì?

Trong trường hợp của tôi, tôi có một vài cách sử dụng khá giống nhau.

Mảng 1 - Bộ sạc điện thoại di động di động được sử dụng khi đi bộ đường dài và do thám (Điện áp mục tiêu 12,3V)

Mảng 2 - Sạc pin động cơ trolling cho một chiếc thuyền chèo nhỏ (12ft) (Điện áp mục tiêu 13,6V)

Mảng 3 - Sạc pin khởi động cho thuyền máy nhỏ (15ft) (Điện áp mục tiêu 13,6V)

Bước 3: Kết nối các tấm năng lượng mặt trời trong mảng

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của bạn, có thể cần kết nối bảng điều khiển theo chuỗi hoặc song song, thậm chí có thể kết hợp chúng, để đạt được Volts / Amps cần thiết.

Tôi bắt đầu với việc hàn các điốt Schottky tại chỗ, và sau đó là các cáp kết nối giữa các tấm để tạo thành các mảng. Điốt Schottky là cần thiết vì các tấm pin hơi khác nhau và tôi không muốn lãng phí điện năng bằng cách cấp ngược các tấm pin.

Mảng 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 tấm mắc nối tiếp.

Mảng 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 tấm kết nối song song.

Mảng 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 tấm kết nối song song.

Bước 4: Chuẩn bị tải

Tôi hàn nối tiếp các điện trở nguồn cố định để thẻ dài ra, điều này cho phép điều chỉnh nhanh tải trọng cố định bằng cách di chuyển các kẹp cá sấu.

Biến trở công suất mắc nối tiếp với các điện trở cố định.

Bước 5: Chuẩn bị

Chờ một ngày với bầu trời quang đãng, ngay cả những đám mây nhỏ nhất cũng sẽ ảnh hưởng đến việc tiêu thụ bia của bạn.

Đặt mảng này dưới ánh nắng mặt trời, đảm bảo không có bộ phận nào bị bóng.

Tất nhiên, nếu bạn chỉ có một bảng điều khiển duy nhất, các phép đo tương tự sẽ được thực hiện cho việc này.

Lưu ý: Điều kiện có mây ảnh hưởng rất nhiều đến sản lượng có thể đạt được, tôi đoán là các tấm nền tốt hơn có thể bị ảnh hưởng ít hơn so với các tấm rẻ tiền mà tôi có.

Mở một cốc bia và tận hưởng cuộc sống trong giây lát, hãy chuẩn bị sẵn cốc bia thứ hai nếu cần.

Bước 6: Đo các thông số bảng điều khiển

Các bước này khá quan trọng, trừ khi bạn đang sử dụng một bộ điều khiển MPPT tự hiệu chỉnh ưa thích nào đó, mà tôi không…

Tiếp tục với nó

Đối với mỗi mảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời, tôi đo các thông số như bên dưới.

1. Kết nối một DMM (được đặt thành điện áp DC) trên các kết nối mảng, đo và ghi lại điện áp (Voc). Voc = _V

2. Tiếp theo kết nối một DMM (đặt thành dòng điện một chiều 10A) giữa các kết nối mảng, đo và ghi ra dòng điện (Isc). Isc = _A

3. Thực hiện một số phép đo nhanh để xác định MPP (Max Power Point) gần đúng.

3a. Kết nối một DMM (điện áp một chiều) trên các kết nối mảng và một DMM khác (dòng điện một chiều) mắc nối tiếp với tải.

3b. Ghi lại Điện áp và Dòng điện đo được trong khi thay đổi tải.

3c. Bằng cách tính toán công suất cho mỗi điểm đo đã đăng ký (P = V x I), chúng ta có thể nhanh chóng xác định Điểm công suất tối đa gần đúng. Khoảng MPP: _V

3d. Một cách thay thế (nhanh chóng và bẩn thỉu) để có được MPP gần đúng là tính toán;

Vmpp = Voc x 0.8, Impp = Isc x 0.9

4. Chọn các điểm kết nối phù hợp cho các điện trở cố định, cho phép đo tập trung xung quanh MPP (từ 3c). Điều chỉnh từ từ biến trở trong khi ghi điện áp và cường độ dòng điện.

Tôi cố gắng nhắm đến bước nhảy 0,1V giữa các lần đo.

5. Lặp lại phép tính công suất ở trên và xác định Vmpp và Impp (trong đó Max Power).

6. Có thể rất thú vị khi xem MPP đo được so với MPP được tính toán như thế nào;

MPP đo được; Vmpp = _V, Impp = _A

MPP được tính toán; Vmpp = Voc x 0.8 = _V, Impp = Isc x 0.9 = _A

7. Người ta có thể, chỉ để cho vui, tính Hệ số lấp đầy tại thời điểm này, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Bước 7: Điều chỉnh mô-đun MPPT để phù hợp với nhu cầu của bạn

Ở trên, chúng tôi đã chọn điện áp đầu ra mong muốn của mình, điều này cùng với các thông số có trong 2.1 sẽ rất quan trọng để điều chỉnh chính xác mô-đun MPPT. Chúng ta cũng cần biết dòng sạc tối đa (Ichg) và thời điểm sạc hiện tại được coi là hoàn thành (Idone).

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

Thủ tục:

1. Kết nối DMM với đầu ra MPPT (đặt thành điện áp DC)

2. Xoay tam giác CC và CV hoàn toàn theo chiều kim đồng hồ, xoay trimpot MPPT hoàn toàn ngược chiều kim đồng hồ

3. Kết nối nguồn điện áp DC có thể điều chỉnh với đầu vào MPPT, đặt điện áp về 0 trước khi bật.

4. Đặt nguồn điện áp DC có thể điều chỉnh thành Vmpp, từ từ xoay trimpot MPPT theo chiều kim đồng hồ cho đến khi điện áp đầu ra ngừng tăng.

5. Xoay trục ba CV ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi Vout mong muốn được thiết lập.

6. Ngắn mạch đầu ra thông qua một DMM (đặt thành dòng điện một chiều 10A). Xoay tam giác CC ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi thiết lập Ichg mong muốn.

7. LED trimpot điều chỉnh dòng điện LED sẽ thay đổi màu sắc, mặc định là 0,1 x Ichg. Để điều chỉnh, hãy kết nối một tải cung cấp cho Idone, xoay bộ ba đèn LED cho đến khi đèn LED đổi màu.

Lưu ý: Thực tế sẽ không có gì xảy ra ngoài việc đèn LED thay đổi màu sắc.

8. Mô-đun MPPT hiện đã được điều chỉnh và sẵn sàng để sử dụng.

Bước 8: Đi qua, Mảng của tôi 1

Thông số kỹ thuật:

Bảng điều khiển: CNC145x145-6, 4 tấm trong loạt.

Kích thước: 145x145x3mm

Đánh giá: 6V / 3W mỗi bảng. 4 tấm: 24V / 12W

1. Thu thập những thứ cần thiết.

2. Điốt Schottky và kết nối bảng điều khiển đã có sẵn.

3. Thiết lập đo như hình minh họa.

4. Tôi bắt đầu đo Voc và Isc.

5. Tiếp theo, tôi xáo trộn một chút với tải để có được MPP gần đúng.

6. Tôi định cấu hình lại các điện trở cố định của mình để tôi có thể tập trung các phép đo của mình xung quanh MPP, tôi đã thực hiện hai loạt để cố gắng xác định chính xác MPP.

Kết quả:

Giọng hát: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Pmpp được tính toán: Vmpp x Impp = 5,8W

Chỉ để cho vui và so sánh: MPP được tính toán; Vmpp = Voc x 0.8 = 20.7V, Impp = Isc x 0.9 = 292mA

Hệ số lấp đầy: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Thật không may, tôi dường như đã đặt nhầm trang tính excel mà tôi đang sử dụng, vì vậy không có đồ thị hoặc chuỗi được ghi lại cho mảng bảng điều khiển này.

Điều chỉnh mô-đun MPPT:

Tiếp theo là các điều chỉnh mô-đun MPPT.

Khi chọn Vout, tôi quyết định rằng tôi có thể mài pin Li-Ion 12V hoặc kết nối đầu ra với mô-đun sạc USB 5V / 2A (đầu vào 7,5-28VDC).

Mô-đun MPPT đã được điều chỉnh bằng cách sử dụng các thông số sau:

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

1. Tôi "đặt lại" các trimpots như được mô tả, kết nối các DMM của tôi và đặt nguồn điện áp DC có thể điều chỉnh của tôi thành Vin = 20.0V

2. Tôi điều chỉnh trimpot MPPT cho đến khi điện áp đầu ra dừng tăng, tiếp theo sử dụng trimpot CV để đặt điện áp đầu ra thành Vchg = 12.3V

3. Ngắn mạch đầu ra thông qua một DMM (đặt thành dòng điện một chiều 10A) Tôi điều chỉnh trimpot CC thành Ichg = 600mA

4. Kết nối tải điện trở của tôi Tôi điều chỉnh tải cho đến khi tôi nhận được dòng điện đầu ra = Idone = 100mA, tiếp theo điều chỉnh bộ ba đèn LED để đèn LED chỉ thay đổi màu sắc.

5. Thay đổi tải xác nhận rằng đèn LED thay đổi màu sắc như dự định. XONG!

Bước 9: Kết quả - Mảng 2 của tôi

Thông số kỹ thuật:

Bảng điều khiển: CNC170x170-18, 6 tấm song song.

Kích thước: 170x170x3mm

Đánh giá: 18V / 4,5W trên mỗi bảng. 6 tấm: 18V / 27W

Kết quả:

Giọng hát: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Pmpp được tính toán: Vmpp x Impp = 12,8W

Mảng bảng điều khiển cung cấp nhẹ hơn một nửa công suất định mức.

Điều chỉnh MPPT:

Mô-đun MPPT đã được điều chỉnh bằng cách sử dụng các thông số sau:

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

Bước 10: Kết quả - Mảng 3 của tôi

Thông số kỹ thuật:

Bảng điều khiển: CNC170x170-18, 4 tấm song song.

Kích thước: 170x170x3mm

Đánh giá: 18V / 4,5W trên mỗi bảng. 4 tấm: 18V / 18W

Kết quả:

Giọng hát: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15.8V / Impp: 510mA

Pmpp được tính toán: Vmpp x Impp = 8.1W

Mảng bảng điều khiển cung cấp nhẹ hơn một nửa công suất định mức.

Điều chỉnh MPPT:

Mô-đun MPPT đã được điều chỉnh bằng cách sử dụng các thông số sau:

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

Bước 11: Kết quả - Mảng 3 của tôi (ngày nhiều mây)

Thông số kỹ thuật:

Bảng điều khiển: CNC170x170-18, 4 tấm song song.

Kích thước: 170x170x3mm

Đánh giá: 18V / 4,5W trên mỗi bảng. 4 tấm: 18V / 18W

Kết quả:

Giọng hát: 18.3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Pmpp được tính toán: Vmpp x Impp = 0,37W

Cùng một mảng và thiết lập như được sử dụng trong bước trước, nhưng với kết quả rõ ràng khác nhau.

So với sản lượng đạt được vào một ngày nắng, rõ ràng là những tấm nền này sẽ không được sử dụng nhiều trong điều kiện nhiều mây.