PWM vs MPPT

PWM vs. MPPT: Mana yang lebih baik?

Kami telah mempelajari tentang fitur kedua pengontrol (PWM & MPPT) di bab-bab sebelumnya. Kami mencatat dengan baik bahwa PWM tidak mengubah tegangan ekstra menjadi arus, yang menghasilkan tingkat konversi daya yang rendah. Dengan kata lain, PWM tidak mentransfer semua energi yang dikumpulkan oleh panel surya ke baterai, tetapi MPPT selalu melacak titik daya maksimum dari panel dan menyesuaikan arus dan tegangannya sehingga dapat mentransfer semua energi yang dikumpulkan oleh panel surya. ke baterai.

PWM vs MPPT

PWM vs MPPT

Contoh konkret akan menjelaskan ini dengan jelas:

Rumus fisik dasar:

Daya (watt) = V (Volt) x I (Amps)

Jika kita menggunakan panel surya 12V, 100W nominal untuk mengisi sistem baterai 12V, Vmp sebenarnya adalah 17V, dan kita dapat menghitung keluarannya saat ini:

I = Daya / V

I = 100/17 = 5.88 amp

Sekarang kita tahu keluaran panelnya adalah 17V dan 5.88A.

Skenario 1: Sistem fotovoltaik adalah dengan pengontrol muatan surya PWM.

PWM akan menyeret voltase turun ke voltase pengisian baterai - kira-kira 14V. Setelah melalui PWM, energi matahari hanya tersisa 14V dan 5.88A.

Yaitu:

P = V x I = 14 x 5.88 = 82.32 W.

Skenario 2: Sistem fotovoltaik menggunakan pengontrol muatan surya MPPT.

MPPT tidak hanya menarik tegangan ke 14V, tetapi juga meningkatkan arus, sehingga daya hampir sama dengan power out.

Jadi, jika tegangan berkurang 17/14 = 1.21

Kemudian arus ke baterai meningkat 1.21, kita dapatkan

5.88 x 1.21 = 7.11A

Total daya keluar

P = 14 x 7.11 = 99.54 W.

Dalam contoh ini, daya yang terbuang oleh PWM adalah

99.54 - 82.32 = 17.22W

Hampir 20% energi tidak diubah menjadi energi kimia baterai. Jika kita mempertimbangkan skenario dalam susunan surya yang besar, kerugiannya bisa sangat besar.

Jadi sebaiknya gunakan MPPT untuk solar array yang besar.

6.2 Kekuatan MPPT

a) Efisiensi konversi tinggi

Jika sistem fotovoltaik Anda dilengkapi dengan susunan surya yang besar, MPPT akan menjadi pilihan terbaik untuk meningkatkan konversi energi matahari, terutama dalam cuaca dingin, karena tegangan panel akan naik saat suhu turun. Tingkat konversi MPPT bisa naik dari 20% menjadi 40%. Energi hijau dan gratis itulah yang benar-benar menghemat uang untuk tagihan Anda.

Array panel surya di kejauhan

Array panel surya di kejauhan

b) Kehilangan energi yang lebih rendah pada kabel atau biaya yang lebih rendah untuk membeli kabel.

Tolong ingat Rumus hukum Ohm

V (Volt) = R (Ohm) x I (Amps)

Daya keluaran P.(Watt) = V (Volt) x I (Amps)

So

Kerugian resistansi P.R(Watt) = R (Ohm) x I.2 (Amps)

Kemudian, jika panel PV Anda dipasang jauh dari bank baterai Anda, kehilangan daya tahanan kabel cukup besar (P.R = R x I2  ). Di sini R mewakili hambatan kabel. R bertambah seiring bertambahnya panjang kabel:

Rumus tahanan kabel

Rumus tahanan kabel

Tetapi jika kita menggandakan Tegangan array surya dengan menghubungkannya dengan lebih banyak seri, menurut P. = V x I, tidak ada perubahan total daya keluaran, jadi arus yang melalui kabel I harus setengah.

Terakhir, resistensi PR(Watt) = R (Ohm) x I.2 (Amps) akan menjadi seperempat dari sebelumnya.

Faktanya, dengan MPPT, Anda bisa menaikkan tegangan solar array lebih tinggi lagi untuk mengurangi aliran arus.

Dalam hal ini, kami meningkatkan voltase panel untuk mengurangi kerugian resistansi melalui kabel, dan karena kami menggunakan MPPT, yang selalu melacak untuk memanen daya maksimum dari panel, kami tidak memiliki pemborosan voltase seperti yang mungkin dimiliki PWM.

Kita dapat meninjau topik ini dari aspek lain. Jika Anda tidak dapat menaikkan tegangan panel, maka Anda harus mencari solusi untuk mengurangi hambatan kabel, karena hambatan = resistivitas × panjang / luas, tampaknya satu-satunya cara adalah dengan menggunakan kabel dengan area melintang yang besar, dan itu akan menjadi besar lainnya. sejumlah uang untuk dibelanjakan.

Ringkasnya, ketika datang dengan sistem kecil, PWM adalah solusi yang baik karena murah, tetapi untuk sistem besar, untuk meningkatkan tingkat konversi dan tidak menyia-nyiakan kapasitas panel surya untuk memanfaatkan energi matahari, MPPT lebih disukai. MPPT akan selalu diterapkan pada sistem tenaga yang lebih tinggi.

6.3 Pro dan kontra

Mempelajari informasi yang berpengetahuan dari konten sebelumnya diperlukan sebelum membuat keputusan untuk membeli pengontrol pengisian daya surya untuk sistem PV Anda. Tabel perbandingan, yang mencantumkan perbedaan antara PWM dan MPPT, juga disarankan. Jadi, kami menggabungkan pro dan kontra mereka untuk membuatnya lebih nyaman bagi Anda untuk meninjau.

ProKekurangan
PWM
  • Teknologi PWM telah tersedia di sistem PV untuk waktu yang lama dan merupakan teknologi yang relatif stabil dan matang
  • Mereka hemat biaya dan terjangkau bagi kebanyakan konsumen
  • PWM dapat menahan beban hingga 60 amp saat ini
  • Kebanyakan PWM memiliki struktur pembuangan panas yang masuk akal yang memungkinkannya bekerja terus menerus
  • PWM hadir dalam berbagai ukuran agar sesuai dengan berbagai aplikasi
  • Jika PWM diterapkan pada sistem surya fotovoltaik, tegangan panel surya harus sesuai dengan tegangan pada bank baterai
  • Kapasitas beban saat ini dari satu PWM belum dikembangkan dan masih hanya sampai 60 amp
  • Beberapa pengontrol pengisian daya PWM berukuran lebih kecil tidak dapat terdaftar di UL karena desain strukturnya yang buruk
  • Beberapa PWM berukuran lebih kecil tidak memiliki alat kelengkapan saluran
  • PWM terkadang memiliki masalah interferensi sinyal. Pengontrol menghasilkan kebisingan di TV atau radio
  • PWM membatasi perluasan tata surya fotovoltaik sampai batas tertentu
  • Itu tidak dapat diterapkan pada susunan surya off-grid tegangan tinggi
MPPT
  • MPPT memaksimalkan konversi energi matahari dari panel PV, dan tarifnya bisa 40% lebih efisien daripada PWM
  • MPPT dapat digunakan jika tegangan panel surya lebih tinggi dari tegangan baterai.
  • MPPT dapat menahan arus beban hingga 80 amp
  • MPPT memiliki jaminan yang lebih lama daripada PWM
  • MPPT tidak membatasi perluasan panel surya di dalam sistem
  • MPPT adalah satu-satunya solusi untuk sistem tenaga surya hibrida
  • MPPT lebih mahal dari PWM. Harga beberapa model dua kali lipat dari harga pengontrol biaya PWM
  • Karena MPPT memiliki lebih banyak komponen dan fungsi, ukuran fisiknya lebih besar dari PWM.
  • MPPT lebih rumit, jadi sebagian besar waktu, kita perlu mengikuti panduan saat mengukur array surya
  • Pengontrol surya MPPT terus-menerus memaksa susunan panel surya yang dikabelkan dalam string

6.4 Apakah setiap sistem PV surya membutuhkan pengontrol muatan?

Jawabannya adalah tidak.

Umumnya, jika panel surya Anda kurang dari 5 watt untuk setiap 100 amp jam baterai, maka Anda tidak memerlukan pengontrol pengisian daya surya.

Berikut rumus yang bisa kita gunakan:

Hasil Bagi = Kapasitas Baterai (Amp Jam) / Imp panel surya (Amps)

Jika hasil bagi lebih besar dari 200, Anda tidak memerlukan pengontrol; jika tidak, Anda sebaiknya memasang pengontrol.

Misalnya, jika Anda memiliki baterai 200AH dan panel 20W, hasil bagi akan menjadi 200 / 1.18 = 169.5; dalam hal ini, Anda memerlukan pengontrol.

Jika Anda memiliki baterai 400AH dan panel 10W, hasil bagi akan menjadi 400 / 0.59 = 677.9; dalam hal ini, Anda tidak memerlukan pengontrol.