PWM対MPPT

PWMとMPPT:どちらが優れていますか?

前の章で、両方のコントローラー(PWMとMPPT)の機能について学習しました。 PWMは余分な電圧を電流に変換しないため、電力変換率が低くなることはよく知られています。 言い換えると、PWMはソーラーパネルによって収集されたすべてのエネルギーをバッテリーに転送しませんが、MPPTは常にパネルからの最大電力点を追跡し、それに応じて電流と電圧を調整して、ソーラーパネルによって収集されたすべてのエネルギーを転送できるようにしますバッテリーに。

PWM対MPPT

PWM対MPPT

具体的な例でこれを明確に説明します。

基本的な物理式:

電力(ワット)= V(ボルト)x I(アンペア)

公称12V、100Wのソーラーパネルを使用して12Vバッテリーシステムを充電する場合、実際のVmpは17Vであり、その電流出力を計算できます。

I =電力/ V

I = 100/17 = 5.88アンペア

これで、パネル出力が17Vおよび5.88Aであることがわかりました。

シナリオ1: 太陽光発電システムは、PWMソーラー充電コントローラーを備えています。

PWMは、電圧をバッテリー充電電圧(約14V)まで引き下げます。 PWMを通過した後、太陽エネルギーは14Vと5.88Aのままです。

ことは、次のとおりです。

P = V × I = 14 × 5.88 = 82.32 W

シナリオ2: 太陽光発電システムは、MPPTソーラー充電コントローラーを備えています。

MPPTは、電圧を14Vまで引き下げるだけでなく、電流を増加させるため、電力は電力出力とほぼ等しくなります。

したがって、電圧が17/14 = 1.21減少した場合

次に、バッテリーへの電流が1.21増加し、次のようになります。

5.88×1.21=7.11A

トータルパワーアウト

P=14×7.11=99.54W

この例では、PWMによって浪費される電力は

99.54 – 82.32 = 17.22W

ほぼ20%のエネルギーはバッテリーの化学エネルギーに変換されませんでした。 大規模なソーラーアレイでのシナリオを検討すると、損失は甚大になる可能性があります。

したがって、大規模なソーラーアレイにはMPPTを使用することをお勧めします。

6.2MPPTの長所

a)高い変換効率

太陽光発電システムに大きなソーラーアレイが付属している場合、特に寒い天候では、温度が下がるとパネル電圧が上昇するため、MPPTが太陽エネルギー変換を高めるための最良の選択です。 MPPT変換率は20%から40%に上昇する可能性があります。 それはあなたの請求書に本当にお金を節約するグリーンで自由なエネルギーです。

距離のソーラーパネルアレイ

距離のソーラーパネルアレイ

b)ケーブルのエネルギー損失またはケーブル購入コストの削減。

思い出してください オームの法則

V(ボルト)= R(オーム)x I(アンペア)

出力電力P(ワット)= V(ボルト)x I(アンペア)

So

抵抗損失PR(ワット)= R(オーム)x I2 (アンプ)

次に、PVパネルがバッテリーバンクから離れた場所に設置されている場合、ケーブル抵抗の電力損失はかなり大きくなります(PR = R×I2  )。 ここで、Rはケーブルの抵抗を表します。 Rは、ケーブルの長さが長くなるにつれて増加します。

ケーブル抵抗式

ケーブル抵抗式

しかし、Pによると、ソーラーアレイをより多くの直列に配線して、ソーラーアレイの電圧をXNUMX倍にすると = V x I、総電力出力の変化はありませんP、ケーブルを流れる電流は半分になるはずです。

最後に、抵抗PR(ワット)= R(オーム)x I2 (アンペア)は以前よりXNUMX分のXNUMXになります。

実際、MPPTを使用すると、ソーラーアレイの電圧をさらに高くして、電流を減らすことができます。

この場合、ケーブルによる抵抗損失を減らすためにパネルの電圧を上げます。また、パネルから最大電力を収集するために常に追跡するMPPTを使用しているため、PWMのように電圧を浪費することはありません。

このトピックを別の側面から検討することができます。 パネルの電圧を上げることができない場合は、ケーブルの抵抗を減らすための解決策を見つける必要があります。抵抗=抵抗率×長さ/面積として、横方向の面積が大きいケーブルを使用するのが唯一の方法のようです。これはもうXNUMXつの大きな問題になります。使うお金の合計。

要約すると、小規模なシステムの場合、PWMは安価であるため優れたソリューションですが、大規模なシステムの場合、変換率を向上させ、太陽エネルギーを利用するソーラーパネルの容量を無駄にしないために、MPPTが推奨されます。 MPPTは、常に高電力システムに適用されます。

6.3長所と短所

太陽光発電システム用のソーラー充電コントローラーの購入を決定する前に、前のコンテンツから知識のある情報を学ぶ必要があります。 PWMとMPPTの違いをリストした比較表も提案されています。 そのため、レビューをより便利にするために、長所と短所をまとめました。

プロたちコンズ
PWM
  • PWM技術はPVシステムで長い間利用可能であり、比較的安定した成熟した技術です。
  • それらは費用効果が高く、ほとんどの消費者にとって手頃な価格です
  • PWMは現在最大60アンペアの負荷に耐えることができます
  • ほとんどのPWMは、継続的に動作できるようにする合理的な熱放散構造を備えています。
  • PWMには、幅広いアプリケーションに適合するさまざまなサイズがあります
  • PWMが太陽光発電システムに適用される場合、ソーラーパネルの電圧はバッテリーバンクの電圧と一致する必要があります
  • 単一のPWMの現在の負荷容量は開発されておらず、まだ最大60アンペアです。
  • 一部の小型PWM充電コントローラーは、構造設計が不十分なため、ULリストに掲載できません。
  • 一部の小さいサイズのPWMには、コンジットのフィッティングがありません
  • PWMには信号干渉の問題がある場合があります。 コントローラーはテレビやラジオでノイズを発生します
  • PWMは太陽光発電システムの拡張をある程度制限します
  • 高電圧オフグリッドソーラーアレイには適用できません
MPPT
  • MPPTは、PVパネルからの太陽エネルギーの変換を最大化し、その速度はPWMよりも40%効率的です。
  • MPPTは、ソーラーパネルの電圧がバッテリーの電圧よりも高い場合に使用できます。
  • MPPTは最大80アンペアの負荷電流に耐えることができます
  • MPPTはPWMよりも長い保証を備えています
  • MPPTは、システム内のソーラーパネルの拡張を制限しません
  • MPPTはハイブリッド太陽光発電システムの唯一のソリューションです
  • MPPTはPWMよりも高価です。 一部のモデルの価格は、PWM充電コントローラーのXNUMX倍です。
  • MPPTにはより多くのコンポーネントと機能があるため、その物理サイズはPWMよりも大きくなります。
  • MPPTはより複雑であるため、ほとんどの場合、ソーラーアレイのサイズを決定する際にはガイドに従う必要があります
  • MPPTソーラーコントローラーは、ストリングで配線されたソーラーパネルアレイを常に強制します

6.4すべての太陽光発電システムには充電コントローラーが必要ですか?

答えはノーだ。

一般に、ソーラーパネルが5アンペア時のバッテリーごとに100ワット未満の場合は、ソーラー充電コントローラーは必要ありません。

使用できる式は次のとおりです。

商=バッテリー容量(アンペア時)/ソーラーパネルのインペア(アンペア)

商が200より大きい場合、コントローラーは必要ありません。 それ以外の場合は、コントローラーをインストールすることをお勧めします。

たとえば、200AHのバッテリーと20Wのパネルがある場合、商は200 / 1.18 = 169.5になります。 この場合、コントローラーが必要です。

400AHバッテリーと10Wパネルがある場合、商は400 / 0.59 = 677.9になります。 この場合、コントローラーは必要ありません。