PWM ve MPPT

PWM ve MPPT: Hangisi daha iyi?

Her iki denetleyicinin (PWM ve MPPT) özelliklerini önceki bölümlerde öğrendik. PWM'nin ekstra gerilimi akımlara dönüştürmediğini ve bunun da düşük güç dönüştürme oranlarına yol açtığını iyi not ettik. Başka bir deyişle PWM, güneş panelleri tarafından toplanan tüm enerjiyi akülere aktarmaz, ancak MPPT, panellerden maksimum güç noktasını her zaman takip eder ve akımlarını ve gerilimini buna göre ayarlar, böylece güneş paneli tarafından toplanan tüm enerjiyi aktarabilir bataryaya.

PWM ve MPPT

PWM ve MPPT

Somut bir örnek bunu açıkça açıklayacaktır:

Temel fiziksel formül:

Güç (watt) = V (Volt) x I (Amper)

12V akü sistemini şarj etmek için nominal 100V, 12W güneş paneli kullanırsak, gerçek Vmp 17V'dir ve mevcut çıkışını hesaplayabiliriz:

I = Güç / V

I = 100/17 = 5.88 amper

Artık panel çıkışının 17V ve 5.88A olduğunu biliyoruz.

Senaryo 1: Fotovoltaik sistem, PWM solar şarj kontrol cihazına sahiptir.

PWM voltajı akü şarj voltajına (yaklaşık 14V) sürükleyecektir. PWM'den geçtikten sonra, güneş enerjisi yalnızca 14V ve 5.88A olarak kalır.

Yani:

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

Senaryo 2: Fotovoltaik sistem, MPPT solar şarj kontrol cihazına sahiptir.

MPPT sadece voltajı 14V'a düşürmekle kalmaz, aynı zamanda akımı da arttırır, böylece güç neredeyse güç kesintisine eşit olur.

Öyleyse, voltaj 17/14 = 1.21 azalırsa

Daha sonra aküye giden akım 1.21 artar,

5.88 x 1.21 = 7.11 A

Toplam güç çıkışı

P = 14 x 7.11 = 99.54 W

Bu örnekte, PWM tarafından boşa harcanan güç

99.54 - 82.32 = 17.22 W

Neredeyse% 20 enerji pilin kimyasal enerjisine dönüştürülmedi. Senaryoyu büyük bir güneş enerjisi dizisinde ele alırsak, kayıp çok büyük olabilir.

Bu nedenle, büyük güneş dizisi için MPPT kullanmak daha iyidir.

6.2 MPPT'nin güçlü yönleri

a) Yüksek dönüşüm verimliliği

Fotovoltaik sisteminiz geniş bir güneş paneliyle gelirse, MPPT, özellikle soğuk havalarda, sıcaklık düştükçe panel voltajı yükseleceğinden, güneş enerjisi dönüşümünü artırmak için en iyi seçim olacaktır. MPPT dönüşüm oranı% 20'den% 40'a yükselebilir. Bu, faturanızda gerçekten tasarruf sağlayan yeşil ve ücretsiz enerjidir.

Uzakta güneş paneli dizisi

Uzakta güneş paneli dizisi

b) Kablolarda daha düşük enerji kaybı veya daha düşük kablo satın alma maliyeti.

Lütfen hatırla Ohm kanunu formülü

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

Çıkış gücü P(Watt) = V (Volt) x I (Amper)

So

Direnç kaybı PR(Watt) = R (Ohm) x I2 (Amper)

Daha sonra, PV panelleriniz pil bankanızdan uzun bir mesafeye kurulursa, kablo direncindeki güç kaybı önemli ölçüde (PR = R x I2  ). Burada R, kabloların direncini temsil eder. Kablo uzunluğu arttıkça R artar:

Kablo direnci formülü

Kablo direnci formülü

Ancak, P'ye göre güneş enerjisi dizisinin voltajını daha fazla seri bağlayarak ikiye katlarsak = V x I, toplam güç çıkışında değişiklik yok, bu yüzden kablodan geçen akım yarı yarıya olmalıdır.

Son olarak, direnç PR(Watt) = R (Ohm) x I2 (Amper) öncekinden dörtte bir olacak.

Aslında, MPPT ile, akım akışını azaltmak için güneş enerjisi dizisinin voltajını daha da yükseltebilirsiniz.

Bu durumda, kablolardan kaynaklanan direnç kaybını azaltmak için panelin voltajını arttırıyoruz ve her zaman panellerden maksimum güç elde etmek için takip eden MPPT kullandığımız için, PWM'nin sahip olabileceği voltaj kaybımız yok.

Bu konuyu başka bir açıdan inceleyebiliriz. Panel voltajını yükseltemezseniz, direnç = direnç × uzunluk / alan olarak kablo direncini azaltmak için bir çözüm bulmanız gerekir, tek yol geniş enine alanlara sahip kablolar kullanmak gibi görünüyor ve bu başka bir büyük olacak harcanacak toplam para.

Özetlemek gerekirse, küçük sistemler söz konusu olduğunda PWM, ucuz olduğu için iyi bir çözümdür, ancak büyük sistemler için, dönüşüm oranlarını iyileştirmek ve güneş enerjisini kullanmak için güneş paneli kapasitesini boşa harcamamak için MPPT tercih edilir. MPPT her zaman daha yüksek güç sistemlerine uygulanacaktır.

6.3 Artılar ve eksiler

PV sisteminiz için bir solar şarj kontrol cihazı satın almaya karar vermeden önce önceki içerikten bilgili bilgiler öğrenmek gereklidir. PWM ve MPPT arasındaki farkı listeleyen bir karşılaştırma tablosu da önerilmektedir. Bu nedenle, incelemenizi daha kolay hale getirmek için artılarını ve eksilerini bir araya getiriyoruz.

ArtılarEksiler
PWM
  • PWM teknolojisi uzun süredir PV sistemlerinde mevcuttur ve nispeten kararlı ve olgun bir teknolojidir
  • Uygun maliyetlidirler ve çoğu tüketici için uygun maliyetlidirler
  • PWM şu anda 60 amper yüke kadar dayanabilir
  • Çoğu PWM, sürekli çalışmasına izin veren makul bir ısı yayma yapısına sahiptir.
  • PWM, geniş bir uygulama yelpazesine uyacak şekilde farklı boyutlarda gelir
  • PWM, fotovoltaik güneş sistemlerine uygulanırsa, güneş panelinin voltajı pil bankasınınki ile eşleşmelidir.
  • Tek bir PWM'nin mevcut yük kapasitesi geliştirilmemiştir ve hala yalnızca 60 ampere kadar çıkmaktadır.
  • Bazı küçük boyutlu PWM şarj kontrolörleri, zayıf yapı tasarımları nedeniyle UL listesinde olamaz
  • Bazı daha küçük boyutlu PWM'lerin boru bağlantı parçaları yoktur
  • PWM'de bazen sinyal parazit sorunları olabilir. Denetleyiciler TV veya radyolarda gürültü üretir
  • PWM, fotovoltaik güneş sistemlerinin genişlemesini bir dereceye kadar sınırlıyor
  • Yüksek voltajlı şebekeden bağımsız güneş panellerine uygulanamaz
MPPT
  • MPPT, güneş enerjisinin PV panellerinden dönüşümünü en üst düzeye çıkarır ve oranlar PWM'den% 40 daha verimli olabilir
  • MPPT, güneş paneli voltajının akü voltajından yüksek olduğu durumlarda kullanılabilir.
  • MPPT, 80 ampere kadar yük akımına dayanabilir
  • MPPT, PWM'den daha uzun garantilere sahiptir
  • MPPT, sistemdeki güneş panellerinin genişlemesini sınırlamaz
  • MPPT, hibrit bir güneş enerjisi sistemi için tek çözümdür
  • MPPT, PWM'den daha pahalıdır. Bazı modellerin fiyatı, bir PWM şarj kontrol cihazının iki katıdır
  • MPPT'nin daha fazla bileşeni ve işlevi olduğundan, fiziksel boyutu PWM'den daha büyüktür.
  • MPPT daha karmaşıktır, bu nedenle çoğu zaman güneş dizisini boyutlandırırken bir kılavuz izlememiz gerekir.
  • MPPT güneş kontrol cihazı, dizelerle bağlı güneş paneli dizisini sürekli olarak zorlar

6.4 Her güneş PV sistemi bir şarj kontrol cihazına ihtiyaç duyar mı?

Cevap hayır.

Genel olarak, güneş paneliniz her 5 amper saatlik pil için 100 watt'tan azsa, bir güneş şarj kontrol cihazına ihtiyacınız yoktur.

İşte kullanabileceğimiz bir formül:

Bölüm = Batarya Kapasitesi (Amp Saat) / Güneş paneli Imp (Amper)

Bölüm 200'den büyükse, bir denetleyiciye ihtiyacınız yoktur; aksi takdirde, bir denetleyici kurmanız daha iyi olur.

Örneğin, bir 200AH piliniz ve 20W paneliniz varsa, bölüm 200 / 1.18 = 169.5 olacaktır; bu durumda bir denetleyiciye ihtiyacınız vardır.

400AH piliniz ve 10W paneliniz varsa, bölüm 400 / 0.59 = 677.9 olacaktır; bu durumda bir denetleyiciye ihtiyacınız yoktur.