Matriu de panells solars amb mòdul MPPT xinès: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Una breu descripció de la meva idea de fer que els panells solars funcionin bé i de forma més barata …

No garanteixo absolutament cap dels continguts, potser només serien les divagacions d'un home boig, de fet sospito que són …

Algunes imatges s'han trobat en línia i es creu que són d'ús gratuït, si trobeu una imatge amb drets d'autor, deixeu-me una nota.

Les qualificacions dels panells solars no s’han de considerar com una guia molt aproximada, les especificacions publicades són les que es poden aconseguir en condicions de laboratori amb fonts de llum específiques, etc. A la pràctica no és possible obtenir aquest rendiment en condicions realistes. Tot i això, donen un punt de partida a l’hora de decidir què aconseguir. Pel que he vist, les especificacions només són comparables a la cartera d’un fabricant, comparar entre diferents fabricants és, en el millor dels casos, una oportunitat.

Es poden trobar mòduls reguladors de panells solars barats a eBay, AliExpress o llocs similars. Tot i ser molt diferents, tots afirmen que funcionen perfectament per optimitzar el rendiment dels panells solars. Malauradament, no tots diuen la veritat.

Quan vaig construir els meus primers panells solars fa un parell d’anys, vaig haver d’examinar molta informació abans d’aconseguir comprendre el que ara crec que és la veritat, és clar que el desenvolupament continu pot fer que demà sigui completament cert..

Bàsicament, hi ha l’elecció entre reguladors PWM i MPPT, i per a plaques solars MPPT és el camí a seguir.

Un regulador MPPT intenta utilitzar el panell solar on el panell proporciona més potència, MPPT = seguiment del punt de potència màxim. Qualsevol altre tipus de regulador us proporcionarà una eficiència inferior, ja que és possible que el panell no estigui a l’alçada de tot el seu potencial, això és cert si utilitzeu panells xinesos barats o alguna cosa més.

El regulador xinès MPPT barat que faig servir és molt bàsic, heu definit el voltatge MPP i el regulador intenta mantenir-lo allà. Els reguladors més avançats faran regularment un "escombrat" per trobar el MPP (on la corba és plana). Els econòmics estan bé per a projectes senzills, però si voleu extreure tot el suc dels vostres panells, no podeu escatimar-ho, i, com a avantatge addicional, només ho podeu fer sense llegir aquest "procediment" …

Pas 1: reuniu els vostres recursos

Més avall faig un breu recorregut pels passos que vaig fer, una mena de turorial.

Necessitareu el següent.

- Panells solars (faig servir un munt de panells xinesos barats d’Ali, connectats a matrius)

- Mòdul MPPT (faig servir mòduls xinesos barats d’Ali)

- Diodes Schottky (1 per panell solar)

- Resistències de potència, valors fixos (faig servir una barreja de 10, 33, 47, 120, 330 Ohms, nominal 3/4/5/9/10 W)

- Resistència de potència variable (faig servir una resistència de diapositiva de 100 Ohms / 2A)

- DMM, us recomano 2, un per mesurar el voltatge continu i un per mesurar el corrent continu

- Font de tensió de CC ajustable

- Cables

- Cervesa, pot ser que en necessitin força si fa bon temps

Pas 2: determinar l’ús previst

Quin és l’ús previst per als vostres panells solars?

Quin és el voltatge de sortida desitjat de l’MPdule MPPT?

En el meu cas, tinc un parell d’usos força similars.

Matriu 1: carregador de telèfon mòbil portàtil que s’utilitza per fer excursions i exploracions (tensió objectiu 12,3V)

Matriu 2: carregant la bateria del motor de troll per a un petit vaixell de rems (tensió objectiu de 13,6 V)

Matriu 3: càrrega de la bateria d’arrencada per a un petit vaixell a motor (tensió objectiu de 13,6 V)

Pas 3: connecteu panells solars a matrius

Segons el vostre ús, pot ser necessari connectar el panell en sèrie o en paral·lel, potser fins i tot en combinacions dels mateixos, per aconseguir els volts / amplificadors necessaris.

Començo per soldar els díodes Schottky al seu lloc i després els cables de connexió entre els panells per formar matrius. Els díodes Schottky són necessaris, ja que els panells difereixen lleugerament i no vull malgastar energia alimentant els panells de manera inversa.

Matriu 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 panells connectats en sèrie.

Matriu 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 panells connectats en paral·lel.

Matriu 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 panells connectats en paral·lel.

Pas 4: prepareu la càrrega

He soldat les resistències de potència fixes en sèrie deixant els extrems de l’etiqueta llargs, per permetre un ajust ràpid de la càrrega fixa movent els clips de cocodril.

La resistència de potència variable es connecta en sèrie amb les resistències fixes.

Pas 5: Preparatius

Espereu un dia amb cel clar, fins i tot el núvol més mínim afectarà el consum de cervesa.

Col·loqueu la matriu al sol i assegureu-vos que no hi hagi ombres.

Per descomptat, si només teniu un sol panell, es fan les mateixes mesures per a això.

Nota: Les condicions ennuvolades afecten molt la producció assolible, suposo que els panells millors probablement es veuran afectats menys que els barats que tinc.

Obriu una cervesa i gaudiu de la vida per un moment, prepareu una segona cervesa si cal.

Pas 6: Mesureu els paràmetres del tauler

Aquests passos són força importants, tret que utilitzeu algun controlador MPPT de fantàstic autocalibració, que no sóc …

Seguiu-hi

Per a cada matriu de panells solars mesuro els paràmetres tal com es mostra a continuació.

1. Connecteu un DMM (configurat com a voltatge continu) a través de les connexions de la matriu, mesureu i escriviu el voltatge (Voc). Voc = _V

2. A continuació, connecteu un DMM (ajustat a corrent continu 10A) entre les connexions de matriu, mesureu i escriviu el corrent (Isc). Isc = _A

3. Feu algunes mesures ràpides per determinar MPP aproximat (Max Power Point).

3a. Connecteu un DMM (voltatge continu) a través de les connexions de matriu i un altre DMM (corrent continu) en sèrie amb la càrrega.

3b. Anoteu el voltatge i el corrent mesurats mentre varieu la càrrega.

3c. Calculant la potència de cada punt de mesura registrat (P = V x I) podem determinar ràpidament el punt màxim de potència aproximat. MPP aproximat: _V

3d. Una forma alternativa (ràpida i bruta) d’obtenir MPP aproximat és calcular;

Vmpp = Voc x 0,8, Impp = Isc x 0,9

4. Seleccioneu els punts de connexió adequats per a les resistències fixes, permetent enfocar la mesura al voltant del MPP (a partir de 3c). Ajusteu lentament la resistència variable mentre anoteu les tensions i els corrents.

Intento apuntar a salts de 0,1 V entre mesures.

5. Repetiu el càlcul de potència anterior i determineu Vmpp i Impp (on hi ha la potència màxima).

6. Pot ser interessant veure com es compara el MPP mesurat amb el MPP calculat;

MPP mesurat; Vmpp = _V, Impp = _A

MPP calculat; Vmpp = Voc x 0,8 = _V, Impp = Isc x 0,9 = _A

7. Es pot, per diversió, calcular el factor d'ompliment en aquest moment, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Pas 7: ajusteu el mòdul MPPT perquè s’adapti a les vostres necessitats

A sobre hem seleccionat el voltatge de sortida desitjat, això juntament amb els paràmetres derivats a 2.1 seran vitals per ajustar correctament el mòdul MPPT. També hem de conèixer el corrent de càrrega màxima (Ichg) i el moment en què es considera que es fa la càrrega actual (Idone).

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

Procediment:

1. Connecteu un DMM a la sortida MPPT (ajustat a la tensió CC)

2. Gireu els trimpots CC i CV completament en sentit horari, gireu el trimpot MPPT completament en sentit antihorari

3. Connecteu una font de voltatge de CC ajustable a l'entrada MPPT, ajusteu la tensió a zero abans d'engegar-la.

4. Establiu la font de tensió de CC ajustable a Vmpp, gireu lentament el trimpot MPPT en sentit horari fins que la tensió de sortida deixi d'augmentar.

5. Gireu el trimpot CV en sentit antihorari fins que estigui configurat el Vout desitjat.

6. Curtcircuiteu la sortida a través d'un DMM (ajustat a corrent continu 10A). Gireu el trimpot CC en sentit antihorari fins que estigui configurat l'Ichg desitjat.

7. El LED trimpot ajusta a quina intensitat el LED canviarà de color; per defecte és 0,1 x Ichg. Per ajustar-lo, connecteu una càrrega que doni Idone, gireu el trimpot LED fins que el LED canviï de color.

Nota: realment no passarà res a part del canvi de color del LED.

8. El mòdul MPPT ja està ajustat i està llest per al seu ús.

Pas 8: recorregut, My Array 1

Especificacions:

Panell: CNC145x145-6, 4 panells en sèrie.

Dimensions: 145x145x3mm

Valoracions: 6V / 3W per panell. 4 panells: 24V / 12W

1. Reuneix el material necessari.

2. Els díodes Schottky i les connexions del panell ja estan al seu lloc.

3. Configuració de mesurament tal com es mostra.

4. Començo a mesurar Voc i Isc.

5. A continuació, em deixo una mica amb la càrrega per obtenir un MPP aproximat.

6. Reconfiguro les meves resistències fixes per poder enfocar les meves mesures al voltant de MPP, he fet dues sèries per intentar identificar exactament el MPP.

Resultats:

Voc: 25.9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20,0 V / Impp: 290 mA

Pmpp calculat: Vmpp x Impp = 5,8W

Només per diversió i comparació: MPP calculat; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

Factor de farciment: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Per desgràcia, sembla que he perdut el full de treball d'Excel que feia servir, de manera que no hi ha cap gràfic ni sèrie enregistrada per a aquesta matriu de panells.

Ajust del mòdul MPPT:

A continuació, es mostren els ajustos del mòdul MPPT.

Quan he seleccionat Vout, he decidit que puc compartir una bateria de ions de litiu de 12V o bé connectar la sortida a un mòdul de càrrega USB de 5V / 2A (entrada 7.5-28VDC).

El mòdul MPPT es va ajustar utilitzant els paràmetres següents:

Vin = 20,0V / Vout = 12,3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. He "restablert" els trimpots tal com es descriu, connecto els meus DMM i estableixo la meva font de voltatge de CC ajustable a Vin = 20,0V

2. Ajusto el trimpot MPPT fins que el voltatge de sortida deixa de pujar, seguidament utilitzo el trimpot CV per configurar el voltatge de sortida a Vchg = 12,3V

3. Curtcircuitant la sortida a través d’un DMM (ajustat a corrent continu 10A) ajuste el trimpot CC a Ichg = 600mA

4. Connectant la càrrega de la meva resistència, ajuste la càrrega fins que obtingui un corrent de sortida = Idone = 100mA i, a continuació, ajusteu el trimpot LED perquè el LED només canviï de color.

5. La variació de la càrrega confirma que el LED canvia de color segons el previst. FET!

Pas 9: Resultats: My Array 2

Especificacions:

Panell: CNC170x170-18, 6 panells en paral·lel.

Dimensions: 170x170x3mm

Valoracions: 18V / 4,5W per panell. 6 panells: 18V / 27W

Resultats:

Voc: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6 V / Impp: 821 mA

Pmpp calculat: Vmpp x Impp = 12,8W

El panell proporciona una quantitat lleugerament inferior a la meitat de la potència nominal.

Ajustos MPPT:

El mòdul MPPT es va ajustar utilitzant els paràmetres següents:

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

Pas 10: Resultats: My Array 3

Especificacions:

Panell: CNC170x170-18, 4 panells en paral·lel.

Dimensions: 170x170x3mm

Valoracions: 18V / 4,5W per panell. 4 panells: 18V / 18W

Resultats:

Voc: 20,5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8 V / Impp: 510 mA

Pmpp calculat: Vmpp x Impp = 8,1W

El panell proporciona una quantitat lleugerament inferior a la meitat de la potència nominal.

Ajustos MPPT:

El mòdul MPPT es va ajustar utilitzant els paràmetres següents:

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

Pas 11: Resultats: My Array 3 (dia ennuvolat)

Especificacions:

Panell: CNC170x170-18, 4 panells en paral·lel.

Dimensions: 170x170x3mm

Valoracions: 18V / 4,5W per panell. 4 panells: 18V / 18W

Resultats:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2 V / Impp: 26 mA

Pmpp calculat: Vmpp x Impp = 0,37W

La mateixa matriu i configuració que es va utilitzar al pas anterior, però amb resultats clarament diferents.

En comparació amb la producció aconseguida en un dia assolellat, és clar que aquests panells no seran molt útils en condicions ennuvolades.