Массив солнечных панелей с китайским модулем MPPT: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Краткое описание моего подхода к тому, чтобы солнечные панели работали хорошо, и при этом довольно дешево …

Я абсолютно не гарантирую какое-либо содержание, это может быть просто бред сумасшедшего, на самом деле я сильно подозреваю, что это …

Некоторые изображения были найдены в Интернете и считаются бесплатными. Если вы найдете изображение, защищенное авторским правом, напишите мне.

Рейтинги солнечных панелей не следует воспринимать как нечто иное, как очень приблизительный ориентир, опубликованные спецификации - это то, что достижимо в лабораторных условиях с конкретными источниками света и т. Д. На практике невозможно получить такие характеристики в реальных условиях. Тем не менее, они дают отправную точку при принятии решения о том, что получить. Насколько я обнаружил, характеристики сопоставимы только в пределах портфеля производителя, сравнение между разными производителями - в лучшем случае шанс.

Недорогие модули регуляторов солнечных батарей можно найти на eBay, AliExpress или подобных сайтах. Несмотря на то, что они совершенно разные, все они утверждают, что идеально работают для оптимизации производительности солнечных панелей. К сожалению, не все они говорят правду.

Когда пару лет назад я построил свои первые солнечные панели, мне пришлось просмотреть довольно много информации, прежде чем наконец понять то, что я сейчас считаю правдой, конечно, постоянное развитие может привести к тому, что завтра что-то будет полностью правдой..

В основном есть выбор между регуляторами PWM и MPPT, а для солнечных панелей MPPT - лучший вариант.

Регулятор MPPT пытается использовать солнечную панель там, где панель обеспечивает наибольшую мощность, MPPT = отслеживание максимальной мощности. Любой другой тип регулятора даст вам более низкую эффективность, поскольку панель может не реализовать весь свой потенциал, это верно независимо от того, используете ли вы дешевые китайские панели или что-то еще.

Дешевый китайский регулятор MPPT, который я использую, очень простой, вы устанавливаете напряжение MPP, а регулятор пытается удержать его на этом уровне. Более продвинутые регуляторы будут регулярно проводить «развертку», чтобы найти MPP (где кривая пологая). Дешевые подходят для простых проектов, но если вы хотите выжать из своих панелей все силы, вы не можете экономить на этом - и в качестве дополнительного бонуса вы можете просто поднять все, не читая это руководство …

Шаг 1. Соберите ресурсы

Далее я кратко прохожу шаги, которые я сделал, что-то вроде туториала.

Вам понадобится следующее.

- Солнечная панель (и) (использую кучу дешевых китайских панелей с Али, соединенных массивами)

- модуль MPPT (использую дешевые китайские модули с Али)

- диоды Шоттки (по 1 на солнечную панель)

- Силовые резисторы, фиксированные значения (я использую комбинацию 10, 33, 47, 120, 330 Ом, номиналом 3/4/5/9/10 Вт)

- Резистор переменной мощности (я использую ползунковый резистор 100 Ом / 2А)

- Цифровые мультиметры, я рекомендую 2, один для измерения постоянного напряжения и один для измерения постоянного тока

- Регулируемый источник постоянного напряжения

- кабели

- Пива, может понадобиться немало, если погода хорошая.

Шаг 2: Определите предполагаемое использование

Каково предполагаемое использование вашей солнечной панели (ей)?

Какое желаемое выходное напряжение MPPT mpdule?

В моем случае у меня есть несколько очень похожих вариантов использования.

Массив 1 - портативное зарядное устройство для мобильного телефона, используемое во время пеших прогулок и разведки (целевое напряжение 12,3 В)

Массив 2 - Зарядка аккумулятора троллингового двигателя крошечной (12 футов) гребной лодки (целевое напряжение 13,6 В)

Массив 3 - Зарядка стартерной батареи для небольшой (15 футов) моторной лодки (целевое напряжение 13,6 В)

Шаг 3: соедините солнечные панели в массивы

В зависимости от вашего использования может потребоваться подключить панель последовательно или параллельно, возможно, даже в их комбинации, чтобы получить необходимое напряжение / ток.

Я начинаю с пайки диодов Шоттки на место, а затем соединяю кабели между панелями, чтобы сформировать массивы. Диоды Шоттки необходимы, поскольку панели немного отличаются, и я не хочу тратить энергию на обратное питание панелей поперек.

Массив 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 панели, соединенные последовательно.

Массив 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 панелей соединены параллельно.

Массив 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 панели, соединенные параллельно.

Шаг 4: Подготовьте загрузку

Я спаял фиксированные силовые резисторы последовательно, оставив длинные концы меток, чтобы можно было быстро отрегулировать фиксированную нагрузку, перемещая зажимы типа «крокодил».

Резистор переменной мощности включен последовательно с постоянными резисторами.

Шаг 5: Подготовка

Подождите дня с чистым небом, даже самое маленькое облачко повлияет на потребление пива.

Поместите массив на солнце, убедитесь, что никакие детали не затенены.

Конечно, если у вас есть только одна панель, для этого выполняются те же измерения.

Примечание: облачные условия сильно влияют на достижимый результат, я предполагаю, что лучшие панели, вероятно, пострадают меньше, чем дешевые, которые у меня есть.

Откройте пиво и наслаждайтесь жизнью на мгновение, при необходимости приготовьте второе пиво.

Шаг 6: Измерьте параметры панели

Эти шаги довольно важны, если только вы не используете какой-то модный самокалибрующийся контроллер MPPT, которым я не …

Ладить с ней

Для каждой группы солнечных панелей я измеряю параметры, как показано ниже.

1. Подключите цифровой мультиметр (настроенный на постоянное напряжение) к соединениям массива, измерьте и запишите напряжение (Voc). Voc = _V

2. Затем подключите цифровой мультиметр (установленный на постоянный ток 10 А) между соединениями массива, измерьте и запишите ток (Isc). Isc = _A

3. Выполните несколько быстрых измерений, чтобы определить приблизительную точку максимальной мощности (MPP).

3а. Подключите цифровой мультиметр (постоянное напряжение) к соединениям массива и другой цифровой мультиметр (постоянный ток) последовательно с нагрузкой.

3b. Запишите измеренные напряжение и ток при изменении нагрузки.

3c. Вычисляя мощность для каждой зарегистрированной точки измерения (P = V x I), мы можем быстро определить приблизительную точку максимальной мощности. Приблизительно MPP: _V

3d. Альтернативный (быстрый и грязный) способ получить приблизительное значение MPP - это вычислить;

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

4. Выберите подходящие точки подключения для постоянных резисторов, позволяющие сосредоточить измерения вокруг MPP (от 3c). Медленно регулируйте переменный резистор, записывая напряжения и токи.

Я стараюсь стремиться к скачку 0,1В между измерениями.

5. Повторите расчет мощности выше и определите Vmpp и Impp (где максимальная мощность).

6. Может быть интересно посмотреть, как измеренное MPP сравнивается с вычисленным MPP;

Измеренный MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. Можно просто для удовольствия вычислить коэффициент заполнения в этой точке: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc).

Шаг 7. Настройте модуль MPPT в соответствии со своими потребностями

Выше мы выбрали желаемое выходное напряжение, это вместе с параметрами, полученными в 2.1, будет жизненно важным для правильной настройки модуля MPPT. Нам также необходимо знать максимальный ток зарядки (Ichg) и при котором ток зарядки считается завершенным (Idone).

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

Процедура:

1. Подключите цифровой мультиметр к выходу MPPT (установите напряжение постоянного тока).

2. Поверните подстроечный резистор CC и CV до упора по часовой стрелке, поверните подстроечный резистор MPPT полностью против часовой стрелки.

3. Подключите регулируемый источник постоянного напряжения ко входу MPPT, установите напряжение на ноль перед включением.

4. Установите регулируемый источник постоянного напряжения на Vmpp, медленно поверните подстроечный регулятор MPPT по часовой стрелке, пока выходное напряжение не перестанет расти.

5. Поверните подстроечный резистор CV против часовой стрелки до тех пор, пока не будет установлено желаемое значение Vout.

6. Замкните накоротко выход через цифровой мультиметр (установлен на постоянный ток 10 А). Поворачивайте подстроечный регулятор CC против часовой стрелки до тех пор, пока не будет установлено желаемое значение Ichg.

7. Подстройка светодиода регулирует ток, при котором светодиод меняет цвет, по умолчанию 0,1 x Ichg. Для настройки подключите нагрузку, которая выдает Idone, поверните подстроечный резистор светодиода, пока светодиод не изменит цвет.

Примечание: на самом деле ничего не произойдет, кроме изменения цвета светодиода.

8. Теперь модуль MPPT настроен и готов к использованию.

Шаг 8: Обзор, My Array 1

Характеристики:

Панель: CNC145x145-6, 4 панели последовательно.

Размеры: 145x145x3 мм

Номинальные характеристики: 6 В / 3 Вт на панель. 4 панели: 24 В / 12 Вт

1. Соберите все необходимое.

2. Диоды Шоттки и подключения панели уже установлены.

3. Схема измерения, как показано.

4. Я начинаю с измерения Voc и Isc.

5. Затем я немного возился с нагрузкой, чтобы получить приблизительное значение MPP.

6. Я перенастраиваю свои постоянные резисторы, чтобы сфокусировать свои измерения на MPP, я сделал две серии, чтобы попытаться точно определить MPP.

Полученные результаты:

Voc: 25,9 В / Isc: 325 мА

Vmpp: 20,0 В / Impp: 290 мА

Расчетный Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8 Вт

Просто для развлечения и сравнения: Расчетный MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 В, Impp = Isc x 0,9 = 292 мА

Коэффициент заполнения: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

К сожалению, я, кажется, потерял рабочий лист Excel, который я использовал, поэтому для этого массива панелей нет графиков или записанных серий.

Регулировка модуля MPPT:

Далее идет настройка модуля MPPT.

Выбирая Vout, я решил, что могу либо подключить литий-ионный аккумулятор 12 В, либо подключить выход к USB-зарядному модулю 5 В / 2 А (вход 7,5-28 В постоянного тока).

Модуль MPPT настраивался с использованием следующих параметров:

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

1. Я «сбрасываю» подстроечные регуляторы, как описано, подключаю цифровые мультиметры и устанавливаю регулируемый источник постоянного напряжения на Vin = 20,0 В.

2. Я регулирую подстроечный резистор MPPT до тех пор, пока выходное напряжение не перестанет расти, затем с помощью подстроечного резистора CV установите выходное напряжение на Vchg = 12,3 В.

3. Короткое замыкание выхода через цифровой мультиметр (установлен на постоянный ток 10 А). Я настраиваю подстроечный резистор CC на Ichg = 600 мА.

4. Подключив резисторную нагрузку, я регулирую нагрузку до тех пор, пока не получу выходной ток = Idone = 100 мА, затем регулирую подстроечный резистор светодиода так, чтобы светодиод просто менял цвет.

5. Изменение нагрузки подтверждает, что светодиод меняет цвет должным образом. СДЕЛАНО!

Шаг 9: Результаты - Мой массив 2

Характеристики:

Панель: CNC170x170-18, 6 панелей параллельно.

Размеры: 170x170x3мм

Номинальные характеристики: 18 В / 4,5 Вт на панель. 6 панелей: 18 В / 27 Вт

Полученные результаты:

Voc: 20,2 В / Isc: 838 мА

Vmpp: 15,6 В / Impp: 821 мА

Расчетный Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8 Вт

Группа панелей выдает чуть меньше половины номинальной мощности.

Настройки MPPT:

Модуль MPPT настраивался с использованием следующих параметров:

Vin = 15,6 В / Vout = 13,6 В / Ichg = 850 мА / Idone = 100 мА

Шаг 10: Результаты - Мой массив 3

Характеристики:

Панель: CNC170x170-18, 4 панели параллельно.

Размеры: 170x170x3мм

Номинальные характеристики: 18 В / 4,5 Вт на панель. 4 панели: 18 В / 18 Вт

Полученные результаты:

Voc: 20,5 В / Isc: 540 мА

Vmpp: 15,8 В / Impp: 510 мА

Расчетный Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1 Вт

Группа панелей выдает чуть меньше половины номинальной мощности.

Настройки MPPT:

Модуль MPPT настраивался с использованием следующих параметров:

Vin = 15.8V / Vout = 13.6V / Ichg = 550mA / Idone = 100mA

Шаг 11: Результаты - Мой массив 3 (пасмурный день)

Характеристики:

Панель: CNC170x170-18, 4 панели параллельно.

Размеры: 170x170x3мм

Номинальные характеристики: 18 В / 4,5 Вт на панель. 4 панели: 18 В / 18 Вт

Полученные результаты:

Voc: 18,3 В / Isc: 29 мА

Vmpp: 14,2 В / Impp: 26 мА

Расчетный Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37 Вт

Тот же массив и настройка, что и на предыдущем шаге, но с явно разными результатами.

По сравнению с показателями, достигнутыми в солнечный день, совершенно очевидно, что эти панели не будут использоваться в пасмурную погоду.