Solpanelarray med kinesisk MPPT -modul: 11 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

En kort beskrivelse af mit syn på at få solpaneler til at fungere godt, og temmelig billigt til det …

Jeg garanterer absolut ikke noget af indholdet, de kan bare være en gal mand, og jeg formoder stærkt, at de er …

Nogle billeder er fundet online og menes at være gratis at bruge, hvis du finder et ophavsretligt beskyttet billede, så smid mig en note.

Solpanelbedømmelser skal ikke betragtes som andet end en meget grov vejledning, de publicerede specifikationer er, hvad der kan opnås under laboratorieforhold med specifikke lyskilder osv. I praksis er det ikke muligt at få denne ydeevne under realistiske forhold. De giver dog et udgangspunkt, når de beslutter, hvad de skal få. Så vidt jeg har fundet ud af, at specifikationer kun er sammenlignelige inden for producentens portefølje, er sammenligning mellem forskellige producenter i bedste fald en chance.

Billige solpanelregulatorer kan findes på eBay, AliExpress eller lignende websteder. På trods af at de er ganske forskellige, hævder de alle at fungere perfekt til optimering af solpanelets ydeevne. Desværre fortæller de ikke alle sandheden.

Da jeg byggede mine første solpanel -arrays for et par år siden, var jeg nødt til at gennemse ganske mange oplysninger, før jeg endelig fik en forståelse af, hvad jeg nu mener er sandheden, selvfølgelig kan kontinuerlig udvikling føre til, at noget helt er sandt i morgen.

Grundlæggende er der valget mellem PWM- og MPPT -regulatorer, og for solpaneler er MPPT vejen frem.

En MPPT -regulator forsøger at bruge solpanelet, hvor panelet leverer mest strøm, MPPT = Max Power Point Tracking. Enhver anden type regulator vil give dig lavere effektivitet, da panelet muligvis ikke lever op til sit fulde potentiale, det er sandt, uanset om du bruger billige kinesiske paneler eller noget andet.

Den billige kinesiske MPPT -regulator, jeg bruger, er meget grundlæggende, du indstiller MPP -spændingen, og regulatoren forsøger at beholde den der. Mere avancerede regulatorer vil regelmæssigt foretage en "sweep" for at finde MPP (hvor kurven er flad). De billige er fine til enkle projekter, men hvis du vil presse hver eneste saft fra dine paneler, kan du ikke spare på dette-og som en ekstra bonus kan du bare hoppe alt op uden at læse denne "vejledning" …

Trin 1: Saml dine ressourcer

Længere nede går jeg en kort gennemgang af de trin, jeg gjorde, en slags turorial-ish.

Du skal bruge følgende.

- Solpanel (er) (jeg bruger en masse billige kinesiske paneler fra Ali, forbundet i arrays)

- MPPT -modul (jeg bruger billige kinesiske moduler fra Ali)

- Schottky -dioder (1 pr. Solpanel)

- Effektmodstande, faste værdier (jeg bruger en blanding af 10, 33, 47, 120, 330 Ohm, klassificeret 3/4/5/9/10W)

- Variabel effektmodstand (jeg bruger en 100 Ohms/2A diasmodstand)

- DMM'er, jeg anbefaler 2, en til måling af DC -spænding og en til måling af DC -strøm

- Justerbar DC spændingskilde

- Kabler

- Øl, har måske brug for en del, hvis vejret er godt

Trin 2: Bestem tilsigtet brug

Hvad er den påtænkte anvendelse til dine solpaneler?

Hvad er den ønskede udgangsspænding fra MPPT mpdule?

I mit tilfælde har jeg et par temmelig lignende anvendelser.

Array 1 - Bærbar mobiltelefonoplader, der bruges til vandreture og spejdning (målspænding 12,3V)

Array 2 - Opladning af trollingmotorbatteriet til en lille (12ft) robåd (målspænding 13,6V)

Array 3 - Opladning af startbatteriet til en lille (15ft) motorbåd (målspænding 13,6V)

Trin 3: Tilslut solpaneler i arrays

Afhængigt af din brug kan det være nødvendigt at forbinde panelet i serie eller parallelt, måske endda i kombinationer deraf, for at opnå de nødvendige volt/ampere.

Jeg starter med at lodde Schottky -dioderne på plads og derefter tilslutningskablerne mellem panelerne for at danne arrays. Schottky -dioderne er nødvendige, da panelerne adskiller sig en smule, og jeg vil ikke spilde strøm ved at føre panelerne på tværs.

Array 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 paneler forbundet i serie.

Array 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 paneler forbundet parallelt.

Array 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 paneler forbundet parallelt.

Trin 4: Forbered belastningen

Jeg loddet de faste effektmodstande i serie og efterlod mærkeenderne længe, dette er for at muliggøre hurtig justering af den faste belastning ved at flytte alligatorklemmerne.

Den variable effektmodstand er forbundet i serie med de faste modstande.

Trin 5: Forberedelser

Vent et døgn med klar himmel, selv den mindste sky vil påvirke dit ølforbrug.

Placer arrayet i solen, og sørg for, at ingen dele skygger.

Selvfølgelig, hvis du kun har et enkelt panel, foretages de samme målinger for dette.

Bemærk: Overskyede forhold påvirker i høj grad det opnåelige output, mit gæt er, at bedre paneler sandsynligvis påvirkes mindre end de billige, jeg har.

Åbn en øl, og nyd livet et øjeblik, have en anden øl klar, hvis det er nødvendigt.

Trin 6: Mål panelparametre

Disse trin er ret vigtige, medmindre du bruger en fancy selvkalibrerende MPPT -controller, hvilket jeg ikke er …

Kom videre med det

For hvert solpanel -array måler jeg parametrene som vist nedenfor.

1. Tilslut en DMM (indstillet til DC -spænding) på tværs af array -forbindelserne, mål og skriv spændingen (Voc) ned. Voc = _V

2. Tilslut derefter en DMM (indstillet til jævnstrøm 10A) mellem array -forbindelserne, mål og skriv strømmen (Isc) ned. Isc = _A

3. Udfør nogle hurtige målinger for at bestemme omtrentlig MPP (Max Power Point).

3a. Tilslut en DMM (DC -spænding) på tværs af array -forbindelserne og en anden DMM (DC -strøm) i serie med belastningen.

3b. Skriv den målte spænding og strøm ned, mens belastningen varierer.

3c. Ved at beregne effekten for hvert registreret målepunkt (P = V x I) kan vi hurtigt bestemme det omtrentlige maksimale effektpunkt. Ca. MPP: _V

3d. En alternativ (hurtig og beskidt) måde at få omtrentlig MPP på er at beregne;

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

4. Vælg passende forbindelsespunkter for de faste modstande, så måling kan fokuseres omkring MPP (fra 3c). Juster langsomt den variable modstand, mens du skriver spændinger og strømme ned.

Jeg forsøger at sigte mod 0,1V spring mellem målingerne.

5. Gentag effektberegningen ovenfor og bestem Vmpp og Impp (hvor maksimal effekt er).

6. Det kunne være interessant at se, hvordan den målte MPP kan sammenlignes med beregnet MPP;

Målt MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. Man kan bare for sjov beregne Fill Factor på dette tidspunkt, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Trin 7: Juster MPPT -modulet, så det passer til dine behov

Ovenfor vi valgte vores ønskede udgangsspænding, vil dette sammen med parametrene afledt i 2.1 være afgørende for korrekt justering af MPPT -modulet. Vi har også brug for at kende den maksimale ladestrøm (Ichg), og hvornår den aktuelle opladning anses for udført (Idone).

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

Procedure:

1. Tilslut en DMM til MPPT -udgangen (indstillet til DC -spænding)

2. Drej CC- og CV-trimpotterne helt med uret, drej MPPT-trimpotten helt mod uret

3. Tilslut en justerbar DC -spændingskilde til MPPT -indgangen, sæt spændingen til nul, før den tændes.

4. Indstil den justerbare DC -spændingskilde til Vmpp, drej langsomt MPPT -trimpotten med uret, indtil udgangsspændingen bare holder op med at stige.

5. Drej CV-trimpotten mod uret, indtil den ønskede Vout er indstillet.

6. Kortslut udgangen via en DMM (indstillet til jævnstrøm 10A). Drej CC-trimpotten mod uret, indtil den ønskede Ichg er indstillet.

7. LED -trimpot justerer, ved hvilken strøm LED'en skifter farve, standard er 0,1 x Ichg. For at justere skal du forbinde en belastning, der giver Idone, dreje LED -trimpotten, indtil LED'en skifter farve.

Bemærk: Intet vil faktisk ske, bortset fra at LED'en skifter farve.

8. MPPT -modulet er nu justeret og klar til brug.

Trin 8: Walk-through, My Array 1

Specifikationer:

Panel: CNC145x145-6, 4 paneler i serie.

Dimensioner: 145x145x3mm

Bedømmelser: 6V / 3W pr. Panel. 4 paneler: 24V / 12W

1. Saml de nødvendige ting.

2. Schottky -dioder og panelforbindelser er allerede på plads.

3. Måleopsætning som vist.

4. Jeg starter med at måle Voc og Isc.

5. Derefter roder jeg lidt rundt med belastningen for at få en omtrentlig MPP.

6. Jeg omkonfigurerer mine faste modstande, så jeg kan fokusere mine målinger omkring MPP, jeg lavede to serier for at forsøge at finde den nøjagtige MPP.

Resultater:

Voc: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20,0V / Impp: 290mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8W

Bare for sjov og sammenligning: Beregnet MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

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

Desværre ser det ud til, at jeg har forlagt Excel -arbejdsarket, jeg brugte, så ingen grafer eller registrerede serier for dette panelarray.

MPPT -moduljustering:

Næste er MPPT -modulets justeringer.

Da jeg valgte Vout, besluttede jeg, at jeg enten kan forstærke et 12V Li-Ion-batteri eller tilslutte udgangen til et 5V/2A USB-opladningsmodul (input 7,5-28VDC).

MPPT -modulet blev justeret ved hjælp af følgende parametre:

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

1. Jeg”nulstiller” trimpotterne som beskrevet, tilslutter mine DMM’er og indstiller min justerbare DC -spændingskilde til Vin = 20,0V

2. Jeg justerer MPPT -trimpot, indtil udgangsspændingen bare holder op med at stige, derefter bruger jeg CV -trimpotten til at indstille udgangsspændingen til Vchg = 12,3V

3. Kortslutning af udgangen via en DMM (indstillet til jævnstrøm 10A) Jeg justerer CC-trimpotten til Ichg = 600mA

4. Tilslutning af min modstandsbelastning Jeg justerer belastningen, indtil jeg får udgangsstrøm = Idone = 100mA, derefter justeres LED -trimpotten, så LED'en bare skifter farve.

5. Varierende belastning bekræfter, at LED'en skifter farve efter hensigten. FÆRDIG!

Trin 9: Resultater - My Array 2

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 6 paneler parallelt.

Dimensioner: 170x170x3mm

Bedømmelser: 18V / 4,5W pr. Panel. 6 paneler: 18V / 27W

Resultater:

Voc: 20,2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8W

Panelsystemet leverer lidt mindre end halvdelen af den nominelle effekt.

MPPT -justeringer:

MPPT -modulet blev justeret ved hjælp af følgende parametre:

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

Trin 10: Resultater - My Array 3

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler parallelt.

Dimensioner: 170x170x3mm

Bedømmelser: 18V / 4,5W pr. Panel. 4 paneler: 18V / 18W

Resultater:

Voc: 20,5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1W

Panelsystemet leverer lidt mindre end halvdelen af den nominelle effekt.

MPPT -justeringer:

MPPT -modulet blev justeret ved hjælp af følgende parametre:

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

Trin 11: Resultater - My Array 3 (overskyet dag)

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler parallelt.

Dimensioner: 170x170x3mm

Bedømmelser: 18V / 4,5W pr. Panel. 4 paneler: 18V / 18W

Resultater:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37W

Samme array og opsætning som brugt i forrige trin, men med klart forskellige resultater.

Sammenlignet med opnået output på en solskinsdag er det helt klart, at disse paneler ikke vil være til meget nytte under overskyede forhold.