صفيف الألواح الشمسية مع وحدة MPPT الصينية: 11 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

وصف موجز لأخذي في جعل الألواح الشمسية تعمل بشكل جيد ، وبتكلفة زهيدة إلى حد ما في ذلك …

أنا لا أضمن مطلقًا أيًا من المحتويات ، فقد تكون مجرد هراء لرجل مجنون ، في الحقيقة أشك بشدة في أنها …

تم العثور على بعض الصور عبر الإنترنت ويُعتقد أنها مجانية الاستخدام ، إذا وجدت صورة محمية بحقوق النشر أرسل لي ملاحظة.

لا يجب اعتبار تقييمات الألواح الشمسية سوى دليل تقريبي للغاية ، والمواصفات المنشورة هي ما يمكن تحقيقه في ظل ظروف المختبر مع مصادر ضوء محددة وما إلى ذلك. من الناحية العملية ، لا يمكن الحصول على هذا الأداء في ظل ظروف واقعية. ومع ذلك ، فإنهم يعطون نقطة بداية عند تحديد ما يجب الحصول عليه. بقدر ما وجدت أن المواصفات قابلة للمقارنة فقط ضمن مجموعة الشركات المصنعة ، فإن المقارنة بين الشركات المصنعة المختلفة هي فرصة في أحسن الأحوال.

يمكن العثور على وحدات منظم الألواح الشمسية الرخيصة على موقع eBay أو AliExpress أو مواقع مماثلة. على الرغم من اختلافهم تمامًا ، إلا أنهم جميعًا يزعمون أنهم يعملون بشكل مثالي لتحسين أداء الألواح الشمسية. لسوء الحظ ، لا يقولون الحقيقة جميعًا.

عندما قمت ببناء أول مصفوفات الألواح الشمسية الخاصة بي قبل عامين ، كان علي أن أتصفح الكثير من المعلومات قبل أن أفهم أخيرًا ما أعتقد الآن أنه الحقيقة ، بالطبع قد يؤدي التطوير المستمر إلى شيء حقيقي تمامًا غدًا.

في الأساس ، هناك خيار بين المنظمين PWM و MPPT ، وبالنسبة للألواح الشمسية ، فإن MPPT هو السبيل للذهاب.

يحاول منظم MPPT استخدام الألواح الشمسية حيث توفر اللوحة أكبر قدر من الطاقة ، MPPT = Max Power Point Tracking. سيمنحك أي نوع آخر من المنظمين كفاءة أقل نظرًا لأن اللوحة قد لا ترقى إلى مستوى إمكاناتها الكاملة ، وهذا صحيح سواء كنت تستخدم ألواحًا صينية رخيصة أو أي شيء آخر.

إن منظم MPPT الصيني الرخيص الذي أستخدمه أساسي للغاية ، فأنت تقوم بتعيين MPP Voltage ويحاول المنظم إبقائه هناك. ستقوم المنظمين الأكثر تقدمًا بإجراء "مسح" منتظم للعثور على MPP (حيث يكون المنحنى مسطحًا). تعتبر المشاريع الرخيصة مناسبة للمشروعات البسيطة ، ولكن إذا كنت ترغب في الضغط على كل جزء من العصير من اللوحات الخاصة بك ، فلا يمكنك التبخير في ذلك - وكمكافأة إضافية ، يمكنك فقط رفع كل شيء دون قراءة هذا "الكيفية" …

الخطوة 1: اجمع مواردك

علاوة على ذلك ، أقوم بتمشية قصيرة للخطوات التي قمت بها ، نوعًا من التوروريال.

سوف تحتاج ما يلي.

- الألواح الشمسية (أستخدم مجموعة من الألواح الصينية الرخيصة من علي ، متصلة في صفائف)

- وحدة MPPT (أستخدم وحدات صينية رخيصة من علي)

- ثنائيات شوتكي (1 لكل لوح شمسي)

- مقاومات القدرة ، قيم ثابتة (أستخدم مزيجًا من 10 ، 33 ، 47 ، 120 ، 330 أوم ، تصنيف 3/4/5/9/10 واط)

- مقاوم طاقة متغير (أستخدم مقاوم منزلق 100 أوم / 2 أمبير)

- DMMs ، أوصي بـ 2 ، واحد لقياس جهد التيار المستمر والآخر لقياس تيار التيار المستمر

- مصدر جهد تيار مستمر قابل للتعديل

- الكابلات

- البيرة ، قد تحتاج إلى عدد قليل جدًا إذا كان الطقس جيدًا

الخطوة الثانية: تحديد الاستخدام المقصود

ما هو الغرض من استخدام الألواح الشمسية الخاصة بك؟

ما هو جهد الخرج المطلوب من MPPT mpdule؟

في حالتي ، لدي استخدامات متشابهة جدًا.

المصفوفة 1 - شاحن الهاتف المحمول المحمول المستخدم عند التنزه والاستكشاف (الجهد المستهدف 12.3 فولت)

المصفوفة 2 - شحن بطارية محرك التصيد لقارب تجديف صغير (12 قدمًا) (الجهد المستهدف 13.6 فولت)

المصفوفة 3 - شحن بطارية البادئ لقارب بمحرك صغير (15 قدمًا) (الجهد المستهدف 13.6 فولت)

الخطوة 3: قم بتوصيل الألواح الشمسية في المصفوفات

اعتمادًا على استخدامك ، قد يكون من الضروري توصيل اللوحة في سلسلة أو متوازي ، ربما حتى في مجموعات منها ، لتحقيق الفولت / الأمبيرات اللازمة.

أبدأ بلحام ثنائيات Schottky في مكانها ، ثم كبلات التوصيل بين الألواح لتشكيل المصفوفات. تعد ثنائيات Schottky ضرورية لأن الألواح تختلف قليلاً ، ولا أريد إهدار الطاقة عن طريق التغذية العكسية للألواح.

المصفوفة 1: CNC145x145-6 ، Star Solar. 4 لوحات متصلة في سلسلة.

المصفوفة 2: CNC170x170-18 ، Star Solar. 6 لوحات متصلة بشكل متوازي.

الصفيف 3: CNC170x170-18 ، Star Solar. 4 لوحات متصلة بشكل متوازي.

الخطوة 4: تحضير الحمولة

لقد قمت بلحام مقاومات الطاقة الثابتة في سلسلة تاركة نهايات العلامة طويلة ، وهذا للسماح بالتعديل السريع للحمل الثابت عن طريق تحريك مقاطع التمساح.

يتم توصيل المقاوم المتغير القدرة في سلسلة مع المقاومات الثابتة.

الخطوة 5: الاستعدادات

انتظر يومًا مع سماء صافية ، حتى أصغر سحابة ستؤثر على استهلاكك للبيرة.

ضع المصفوفة في الشمس ، وتأكد من عدم وجود أي ظلال مظللة.

بالطبع ، إذا كان لديك لوحة واحدة فقط ، فسيتم إجراء نفس القياسات لهذا الغرض.

ملاحظة: تؤثر الظروف الملبدة بالغيوم بشكل كبير على المخرجات التي يمكن تحقيقها ، وأعتقد أن اللوحات الأفضل ربما تتأثر بدرجة أقل من الألواح الرخيصة التي لدي.

افتح الجعة واستمتع بالحياة للحظة ، واحصل على بيرة ثانية جاهزة إذا لزم الأمر.

الخطوة 6: قياس معلمات اللوحة

هذه الخطوات مهمة إلى حد ما ، إلا إذا كنت تستخدم وحدة تحكم MPPT ذاتية المعايرة ، وأنا لست …

احصل عليه

لكل مجموعة من الألواح الشمسية ، أقوم بقياس المعلمات كما هو موضح أدناه.

1. قم بتوصيل DMM (مضبوط على جهد التيار المستمر) عبر توصيلات الصفيف ، وقم بقياس الجهد (Voc) واكتبه. صوت = _V

2. قم بعد ذلك بتوصيل DMM (مضبوط على DC الحالي 10A) بين توصيلات المصفوفة ، قم بقياس وكتابة التيار (Isc). Isc = _A

3. قم ببعض القياسات السريعة لتحديد MPP التقريبي (Max Power Point).

3 أ. قم بتوصيل DMM (جهد التيار المستمر) عبر اتصالات الصفيف و DMM آخر (تيار مستمر) في سلسلة مع الحمل.

3 ب. اكتب الجهد المقاس والتيار مع تغيير الحمل.

3 ج. من خلال حساب القدرة لكل نقطة قياس مسجلة (P = V x I) يمكننا بسرعة تحديد Max Power Point التقريبي. MPP تقريبًا: _V

ثلاثي الأبعاد. طريقة بديلة (سريعة وقذرة) للحصول على MPP تقريبي هي الحساب ؛

Vmpp = Voc x 0.8 ، Impp = Isc x 0.9

4. حدد نقاط التوصيل المناسبة للمقاومات الثابتة ، مما يسمح بالتركيز على القياس حول MPP (من 3c). اضبط المقاوم المتغير ببطء أثناء تدوين الفولتية والتيارات.

أحاول أن أهدف إلى قفزات 0.1 فولت بين القياسات.

5. كرر حساب الطاقة أعلاه وحدد Vmpp و Impp (حيث تكون Max Power).

6. قد يكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف يقارن MPP المقاس مع MPP المحسوب ؛

MPP المقاسة ؛ Vmpp = _V ، Impp = _A

MPP محسوب ؛ Vmpp = Voc x 0.8 = _V ، Impp = Isc x 0.9 = _A

7. يجوز للمرء ، للمتعة فقط ، حساب عامل التعبئة عند هذه النقطة ، FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

الخطوة 7: اضبط وحدة MPPT لتناسب احتياجاتك

أعلاه اخترنا جهد الخرج المطلوب ، سيكون هذا جنبًا إلى جنب مع المعلمات المشتقة في 2.1 أمرًا حيويًا لضبط وحدة MPPT بشكل صحيح. نحتاج أيضًا إلى معرفة الحد الأقصى لتيار الشحن (Ichg) والذي يعتبر الشحن الحالي منتهيًا (Idone).

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

إجراء:

1. قم بتوصيل DMM بإخراج MPPT (مضبوط على جهد DC)

2. قم بتدوير القواطع CC و CV بالكامل في اتجاه عقارب الساعة ، وقم بتدوير أداة التشذيب MPPT تمامًا عكس اتجاه عقارب الساعة

3. قم بتوصيل مصدر جهد تيار مستمر قابل للضبط بإدخال MPPT ، واضبط الجهد على صفر قبل التشغيل.

4. اضبط مصدر جهد التيار المستمر القابل للضبط على Vmpp ، وأدر وحدة تقليم MPPT ببطء في اتجاه عقارب الساعة حتى يتوقف جهد الخرج عن الزيادة.

5. أدر وعاء تقليم السيرة الذاتية عكس اتجاه عقارب الساعة حتى يتم ضبط Vout المطلوب.

6. قصر الدائرة الإخراج من خلال DMM (ضبط على DC الحالي 10A). قم بتدوير القصاصة CC عكس اتجاه عقارب الساعة حتى يتم ضبط Ichg المطلوب.

7. يضبط تقليم LED أي تيار يتغير لون LED ، الافتراضي هو 0.1 x Ichg. للضبط ، قم بتوصيل حمولة تمنح Idone ، أدر غطاء تقليم LED حتى يتغير لون LED.

ملحوظة: لن يحدث شيء في الواقع بصرف النظر عن تغيير لون LED.

8. تم الآن تعديل وحدة MPPT وهي جاهزة للاستخدام.

الخطوة 8: التمرير ، صفيفتي 1

تحديد:

اللوحة: CNC145x145-6 ، 4 لوحات على التوالي.

الأبعاد: 145 × 145 × 3 ملم

التقييمات: 6V / 3W لكل لوحة. 4 ألواح: 24 فولت / 12 وات

1. اجمع الأشياء المطلوبة.

2. ثنائيات Schottky ووصلات اللوحة موجودة بالفعل.

3. قياس الإعداد كما هو موضح.

4. أبدأ في قياس Voc و Isc.

5. بعد ذلك أعبث قليلاً بالحمل للحصول على MPP تقريبي.

6. أعدت تكوين مقاوماتي الثابتة حتى أتمكن من تركيز قياساتي حول MPP ، قمت بسلسلتين لمحاولة تحديد MPP الدقيق.

نتائج:

صوت: 25.9 فولت / إيسك: 325 مللي أمبير

Vmpp: 20.0 فولت / إمب: 290 مللي أمبير

Pmpp المحسوب: Vmpp x Impp = 5.8W

للمتعة والمقارنة فقط: MPP محسوب ؛ Vmpp = Voc x 0.8 = 20.7V ، Impp = Isc x 0.9 = 292mA

عامل التعبئة: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0.69

لسوء الحظ ، يبدو أنني أخطأت في وضع ورقة عمل Excel التي كنت أستخدمها ، لذلك لا توجد رسوم بيانية أو سلسلة مسجلة لمجموعة اللوحات هذه.

تعديل وحدة MPPT:

التالي هو تعديلات وحدة MPPT.

عند تحديد Vout ، قررت أنه يمكنني إما مشاركة بطارية Li-Ion بجهد 12 فولت ، أو توصيل الإخراج بوحدة شحن USB 5V / 2A (الإدخال 7.5-28VDC).

تم تعديل وحدة MPPT باستخدام المعلمات التالية:

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

1. أقوم "بإعادة ضبط" أدوات القطع على النحو الموصوف ، وقم بتوصيل وحدات DMM الخاصة بي ، واضبط مصدر جهد التيار المستمر القابل للتعديل على Vin = 20.0V

2. أقوم بضبط MPPT trimpot حتى يتوقف جهد الخرج عن الارتفاع ، ثم استخدم CV trimpot لضبط جهد الخرج على Vchg = 12.3V

3. قصر دائرة الخرج من خلال DMM (مضبوط على تيار مستمر 10A) أقوم بضبط CC trimpot على Ichg = 600mA

4. بتوصيل حمل المقاوم الخاص بي ، أقوم بضبط الحمل حتى أحصل على تيار الإخراج = Idone = 100mA ، بعد ذلك اضبط أداة تقليم LED بحيث يتغير لون LED فقط.

5. تغيير الحمل يؤكد أن لون LED يتغير على النحو المنشود. انتهى!

الخطوة 9: النتائج - صفيفتي 2

تحديد:

اللوحة: CNC170x170-18 ، 6 لوحات متوازية.

الأبعاد: ١٧٠ × ١٧٠ × ٣ ملم

التقييمات: 18 فولت / 4.5 واط لكل لوحة. 6 ألواح: 18 فولت / 27 وات

نتائج:

صوت: 20.2 فولت / إيسك: 838 مللي أمبير

Vmpp: 15.6V / Impp: 821mA

Pmpp المحسوب: Vmpp x Impp = 12.8W

توفر مجموعة اللوحة أقل قليلاً من نصف الطاقة المقدرة.

تعديلات MPPT:

تم تعديل وحدة MPPT باستخدام المعلمات التالية:

Vin = 15.6V / Vout = 13.6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

الخطوة 10: النتائج - صفيفتي 3

تحديد:

اللوحة: CNC170x170-18 ، 4 ألواح متوازية.

الأبعاد: ١٧٠ × ١٧٠ × ٣ ملم

التقييمات: 18 فولت / 4.5 واط لكل لوحة. 4 ألواح: 18 فولت / 18 وات

نتائج:

صوت: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15.8 فولت / إمب: 510 مللي أمبير

Pmpp المحسوب: Vmpp x Impp = 8.1W

توفر مجموعة اللوحة أقل قليلاً من نصف الطاقة المقدرة.

تعديلات MPPT:

تم تعديل وحدة MPPT باستخدام المعلمات التالية:

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

الخطوة 11: النتائج - My Array 3 (يوم غائم)

تحديد:

اللوحة: CNC170x170-18 ، 4 ألواح متوازية.

الأبعاد: ١٧٠ × ١٧٠ × ٣ ملم

التقييمات: 18 فولت / 4.5 واط لكل لوحة. 4 ألواح: 18 فولت / 18 وات

نتائج:

صوت: 18.3 فولت / إيسك: 29 مللي أمبير

Vmpp: 14.2 فولت / إمب: 26 مللي أمبير

Pmpp المحسوب: Vmpp x Impp = 0.37W

نفس الصفيف والإعداد كما تم استخدامه في الخطوة السابقة ، ولكن مع نتائج مختلفة بوضوح.

بالمقارنة مع الناتج المحقق في يوم مشمس ، من الواضح تمامًا أن هذه الألواح لن تكون ذات فائدة كبيرة في ظل الظروف الملبدة بالغيوم.