Solcellepanel med kinesisk MPPT -modul: 11 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

En kort beskrivelse av mitt syn på å få solcellepaneler til å fungere bra, og ganske billig på det …

Jeg garanterer absolutt ikke noe av innholdet, de kan bare være en gal mann, faktisk mistenker jeg sterkt at de er …

Noen bilder har blitt funnet på nettet og antas å være gratis å bruke, hvis du finner et opphavsrettslig beskyttet bilde, send meg en melding.

Solpanelvurderinger skal ikke betraktes som noe annet enn en veldig grov veiledning, de publiserte spesifikasjonene er hva som kan oppnås under laboratorieforhold med spesifikke lyskilder etc. I praksis er det ikke mulig å få denne ytelsen under realistiske forhold. Imidlertid gir de et utgangspunkt når de bestemmer seg for hva de skal få. Så langt jeg har funnet spesifikasjoner bare er sammenlignbare i en produsents portefølje, er sammenligning mellom forskjellige produsenter i beste fall en sjanse.

Billige moduler for solcellepanel finnes på eBay, AliExpress eller lignende nettsteder. Til tross for at de er ganske forskjellige, hevder de alle å fungere perfekt for å optimalisere ytelsen til solcellepanelet. Dessverre forteller de ikke alle sannheten.

Da jeg bygde mine første solcellepanel -matriser for et par år siden, måtte jeg sile igjennom ganske mye informasjon før jeg endelig kunne forstå hva jeg nå tror er sannheten, selvfølgelig kan kontinuerlig utvikling føre til at noe helt er sant i morgen.

I utgangspunktet er det valget mellom PWM- og MPPT -regulatorer, og for solcellepaneler er MPPT veien å gå.

En MPPT -regulator prøver å bruke solcellepanelet der panelet leverer mest kraft, MPPT = Max Power Point Tracking. Enhver annen type regulator vil gi deg lavere effektivitet siden panelet kanskje ikke lever opp til sitt fulle potensial, dette gjelder enten du bruker billige kinesiske paneler eller noe annet.

Den billige kinesiske MPPT -regulatoren jeg bruker er veldig grunnleggende, du setter MPP -spenningen og regulatoren prøver å beholde den der. Mer avanserte regulatorer vil regelmessig gjøre en "feiing" for å finne MPP (der kurven er flat). De billige er fine for enkle prosjekter, men hvis du vil presse hver bit juice fra panelene dine, kan du ikke spare på dette-og som en ekstra bonus kan du bare hoppe opp alt uten å lese denne "how-to" …

Trinn 1: Samle ressursene dine

Lenger ned gjør jeg en kort gjennomgang av trinnene jeg gjorde, en slags turorial-ish.

Du trenger følgende.

- Solcellepanel (er) (jeg bruker en haug med billige kinesiske paneler fra Ali, tilkoblet i matriser)

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

- Schottky -dioder (1 per solcellepanel)

- Effektmotstander, faste verdier (jeg bruker en blanding av 10, 33, 47, 120, 330 Ohm, vurdert 3/4/5/9/10W)

- Variabel effektmotstand (jeg bruker en 100 Ohms/2A lysbildemotstand)

- DMM, jeg anbefaler 2, en for måling av likspenning og en for måling av likestrøm

- Justerbar DC -spenningskilde

- Kabler

- Øl, trenger kanskje ganske mange hvis været er bra

Trinn 2: Bestem tilsiktet bruk

Hva er den tiltenkte bruken av solcellepanelene dine?

Hva er ønsket utgangsspenning fra MPPT mpdule?

I mitt tilfelle har jeg et par ganske lignende bruksområder.

Array 1 - Bærbar mobiltelefonlader som brukes ved fotturer og speiding (målspenning 12,3V)

Array 2 - Lading av trollingmotorbatteriet for en liten robåt (målspenning 13,6V)

Array 3 - Lade startbatteriet for en liten (15 fot) motorbåt (målspenning 13,6V)

Trinn 3: Koble til solcellepaneler i matriser

Avhengig av din bruk kan det være nødvendig å koble panelet i serie eller parallell, kanskje til og med i kombinasjoner derav, for å oppnå de nødvendige voltene/ampere.

Jeg begynner med å lodde Schottky -dioder på plass, og deretter tilkoblingskablene mellom panelene for å danne matriser. Schottky -dioder er nødvendige siden panelene er litt forskjellige, og jeg vil ikke kaste bort strøm ved å mate panelene på tvers.

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

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

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

Trinn 4: Forbered lasten

Jeg loddet de faste effektmotstandene i serie og forlot tagendene lenge, dette er for å tillate rask justering av den faste lasten ved å flytte alligatorklippene.

Den variable effektmotstanden er koblet i serie med de faste motstandene.

Trinn 5: Forberedelser

Vent en dag med klar himmel, selv den minste skyen vil påvirke ølforbruket ditt.

Plasser matrisen i solen, sørg for at ingen deler skygger.

Selvfølgelig, hvis du bare har et enkelt panel, gjøres de samme målingene for dette.

Merk: Overskyet forhold påvirker i stor grad den oppnåelige effekten, jeg antar at bedre paneler sannsynligvis påvirkes mindre enn de billige jeg har.

Åpne en øl og nyt livet et øyeblikk, ha en annen øl klar om nødvendig.

Trinn 6: Mål panelparametere

Disse trinnene er ganske viktige, med mindre du bruker en fancy selvkalibrerende MPPT -kontroller, som jeg ikke er …

Sett i gang

For hvert solcellepaneloppsett måler jeg parametrene som beskrevet nedenfor.

1. Koble en DMM (satt til likspenning) over matriseforbindelsene, mål og skriv ned spenningen (Voc). Voc = _V

2. Koble deretter en DMM (satt til likestrøm 10A) mellom matriseforbindelsene, mål og skriv ned strømmen (Isc). Isc = _A

3. Gjør noen raske målinger for å bestemme omtrentlig MPP (maks effektpunkt).

3a. Koble en DMM (likspenning) over matriseforbindelsene og en annen DMM (likestrøm) i serie med belastningen.

3b. Skriv ned den målte spenningen og strømmen mens du varierer belastningen.

3c. Ved å beregne effekten for hvert registrert målepunkt (P = V x I) kan vi raskt bestemme det omtrentlige maksimale effektpunktet. Omtrent MPP: _V

3d. En alternativ (rask og skitten) måte å få omtrentlig MPP på er å beregne;

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

4. Velg passende tilkoblingspunkter for de faste motstandene, slik at du kan fokusere måling rundt MPP (fra 3c). Juster sakte den variable motstanden mens du skriver ned spenninger og strømmer.

Jeg prøver å sikte på 0.1V -hopp mellom målingene.

5. Gjenta effektberegningen ovenfor og bestem Vmpp og Impp (hvor maks effekt er).

6. Kan være interessant å 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 moro skyld beregne fyllfaktoren på dette tidspunktet, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Trinn 7: Juster MPPT -modulen for å passe dine behov

Over vi valgte ønsket utgangsspenning, vil dette sammen med parametrene avledet i 2.1 være avgjørende for riktig justering av MPPT -modulen. Vi trenger også å kjenne maks ladestrøm (Ichg) og ved hvilken nåværende ladning regnes som utført (Idone).

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

Fremgangsmåte:

1. Koble en DMM til MPPT -utgangen (satt til likspenning)

2. Drei CC- og CV-trimpotene helt med klokken, vri MPPT-trimpotten helt mot klokken

3. Koble en justerbar DC -spenningskilde til MPPT -inngangen, sett spenningen til null før du slår den på.

4. Sett den justerbare DC -spenningskilden til Vmpp, vri MPPT -trimpotten sakte med urviseren til utgangsspenningen bare slutter å øke.

5. Vri CV-trimpotten mot klokken til ønsket Vout er stilt inn.

6. Kortslutt utgangen gjennom en DMM (satt til likestrøm 10A). Vri CC-trimpotten mot klokken til ønsket Ichg er stilt inn.

7. LED -trimpot justerer hvilken strøm LED vil endre farge, standard er 0,1 x Ichg. For å justere, koble til en last som gir Idone, snu LED -trimpoten til LED -en skifter farge.

Merk: Ingenting vil faktisk skje bortsett fra at LED -en endrer farge.

8. MPPT -modulen er nå justert og klar til bruk.

Trinn 8: Gjennomgang, My Array 1

Spesifikasjoner:

Panel: CNC145x145-6, 4 paneler i serie.

Dimensjoner: 145x145x3mm

Vurderinger: 6V / 3W per panel. 4 paneler: 24V / 12W

1. Samle det du trenger.

2. Schottky -dioder og paneltilkoblinger er allerede på plass.

3. Måleoppsett som vist.

4. Jeg begynner å måle Voc og Isc.

5. Deretter roter jeg litt med belastningen for å få en omtrentlig MPP.

6. Jeg konfigurerer om de faste motstandene mine slik at jeg kan fokusere målingene mine rundt MPP, jeg gjorde to serier for å prøve å finne den eksakte MPP.

Resultater:

Voc: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8W

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

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

Dessverre ser det ut til at jeg har forlagt Excel -arbeidsarket jeg brukte, så ingen grafer eller registrerte serier for denne paneloppsettet.

MPPT -moduljustering:

Neste er MPPT -moduljusteringer.

Da jeg valgte Vout bestemte jeg meg for at jeg enten kan skjerpe et 12V Li-Ion-batteri, eller koble utgangen til en 5V/2A USB-lademodul (inngang 7,5-28VDC).

MPPT -modulen ble justert ved hjelp av følgende parametere:

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

1. Jeg”nullstiller” trimpotene som beskrevet, kobler til DMMene mine og setter min justerbare likestrømkilde til Vin = 20,0V

2. Jeg justerer MPPT -trimpotten til utgangsspenningen bare slutter å stige, deretter bruker jeg CV -trimpotten til å sette utgangsspenningen til Vchg = 12,3V

3. Kortslutte utgangen gjennom en DMM (satt til likestrøm 10A) Jeg justerer CC-trimpoten til Ichg = 600mA

4. Koble til motstandsbelastningen Jeg justerer belastningen til jeg får utgangsstrøm = Idone = 100mA, deretter justerer jeg LED -trimpotten slik at LED -en bare endrer farge.

5. Varierende belastning bekrefter at lysdioden endrer farge etter hensikten. FERDIG!

Trinn 9: Resultater - My Array 2

Spesifikasjoner:

Panel: CNC170x170-18, 6 paneler i parallell.

Dimensjoner: 170x170x3mm

Vurderinger: 18V / 4,5W per panel. 6 paneler: 18V / 27W

Resultater:

Voc: 20,2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8W

Panelsystemet gir litt mindre enn halvparten av nominell effekt.

MPPT -justeringer:

MPPT -modulen ble justert ved hjelp av følgende parametere:

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

Trinn 10: Resultater - My Array 3

Spesifikasjoner:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler i parallell.

Dimensjoner: 170x170x3mm

Vurderinger: 18V / 4,5W per panel. 4 paneler: 18V / 18W

Resultater:

Voc: 20,5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 8.1W

Panelsystemet gir litt mindre enn halvparten av nominell effekt.

MPPT -justeringer:

MPPT -modulen ble justert ved hjelp av følgende parametere:

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

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

Spesifikasjoner:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler i parallell.

Dimensjoner: 170x170x3mm

Vurderinger: 18V / 4,5W per panel. 4 paneler: 18V / 18W

Resultater:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Beregnet Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37W

Samme oppsett og oppsett som brukt i forrige trinn, men med klart forskjellige resultater.

Sammenlignet med oppnådd effekt på en solskinnsdag er det ganske klart at disse panelene ikke vil være til mye nytte under overskyet vær.