Solpanelarray med kinesisk MPPT -modul: 11 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

En kort beskrivning av min inställning till att få solpaneler att fungera bra, och ganska billigt på det …

Jag garanterar absolut inget av innehållet, de kan bara vara en galning, faktiskt misstänker jag starkt att de är …

Vissa bilder har hittats online och tros vara gratis att använda, om du hittar en upphovsrättsskyddad bild, skriv till mig.

Solpanelbetyg är inte att betrakta som något annat än en mycket grov guide, de publicerade specifikationerna är vad som kan uppnås under laboratorieförhållanden med specifika ljuskällor etc. I praktiken är det inte möjligt att få denna prestanda under realistiska förhållanden. Men de ger en utgångspunkt när de bestämmer vad de ska få. Såvitt jag har funnit är specifikationer bara jämförbara inom en tillverkares portfölj, jämförelse mellan olika tillverkare är i bästa fall en chans.

Billiga solpanelregulatorer finns på eBay, AliExpress eller liknande webbplatser. Trots att de är ganska olika säger de alla att de fungerar perfekt för att optimera solpanelens prestanda. Tyvärr säger de inte alla sanning.

När jag byggde mina första solpanel -matriser för ett par år sedan var jag tvungen att sålla igenom ganska mycket information innan jag äntligen fick grepp om vad jag nu tror är sant, naturligtvis kan kontinuerlig utveckling leda till att något helt är sant imorgon.

I grund och botten finns det valet mellan PWM- och MPPT -regulatorer, och för solpaneler är MPPT vägen att gå.

En MPPT -regulator försöker använda solpanelen där panelen levererar mest effekt, MPPT = Max Power Point Tracking. Varje annan typ av regulator ger dig lägre effektivitet eftersom panelen kanske inte lever upp till sin fulla potential, det är sant om du använder billiga kinesiska paneler eller något annat.

Den billiga kinesiska MPPT -regulatorn jag använder är väldigt grundläggande, du ställer in MPP -spänningen och regulatorn försöker behålla den där. Mer avancerade regulatorer kommer regelbundet att göra ett "svep" för att hitta MPP (där kurvan är plan). De billiga är bra för enkla projekt, men om du vill pressa ut varje bit juice från dina paneler kan du inte snåla på det här-och som en extra bonus kan du bara hoppa upp allt utan att läsa denna "hur-till" …

Steg 1: Samla dina resurser

Längre ner gör jag en kort genomgång av stegen jag gjorde, typ av turorial-ish.

Du behöver följande.

- Solpaneler (jag använder ett gäng billiga kinesiska paneler från Ali, anslutna i matriser)

- MPPT -modul (jag använder billiga kinesiska moduler från Ali)

- Schottky -dioder (1 per solpanel)

- Kraftmotstånd, fasta värden (jag använder en blandning av 10, 33, 47, 120, 330 ohm, märkt 3/4/5/9/10W)

- Variabelt effektmotstånd (jag använder ett 100 Ohms/2A glidmotstånd)

- DMM, jag rekommenderar 2, en för att mäta likspänning och en för att mäta likström

- Justerbar likspänningskälla

- Kablar

- Öl, kan behöva ganska många om vädret är bra

Steg 2: Bestäm avsedd användning

Vad är avsedd användning för dina solpaneler?

Vad är den önskade utspänningen från MPPT mpdule?

I mitt fall har jag ett par ganska liknande användningsområden.

Array 1 - Bärbar mobiltelefonladdare som används vid vandring och scouting (målspänning 12,3V)

Array 2 - Laddning av trollingmotorbatteriet för en liten roddbåt (målspänning 13,6V)

Array 3 - Ladda startbatteriet för en liten motorbåt (målspänning 13,6V)

Steg 3: Anslut solpaneler i matriser

Beroende på din användning kan det vara nödvändigt att ansluta panelen i serie eller parallell, kanske till och med i kombinationer därav, för att uppnå nödvändiga volt/ampere.

Jag börjar med att löda Schottky -dioderna på plats och sedan anslutningskablarna mellan panelerna för att bilda matriser. Schottky -dioderna är nödvändiga eftersom panelerna skiljer sig något åt, och jag vill inte slösa ström genom att mata panelerna tvärtom.

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

Array 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 paneler anslutna parallellt.

Array 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 paneler anslutna parallellt.

Steg 4: Förbered lasten

Jag lödde fastmotståndsmotstånden i serie och lämnade taggändarna långa, detta för att möjliggöra snabb justering av den fasta belastningen genom att flytta krokodilklämmorna.

Det variabla effektmotståndet är seriekopplat med de fasta motstånden.

Steg 5: Förberedelser

Vänta en dag med klar himmel, även det minsta molnet påverkar din ölkonsumtion.

Placera matrisen i solen, se till att inga delar skuggas.

Naturligtvis, om du bara har en enda panel görs samma mätningar för detta.

Obs: Molniga förhållanden påverkar i hög grad den uppnåbara produktionen, min gissning är att bättre paneler troligen påverkas mindre än de billiga jag har.

Öppna en öl och njut av livet en stund, ha en andra öl redo om det behövs.

Steg 6: Mät panelparametrar

Dessa steg är ganska viktiga, om du inte använder någon snygg självkalibrerande MPPT -kontroller, vilket jag inte är …

Kom igång med det

För varje solpaneluppsättning mäter jag parametrarna enligt nedan.

1. Anslut en DMM (inställd på likspänning) över matrisanslutningarna, mät och skriv ner spänningen (Voc). Voc = _V

2. Anslut sedan en DMM (inställd på likström 10A) mellan matrisanslutningarna, mät och skriv ner strömmen (Isc). Isc = _A

3. Gör några snabba mätningar för att bestämma ungefärlig MPP (Max Power Point).

3a. Anslut en DMM (likspänning) över matrisanslutningarna och en annan DMM (likström) i serie med belastningen.

3b. Skriv ner den uppmätta spänningen och strömmen medan du varierar belastningen.

3c. Genom att beräkna effekten för varje registrerad mätpunkt (P = V x I) kan vi snabbt bestämma den ungefärliga Max Power Point. Cirka MPP: _V

3d. Ett alternativt (snabbt och smutsigt) sätt att få ungefärlig MPP är att beräkna;

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

4. Välj lämpliga anslutningspunkter för de fasta motstånden, så att du kan fokusera mätning runt MPP (från 3c). Justera långsamt det variabla motståndet medan du skriver ner spänningar och strömmar.

Jag försöker sikta på 0,1V -hopp mellan mätningarna.

5. Upprepa effektberäkningen ovan och bestäm Vmpp och Impp (där maxeffekten är).

6. Kan vara intressant att se hur den uppmätta MPP jämförs med beräknad MPP;

Uppmätt MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. Man kan, för skojs skull, beräkna fyllningsfaktorn vid denna tidpunkt, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Steg 7: Justera MPPT -modulen för att passa dina behov

Ovanför valde vi vår önskade utspänning, detta tillsammans med parametrarna som härleds i 2.1 kommer att vara avgörande för korrekt justering av MPPT -modulen. Vi behöver också veta max laddningsström (Ichg) och vid vilken aktuell laddning anses vara klar (Idone).

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

Procedur:

1. Anslut en DMM till MPPT -utgången (inställd på likspänning)

2. Vrid CC- och CV-trimpotarna helt medsols, vrid MPPT-trimpotten helt moturs

3. Anslut en justerbar likspänningskälla till MPPT -ingången, sätt spänningen till noll innan du slår på.

4. Ställ in den justerbara likspänningskällan på Vmpp, vrid långsamt MPPT -trimpoten medurs tills utspänningen bara slutar öka.

5. Vrid CV-trimpoten motsols tills önskad Vout är inställd.

6. Kortslut utgången via en DMM (inställd på likström 10A). Vrid CC-trimpoten moturs tills önskad Ichg är inställd.

7. LED -trimpot justerar vid vilken ström LED -lampan kommer att ändra färg, standard är 0,1 x Ichg. För att justera, anslut en last som ger Idone, vrid LED -trimpot tills lysdioden ändrar färg.

Obs: Ingenting kommer faktiskt att hända förutom att LED -lampan ändrar färg.

8. MPPT -modulen är nu justerad och klar för användning.

Steg 8: Gå igenom, My Array 1

Specifikationer:

Panel: CNC145x145-6, 4 paneler i serie.

Mått: 145x145x3mm

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

1. Samla de saker som behövs.

2. Schottky -dioder och panelanslutningar är redan på plats.

3. Mätinställning enligt bilden.

4. Jag börjar mäta Voc och Isc.

5. Därefter krånglar jag lite med belastningen för att få en ungefärlig MPP.

6. Jag omkonfigurerar mina fasta motstånd så att jag kan fokusera mina mätningar kring MPP, jag gjorde två serier för att försöka hitta exakt MPP.

Resultat:

Voc: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20,0V / Impp: 290mA

Beräknat Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8W

Bara för skojs skull och jämförelse: Beräknad MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

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

Tyvärr verkar jag ha felplacerat Excel -arbetsbladet jag använde, så inga grafer eller inspelade serier för denna panelmatris.

MPPT -moduljustering:

Därefter är MPPT -modulens justeringar.

När jag valde Vout bestämde jag mig för att jag antingen kan förstärka ett 12V Li-Ion-batteri eller ansluta utgången till en 5V/2A USB-laddningsmodul (ingång 7,5-28VDC).

MPPT -modulen justerades med följande parametrar:

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

1. Jag”återställer” trimpots enligt beskrivningen, ansluter mina DMM och ställer in min justerbara likspänningskälla till Vin = 20,0V

2. Jag justerar MPPT -trimpot tills utspänningen bara slutar stiga, sedan använder jag CV -trimpoten för att ställa in utspänningen till Vchg = 12,3V

3. Kortslutning av utgången via en DMM (inställd på likström 10A) Jag justerar CC-trimpoten till Ichg = 600mA

4. Ansluter min motståndsbelastning Jag justerar belastningen tills jag får utström = Idone = 100mA, justerar sedan LED -trimpoten så att lysdioden bara ändrar färg.

5. Varierande belastning bekräftar att lysdioden ändrar färg som avsett. GJORT!

Steg 9: Resultat - My Array 2

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 6 paneler i parallell.

Mått: 170x170x3mm

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

Resultat:

Voc: 20,2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Beräknat Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8W

Panelsystemet levererar lätt mindre än hälften av märkeffekten.

MPPT -justeringar:

MPPT -modulen justerades med följande parametrar:

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

Steg 10: Resultat - My Array 3

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler i parallell.

Mått: 170x170x3mm

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

Resultat:

Voc: 20,5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Beräknat Pmpp: Vmpp x Impp = 8.1W

Panelsystemet levererar lätt mindre än hälften av märkeffekten.

MPPT -justeringar:

MPPT -modulen justerades med följande parametrar:

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

Steg 11: Resultat - My Array 3 (grumlig dag)

Specifikationer:

Panel: CNC170x170-18, 4 paneler i parallell.

Mått: 170x170x3mm

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

Resultat:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Beräknat Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37W

Samma array och setup som använts i föregående steg, men med klart olika resultat.

Jämfört med uppnått effekt på en solig dag är det helt klart att dessa paneler inte kommer att vara till stor nytta under grumliga förhållanden.