Solarpanel-Array mit chinesischem MPPT-Modul - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Eine kurze Beschreibung meiner Einstellung zur Herstellung von Solarmodulen, die gut funktionieren, und zwar ziemlich billig …

Ich übernehme absolut keine Garantie für den Inhalt, es könnte nur das Geschwafel eines Verrückten sein, tatsächlich vermute ich stark, dass es sich um…

Einige Bilder wurden online gefunden und können als frei verwendet werden. Wenn Sie ein urheberrechtlich geschütztes Bild finden, senden Sie mir eine Nachricht.

Die Nennwerte von Solarmodulen sind nur als grober Anhaltspunkt zu verstehen, die veröffentlichten Spezifikationen sind das, was unter Laborbedingungen mit bestimmten Lichtquellen usw. erreichbar ist. In der Praxis ist es nicht möglich, diese Leistung unter realistischen Bedingungen zu erzielen. Sie geben jedoch einen Ausgangspunkt bei der Entscheidung, was zu bekommen ist. Soweit ich festgestellt habe, sind Spezifikationen nur innerhalb eines Herstellerportfolios vergleichbar, ein Vergleich zwischen verschiedenen Herstellern ist bestenfalls eine Chance.

Günstige Solarpanel-Reglermodule finden Sie bei eBay, AliExpress oder ähnlichen Seiten. Obwohl sie recht unterschiedlich sind, behaupten sie alle, perfekt zur Optimierung der Leistung von Solarmodulen zu funktionieren. Leider sagen nicht alle die Wahrheit.

Als ich vor ein paar Jahren meine ersten Solarpanel-Arrays gebaut habe, musste ich ziemlich viele Informationen sichten, um endlich zu verstehen, was ich heute für die Wahrheit halte. Natürlich kann eine kontinuierliche Entwicklung dazu führen, dass morgen etwas vollständig wahr ist.

Grundsätzlich besteht die Wahl zwischen PWM- und MPPT-Reglern, und für Solarmodule ist MPPT der richtige Weg.

Ein MPPT-Regler versucht, das Solarpanel dort zu verwenden, wo das Panel die meiste Leistung liefert, MPPT = Max Power Point Tracking. Jede andere Art von Regler führt zu einer geringeren Effizienz, da das Panel möglicherweise nicht sein volles Potenzial ausschöpft. Dies gilt unabhängig davon, ob Sie billige chinesische Panels oder etwas anderes verwenden.

Der billige chinesische MPPT-Regler, den ich verwende, ist sehr einfach, Sie stellen die MPP-Spannung ein und der Regler versucht, sie dort zu halten. Fortgeschrittenere Regulierungsbehörden werden regelmäßig einen „Sweep“durchführen, um den MPP zu finden (wo die Kurve flach ist). Die billigen sind für einfache Projekte in Ordnung, aber wenn Sie jedes bisschen Saft aus Ihren Platten pressen möchten, können Sie nicht sparen – und als zusätzlichen Bonus können Sie einfach alles zusammenbauen, ohne diese „Anleitung“zu lesen…

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Ressourcen

Weiter unten mache ich einen kurzen Rundgang durch die Schritte, die ich gemacht habe, irgendwie wie ein Turorial.

Sie benötigen Folgendes.

- Solarpanel(s) (ich verwende ein paar billige chinesische Panels von Ali, die in Arrays verbunden sind)

- MPPT-Modul (ich verwende billige chinesische Module von Ali)

- Schottky-Dioden (1 pro Solarpanel)

- Leistungswiderstände, feste Werte (ich verwende eine Mischung aus 10, 33, 47, 120, 330 Ohm, Nennwert 3/4/5/9/10W)

- Variabler Leistungswiderstand (ich verwende einen 100 Ohm / 2A Gleitwiderstand)

- DMMs, ich empfehle 2, eines zum Messen von DC-Spannung und eines zum Messen von DC-Strom

- Einstellbare Gleichspannungsquelle

- Kabel

- Bier, kann bei gutem Wetter einiges brauchen

Schritt 2: Bestimmen Sie den Verwendungszweck

Was ist der Verwendungszweck für Ihr(e) Solarpanel(s)?

Wie hoch ist die gewünschte Ausgangsspannung des MPPT-Moduls?

In meinem Fall habe ich ein paar ziemlich ähnliche Verwendungen.

Array 1 - Tragbares Handy-Ladegerät zum Wandern und Scouten (Zielspannung 12,3 V)

Array 2 - Aufladen des Trolling-Motor-Akkus für ein kleines (12 Fuß) Ruderboot (Zielspannung 13,6 V)

Array 3 - Aufladen der Starterbatterie für ein kleines (15ft) Motorboot (Zielspannung 13,6V)

Schritt 3: Verbinden Sie Sonnenkollektoren in Arrays

Abhängig von Ihrer Verwendung kann es erforderlich sein, das Panel in Reihe oder parallel zu schalten, möglicherweise sogar in Kombinationen davon, um die erforderlichen Volt / Ampere zu erreichen.

Ich beginne mit dem Löten der Schottky-Dioden und dann der Verbindungskabel zwischen den Panels, um Arrays zu bilden. Die Schottky-Dioden sind notwendig, da sich die Panels leicht unterscheiden und ich keine Energie verschwenden möchte, indem ich die Panels rückwärts füttere.

Array 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 Paneele in Reihe geschaltet.

Array 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 Paneele parallel geschaltet.

Array 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 Paneele parallel geschaltet.

Schritt 4: Bereiten Sie die Ladung vor

Ich lötete die festen Leistungswiderstände in Reihe und ließ die Tag-Enden lang, um eine schnelle Anpassung der festen Last durch Verschieben der Krokodilklemmen zu ermöglichen.

Der variable Leistungswiderstand ist mit den Festwiderständen in Reihe geschaltet.

Schritt 5: Vorbereitungen

Warten Sie einen Tag mit klarem Himmel ab, selbst die kleinste Wolke wird Ihren Bierkonsum beeinträchtigen.

Stellen Sie das Array in die Sonne und stellen Sie sicher, dass keine Teile beschattet werden.

Wenn Sie nur ein einzelnes Panel haben, werden dafür natürlich die gleichen Messungen durchgeführt.

Hinweis: Bewölkte Bedingungen wirken sich stark auf die erreichbare Leistung aus. Ich vermute, dass bessere Panels wahrscheinlich weniger betroffen sind als die billigen, die ich habe.

Öffnen Sie ein Bier und genießen Sie das Leben für einen Moment, halten Sie bei Bedarf ein zweites Bier bereit.

Schritt 6: Panel-Parameter messen

Diese Schritte sind ziemlich wichtig, es sei denn, Sie verwenden einen ausgefallenen selbstkalibrierenden MPPT-Controller, den ich nicht …

Mach weiter

Für jedes Solarpanel-Array messe ich die Parameter wie unten beschrieben.

1. Schließen Sie ein DMM (auf Gleichspannung eingestellt) an die Array-Anschlüsse an, messen und notieren Sie die Spannung (Voc). Voc = _V

2. Als nächstes ein DMM (eingestellt auf DC 10A) zwischen den Array-Anschlüssen anschließen, den Strom (Isc) messen und notieren. Isc = _A

3. Führen Sie einige schnelle Messungen durch, um den ungefähren MPP (Max Power Point) zu bestimmen.

3a. Verbinden Sie ein DMM (Gleichspannung) über die Array-Anschlüsse und ein weiteres DMM (Gleichstrom) in Reihe mit der Last.

3b. Notieren Sie die gemessene Spannung und den gemessenen Strom, während Sie die Last variieren.

3c. Durch Berechnung der Leistung für jeden registrierten Messpunkt (P = V x I) können wir schnell den ungefähren Max Power Point bestimmen. Ungefährer MPP: _V

3d. Eine alternative (schnelle und schmutzige) Möglichkeit, den ungefähren MPP zu erhalten, ist die Berechnung;

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

4. Wählen Sie geeignete Anschlusspunkte für die Festwiderstände, um die Messung um den MPP herum zu fokussieren (ab 3c). Stellen Sie den variablen Widerstand langsam ein, während Sie die Spannungen und Ströme aufschreiben.

Ich versuche, zwischen den Messungen 0,1-V-Sprünge anzustreben.

5. Wiederholen Sie die obige Leistungsberechnung und bestimmen Sie Vmpp und Impp (wobei Max Power ist).

6. Es könnte interessant sein zu sehen, wie der gemessene MPP im Vergleich zum berechneten MPP abschneidet;

Gemessener MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. Man kann an dieser Stelle nur zum Spaß den Füllfaktor berechnen, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Schritt 7: Passen Sie das MPPT-Modul an Ihre Bedürfnisse an

Oben haben wir unsere gewünschte Ausgangsspannung ausgewählt, die zusammen mit den in 2.1 abgeleiteten Parametern für die korrekte Einstellung des MPPT-Moduls von entscheidender Bedeutung ist. Wir müssen auch den maximalen Ladestrom (Ichg) kennen und wissen, bei welchem Strom der Ladevorgang als abgeschlossen gilt (Idone).

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

Verfahren:

1. Schließen Sie ein DMM an den MPPT-Ausgang an (auf DC-Spannung eingestellt)

2. Drehen Sie die Trimpotis CC und CV ganz im Uhrzeigersinn, drehen Sie das MPPT-Trimmpotentiometer ganz gegen den Uhrzeigersinn

3. Schließen Sie eine einstellbare Gleichspannungsquelle an den MPPT-Eingang an, stellen Sie die Spannung vor dem Einschalten auf Null.

4. Stellen Sie die einstellbare Gleichspannungsquelle auf Vmpp ein, drehen Sie das MPPT-Trimmpotentiometer langsam im Uhrzeigersinn, bis die Ausgangsspannung gerade aufhört zu steigen.

5. Drehen Sie das CV-Trimmpotentiometer gegen den Uhrzeigersinn, bis der gewünschte Vout eingestellt ist.

6. Schließen Sie den Ausgang über ein DMM kurz (eingestellt auf Gleichstrom 10A). Drehen Sie das CC-Trimmpotentiometer gegen den Uhrzeigersinn, bis das gewünschte Ichg eingestellt ist.

7. LED-Trimmpotentiometer stellt ein, bei welchem Strom die LED die Farbe ändert, der Standardwert ist 0,1 x Ichg. Schließen Sie zum Einstellen eine Last an, die Idone liefert, und drehen Sie den LED-Trimpot, bis die LED die Farbe ändert.

Hinweis: Außer dem Farbwechsel der LED passiert eigentlich nichts.

8. Das MPPT-Modul ist nun eingestellt und einsatzbereit.

Schritt 8: Walk-through, My Array 1

Spezifikationen:

Panel: CNC145x145-6, 4 Panels in Serie.

Abmessungen: 145x145x3mm

Bewertungen: 6V / 3W pro Panel. 4 Platten: 24V / 12W

1. Sammeln Sie die benötigten Sachen.

2. Schottky-Dioden und Panel-Anschlüsse sind bereits vorhanden.

3. Messaufbau wie abgebildet.

4. Ich beginne mit der Messung von Voc und Isc.

5. Als nächstes spiele ich ein bisschen mit der Last herum, um einen ungefähren MPP zu erhalten.

6. Ich rekonfiguriere meine Festwiderstände, damit ich meine Messungen auf MPP konzentrieren kann. Ich habe zwei Serien durchgeführt, um zu versuchen, den genauen MPP zu lokalisieren.

Ergebnisse:

Voc: 25,9 V / Isc: 325 mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Berechnetes Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8 W

Nur zum Spaß und zum Vergleich: Berechneter MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 V, Impp = Isc x 0,9 = 292 mA

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

Leider scheine ich das verwendete Excel-Arbeitsblatt verlegt zu haben, daher keine Grafiken oder aufgezeichneten Serien für dieses Panel-Array.

Anpassung des MPPT-Moduls:

Als nächstes folgt die Anpassung des MPPT-Moduls.

Bei der Auswahl von Vout habe ich beschlossen, dass ich entweder einen 12V Li-Ion-Akku aufladen oder den Ausgang an ein 5V/2A USB-Lademodul (Eingang 7,5-28VDC) anschließen kann.

Das MPPT-Modul wurde mit folgenden Parametern angepasst:

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

1. Ich „setze“die Trimpotis wie beschrieben zurück, schließe meine DMMs an und stelle meine einstellbare DC-Spannungsquelle auf Vin = 20,0 V

2. Ich passe das MPPT-Trimmpotentiometer an, bis die Ausgangsspannung gerade aufhört zu steigen, als nächstes verwende ich das CV-Trimmpotentiometer, um die Ausgangsspannung auf Vchg = 12,3 V. einzustellen

3. Kurzschließen des Ausgangs über ein DMM (eingestellt auf Gleichstrom 10A) Ich stelle den CC-Trimpot auf Ichg = 600mA. ein

4. Anschließen meiner Widerstandslast stelle ich die Last ein, bis ich Ausgangsstrom = Idone = 100mA bekomme, als nächstes stelle ich den LED-Trimpot so ein, dass die LED nur die Farbe ändert.

5. Das Variieren der Last bestätigt, dass die LED die Farbe wie beabsichtigt ändert. GETAN!

Schritt 9: Ergebnisse - Mein Array 2

Spezifikationen:

Panel: CNC170x170-18, 6 Panels parallel.

Abmessungen: 170x170x3mm

Bewertungen: 18V / 4,5W pro Panel. 6 Platten: 18V / 27W

Ergebnisse:

Voc: 20,2 V / Isc: 838 mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Berechnetes Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8 W

Das Panel-Array liefert etwas weniger als die Hälfte der Nennleistung.

MPPT-Anpassungen:

Das MPPT-Modul wurde mit folgenden Parametern angepasst:

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

Schritt 10: Ergebnisse - Mein Array 3

Spezifikationen:

Panel: CNC170x170-18, 4 Panels parallel.

Abmessungen: 170x170x3mm

Bewertungen: 18V / 4,5W pro Panel. 4 Platten: 18V / 18W

Ergebnisse:

Voc: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Berechnetes Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1 W

Das Panel-Array liefert etwas weniger als die Hälfte der Nennleistung.

MPPT-Anpassungen:

Das MPPT-Modul wurde mit folgenden Parametern angepasst:

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

Schritt 11: Ergebnisse - My Array 3 (bewölkter Tag)

Spezifikationen:

Panel: CNC170x170-18, 4 Panels parallel.

Abmessungen: 170x170x3mm

Bewertungen: 18V / 4,5W pro Panel. 4 Platten: 18V / 18W

Ergebnisse:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Berechnetes Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37 W

Gleiches Array und Setup wie im vorherigen Schritt, aber mit deutlich anderen Ergebnissen.

Im Vergleich zur erreichten Leistung an einem sonnigen Tag ist es ziemlich klar, dass diese Panels bei bewölkten Bedingungen nicht viel nützen werden.