Kio estas MPPT?

Do jen amuza afero, kiu okazis lastan mardon. Mi trinkis kafon kun Dave de nia aĉeta teamo (vi scias, la ulo, kiu ĉiam plendas pri provizantaj plumbotempoj), kaj li demandis min: "Kio estas ĉio ĉi pri MPPT, pri kiu vi daŭrigas en la R&D-renkontiĝoj?"

Justa demando, vere. Ni ĵetas ĉi tiujn akronimojn kiel konfetojn ĉe geedziĝo, sed plej multaj homoj ekster la inĝenieristiko-veziko tute ne scias, pri kio ni parolas.

MPPT signifas Maksimuma Potenco-Spurado. Kaj ne, malgraŭ tio, kiel iuj vendaj broŝuroj sonas, ĝi ne estas ia magia nigra skatolo, kiu nur "plibonigas viajn sunpanelojn." Ĝi fakte estas sufiĉe simpla post kiam vi preterpasas la timigan nomon.

Ĝuste, do imagu ĉi tion. Vi havas sunpanelon sidantan sur via tegmento. Ŝajnas sufiĉe simpla - sunlumo trafas ĝin, elektro eliras, laboro farita. Krom tio ne estas tiel simpla, ĉu?

Sunpaneloj estas strangaj. Ili ne nur donas al vi konstantan kvanton da potenco sendepende de tio, kion vi faras kun ili. La tensio kaj fluo ili produktas ŝanĝojn surbaze de kia ŝarĝo vi konektas al ili, kaj jen la piedbato: ekzistas nur UNU specifa kombinaĵo de tensio kaj kurento kie vi ricevas la maksimuman eblan potencon el tiu panelo.

Ni nomas ĉi tion la Maksimuma Potenco, aŭ MPP. Alloga nomo, mi scias.

Nun, ĉi tiu punkto moviĝas ĉirkaŭe konstante. Nubo pasas supre? MPP moviĝas. Ŝanĝoj de temperaturo? MPP moviĝas. Panelo fariĝas iom polva? Vi divenis, MPP moviĝas. Estas kiel provi trafi moviĝantan celon dum okulkovro.

Jen kion Sarah (nia gvida sistemdezajnisto – brila virino, terura gusto pri kafo) priskribis al kliento lastan monaton: "Imagu, ke vi provas plenigi sitelon per akvo, sed la kranpremo daŭre ŝanĝiĝas, kaj vi devas konstante ĝustigi kiom longe vi malfermas la valvon por akiri la plej bonan flukvanton." Ne perfekta, sed ĝi komprenis.

Antaŭ ol MPPT iĝis la normo – ni parolas ĉi tie meze de la 1990-aj jaroj – plej multaj sunaj instalaĵoj uzis tion, kion ni nomas PWM-regiloj. PWM signifas Pulse Width Modulation, kiu estas nur eleganta maniero diri, ke ili ŝaltas kaj malŝaltas la konekton inter via panelo kaj kuirilaro tre rapide por kontroli ŝargadon.

La problemo? PWM-regiloj esence tiras vian panelan tension malsupren por kongrui kun via bateria tensio. Do se vi havas 36V sunpanelon kaj 12V baterio, vi nur... forĵetas grandegan pecon de tiu tensio. Estas kiel aĉeti sportaŭton kaj veturigi ĝin nur en la unua rapido. Certe, ĝi funkcias, sed kio estas la sanga punkto?

Mi fakte ankoraŭ havas unu el ĉi tiuj antikvaj PWM-unuoj sidantaj en mia garaĝo de projekto, kiun ni faris en 2009. Ĝi estas bela paperpezilo nun.

MPPT

MPPT-regilo estas fundamente malsama. Anstataŭ nur malŝarĝi vian panelan tension ĝis baterionivelo, ĝi uzas DC-DC-konvertilon (pensu ĝin kiel elektronikan ilarkeston) por efektive konverti tiun pli altan tension en pli da fluo ĉe la pli malalta bateria tensio.

Jen la fizika peceto, sed mi promesas mallonge: Potenco=Tensio × Kurento. Do se vi havas 36V ĉe 3A de via panelo (108W), la MPPT-regilo povas transformi tion en proksimume 12V ĉe 9A (ankaŭ 108W, minus iujn perdojn). Vi ricevas la SAMAN potencon, nur en malsama formo, kiun via baterio povas efektive uzi.

Sed atendu, estas pli! (Mi spektis tro multajn reklamojn)

La MPPT-regilo ne nur faras ĉi tiun konvertiĝon unufoje kaj nomas ĝin tage. Ĝi konstante mezuras la produktaĵon de la panelo, ĝustigas la ŝarĝon kiun ĝi prezentas al la panelo, mezuras denove kaj daŭre ĝustigas por trovi tiun dolĉan punkton - la Maksimuma Potenco - kie ĝi ĉerpas la plej absolutan potencon ebla de via panelo en ajna momento.

Ĝi faras ĉi tiun dancon dekduojn da fojoj en sekundo. La tutan tagon, ĉiutage.

Nun jen kie ĝi fariĝas interesa, kaj kie kompanioj kiel la nia pasigas tro multe da tempo kverelante en teknikaj reviziaj kunvenoj.

Estas multaj malsamaj algoritmoj por spuri la MPP:

Perturni kaj Observu (P&O)– Ĉi tiu estas la malnova fidinda. La regilo puŝas la operaciumon en unu direkto, kontrolas ĉu potenco supreniris aŭ malsupren, tiam denove puŝas laŭe. Simpla, efika, sed povas oscili ĉirkaŭ la MPP kiel ebrio provanta trovi serurtruon. Ni uzas ĉi tion en nia Model S-150-serio ĉar ĝi estas pruvita kaj malmultekosta por efektivigi.

Pliiga Konduktado– Pli matematike eleganta, supozeble pli preciza. En realeco? Mi neniam vidis ĝin funkcii ege pli bone ol P&O en realaj-mondaj kondiĉoj, malgraŭ tio, kion asertas la akademiaj artikoloj. Ni provis ambaŭ-al-flanke-tri monatojn lastan someron (junio ĝis aŭgusto 2022), kaj la diferenco en energia rikolto estis malpli ol 2%. Ne valoras la ekstra prilaborado por plej multaj aplikoj.

Frakcia Malferma Cirkvito Tensio– Konjektas laŭ la malferma-cirkvita tensio de la panelo. Rapida sed malpli preciza. Kelkaj el la malmultekostaj ĉinaj unuoj uzas ĉi tion, kaj vi povas konstati - ili estas taŭgaj sed ne bonegaj.

Tiam vi havas ĉiujn luksajn pli novajn metodojn - neŭralaj retoj, neklara logiko, glita reĝimo. Kaj rigardu, mi certas, ke ili havas sian lokon en esploraj laboratorioj kaj niĉaj aplikoj, sed por 95% de instalaĵoj? P&O faras la laboron bone.

Tom de nia merkatika fako daŭre puŝas nin efektivigi "AI-powered MPPT" por la zumfaktoro. Ni daŭre diras al li, ke neŭralaj retoj ne havas sencon por ĉi tiu aplikaĵo kaj nur aldonus koston kaj kompleksecon sen vera profito. Ĉi tiu argumento daŭras ekde oktobro. Sendu helpon.

MPPT

"Sed kiom pli bona ESTAS?" – Ĉiu. Unuopa. Kliento. Renkontiĝo.

Bone, jen kelkaj realaj nombroj de kampaj testoj, kiujn ni faris dum 2022:

En niaj instalaĵoj en suda Hispanio (regiono Málaga, se vi estas scivolema), ni vidis:

MPPT vs PWM: 25-30% pli da energio rikoltita averaĝe

Plej bona plibonigo: 45% (ĉi tio estis en decembro kun parta ombrado)

Plej malbona plibonigo: 15% (meze-somero, klaraj tagoj, kiam eĉ PWM funkcias relative bone)

La plibonigo estas plej granda kiam:

Via panela tensio estas multe pli alta ol bateria tensio

Vi havas partan ombrigon

Temperaturo multe varias

Vi havas miskongruajn panelojn en la tabelo

Ĝi estas plej malgranda kiam ĉio estas ideala - kio esence neniam estas en la reala mondo.

Mi ne tedos vin per plena cirkvitodiagramo, sed jen la baza topologio:

Plej multaj MPPT-regiloj uzas buk-konvertilon (paŝi-malsupren), boost-konvertilon (paŝi-supren), aŭ buk-boost-konvertilon (povas fari ambaŭ) kiel sian potencon. Ni kutime iras kun buk topologio ĉar la plej multaj sunaj paneloj estas pli alta tensio ol la kuirilaroj, kiujn ili ŝargas.

La kontrolsekcio kutime havas:

Mikroregilo (ni uzas STM32-serion en nia supera linio)

Sensiloj de tensio kaj kurento

Temperatursensiloj (por la panelo, baterio kaj regilo mem)

Ia uzantinterfaco (LCD-ekrano, Bluetooth, kio ajn)

Tio vere estas. La magio estas ĉio en la programaro - la algoritmo, kiu decidas kiel ĝustigi la operacian punkton.

Nia nova Modelo X-300, kiun ni lanĉos venontmonate (oficiala anonco ĉe la SolarTech Expo en Amsterdamo la 8-an de marto – venu saluti se vi estas tie!) uzas dukernan procesoron por ke ni povu funkcii sekurecan monitoradon sendepende de la algoritmo MPPT. Iom troa? Eble. Sed post tiu okazaĵo kun la unuo de la konkuranto ekbrulis en Aŭstralio pasintjare (ne nomos nomojn, sed vi verŝajne aŭdis pri ĝi), ni ne riskas.

"MPPT donas al vi pli da potenco de viaj paneloj"– Ne. Via panelo produktas tion, kion ĝi produktas surbaze de sunlumo. MPPT nur certigas, ke vi UZAS ĉion el tiu disponebla potenco anstataŭ malŝpari ĝin.

"Vi ne bezonas MPPT kun malgrandaj sistemoj"– Rubo. Eĉ malgranda sistemo profitas. Certe, la absoluta energigajno estas pli malgranda, sed procente-saĝe estas la sama.

"MPPT estas nur por krad-ligaj sistemoj"– Ankaŭ malĝusta. Funkcias bonege por kuirilaro, kiu estas fakte kie ni vidas la plej multajn el niaj vendoj.

"Ĉiuj MPPT-regiloj estas esence la samaj"– Ha! Diru tion al la inĝenierista teamo. Ni pasigas monatojn optimumigante efikecon, termikan administradon, fidindecon. Sed mi konfesos, al la meza uzanto, 50 £ ĉina unuo kaj nia 400 £ regilo povusŝajnassimilaj. Ĝis la malmultekosta malsukcesas post ses monatoj, tio estas.

Rigardu, mi devas vendi al vi niajn produktojn, sed mi estu honesta (ne diru al mia estro, ke mi diris ĉi tion):

Se vi havas tre malgrandan sistemon (sub 50W), mallongan kablon, via panela tensio proksime kongruas kun via bateria tensio, kaj vi havas streĉan buĝeton - PWM povus esti bona. Vi lasos iom da energio sur la tablo, sed foje tio estas akceptebla interŝanĝo-.

Ni havis klienton pasintjare, kiu volis funkciigi malgrandan veterstacion en la Skotaj Altebenaĵoj. 20W-panelo, 12V baterio, 30 £ buĝeto. Mi rekomendis malmultekostan PWM-regilon. Li aĉetis nian MPPT-unuon ĉiuokaze ĉar "li volis la plej bonan." Sufiĉe ĝuste, ĝi estas lia mono, sed la ROI pri tiu decido verŝajne neniam estas.

Kien ĉi tiu teknologio iras? Nu, ni vidas kelkajn tendencojn:

Distribuita MPPT- Anstataŭ unu granda regilo por la tuta aro, pli malgrandaj optimumigiloj sur ĉiu panelo. Pli bona por ombrigi, sed aldonas koston kaj kompleksecon. Ni nuntempe testas ĉi tiujn en pilota projekto en Norvegio.

Nuba konektebleco– Ĉiuj volas, ke sia suna regilo parolu kun sia inteligenta telefono. Certe, kial ne. Nia aplikaĵo estas fakte sufiĉe deca, eĉ se mi mem diras tion. Vi povas vidi realan-agadon, historiajn datumojn, kaj ĝi atentigos vin se io estas malĝusta. Ni ĵetis ĝisdatigon pasintsemajne, kiu riparas la baterian staton-de-ŝarga takso - ĝi estis antaŭ 5% tro optimisma.

Pli bonaj algoritmoj– Jen mia persona obsedo. Mi laboris pri prognoza algoritmo, kiu uzas veterprognozajn datumojn por antaŭ-alĝustigi la spurajn parametrojn. Ĉu ĝi funkcias? Kelkfoje. Ĉu valoras la penon? Ĵurio ankoraŭ estas ekstere.

MPPT

Faras tion sufiĉe longe por scii la oftajn erarojn:

Dimensigu ĝin ĝuste– Ne aĉetu 60A MPPT-regilon por 10A panelo. Estas malŝparema. Egale, ne malgrandigu ĝin pensante, ke vi ŝparos monon. Vi nur difektos ĝin kiam vi neeviteble aldonos pliajn panelojn poste.

Tenu ĝin malvarmeta– Ĉi tiuj aferoj generas varmon. Ne muntu ĝin en sigelita skatolo en rekta sunlumo. Jes, homoj efektive faras ĉi tion. Ne, mi ne komprenas kial.

Bateria temperatursensilo– Uzu ĝin! Ŝarga tensio devus esti temperaturo-kompensita. Ĉambra temperaturo kaj la mezo de Saharo postulas malsamajn tensiojn.

Kablo grandeco– Ni ricevas TIOM multajn vokojn pri regiloj ne taŭge funkcias, kaj preskaŭ ĉiam estas subgrandaj kabloj kaŭzantaj tensiofalon. Uzu la sangan kablan grandecon kalkulilon en nia retejo.

Agordoj gravas– La defaŭltaj agordoj estas konservativaj. Legu la manlibron (mi scias, ŝoka sugesto) kaj agordu ĝin por via specifa bateria tipo.

Do, kio estas MPPT? Ĝi estas esence inteligenta elektronika matchmaker, kiu certigas, ke via suna panelo kaj kuirilaro funkcias kune kiel eble plej efike, konstante adaptiĝante al ŝanĝantaj kondiĉoj por elpremi ĉiun eblan vaton el via aranĝo.

Ĉu ĝi valoras? Por plej multaj instalaĵoj, absolute. La kromkosto de MPPT-regilo super PWM pagas sin per pliigita energirikolto ene de unu aŭ du jaroj.

Ĉu ni estas partiaj ĉar ni vendas ilin? Certe. Sed ni ankaŭ kredas je ili, alie ni ne pasigus la lastajn 15 jarojn rafinante la teknologion kaj konstrui verŝajne iujn el la plej bonaj MPPT-regiloj sur la merkato. (Kaj jes, mi scias, ke ĉiu kompanio diras tion, sed la nia efektive estas. Batalu min.)

Ĉiuokaze, se vi havas demandojn, faligu ilin en la komentojn aŭ pafu al mi retpoŝton. Aŭ pli bone, kaptu min ĉe la Amsterdama ekspozicio en marto. Mi estos tiu, kiu trinkos tro da kafo kaj klarigos MPPT al iu ajn, kiu aŭskultos.

Ho, kaj rapida ŝtopilo - parigu vian MPPT kunjona litiobateriose vi povas. La rapida ŝarĝa karakterizaĵo fakte lasas la regilon funkcii ĝuste dum mallongaj vintraj tagoj. Ni testas ĉi tiun kombinaĵon ekde la pasinta jaro kaj la efikecgajnoj estas honeste menciindaj.