MPPT ni nini?

Kwa hivyo hapa kuna jambo la kuchekesha lililotokea Jumanne iliyopita. Nilikuwa nikinywa kahawa na Dave kutoka kwa timu yetu ya ununuzi (unajua, mtu ambaye hulalamika kila mara kuhusu nyakati za kuongoza wasambazaji), na akaniuliza: "Ni mambo gani haya yote ya MPPT unayoendelea kuyahusu katika mikutano ya R&D?"

Swali la haki, kweli. Tunatupa vifupisho hivi kama vile confetti kwenye harusi, lakini watu wengi walio nje ya kiputo cha uhandisi hawajui kabisa kile tunachozungumzia.

MPPT inasimamia Ufuatiliaji wa Pointi za Nguvu za Juu. Na hapana, licha ya kile ambacho baadhi ya vipeperushi vya mauzo huifanya isikike, sio sanduku nyeusi la kichawi ambalo "hufanya tu paneli zako za jua bora." Kwa kweli ni moja kwa moja mara tu unapopita jina la kutisha.

Kweli, kwa hivyo piga picha hii. Una paneli ya jua iliyoketi kwenye paa lako. Inaonekana rahisi kutosha - jua huipiga, umeme hutoka, kazi imefanywa. Ila sio rahisi sana, sivyo?

Paneli za jua ni za kushangaza. Hawakupi tu nguvu nyingi bila kujali unafanya nini nao. Voltage na sasa wanayozalisha hubadilika kulingana na mzigo gani unaounganisha kwao, na hapa kuna kicker: kuna mchanganyiko MMOJA tu wa voltage na sasa ambapo unapata nguvu ya juu iwezekanavyo kutoka kwa paneli hiyo.

Tunaita hii Maximum Power Point, au MPP. Jina la kuvutia, najua.

Sasa, hatua hii inazunguka kila wakati. Wingu hupita juu? Hatua za MPP. Mabadiliko ya joto? Hatua za MPP. Paneli hupata vumbi kidogo? Umekisia, MPP inahama. Ni kama kujaribu kugonga shabaha inayosonga ukiwa umefumba macho.

Hivi ndivyo Sarah (mbuni wetu wa mfumo mkuu - mwanamke mwenye kipaji, ladha mbaya ya kahawa) alielezea kwa mteja mwezi uliopita: "Fikiria unajaribu kujaza ndoo na maji, lakini shinikizo la bomba linaendelea kubadilika, na unahitaji kurekebisha mara kwa mara jinsi unavyofungua valve ili kupata kiwango bora cha mtiririko." Sio kamili, lakini ilipata uhakika.

Kabla ya MPPT kuwa kiwango - tunazungumza katikati ya miaka ya 1990 hapa - usakinishaji mwingi wa jua ulitumia kile tunachokiita vidhibiti vya PWM. PWM inawakilisha Urekebishaji wa Upana wa Pulse, ambayo ni njia ya dhana tu ya kusema wanawasha na kuzima muunganisho kati ya paneli yako na betri kwa haraka sana ili kudhibiti uchaji.

Tatizo? Vidhibiti vya PWM kimsingi huvuta voltage ya paneli yako chini ili kuendana na volti ya betri yako. Kwa hivyo ikiwa una paneli ya jua ya 36V na betri ya 12V, unatupa tu sehemu kubwa ya voltage hiyo. Ni kama kununua gari la michezo na kuliendesha kwa gia ya kwanza pekee. Hakika, inafanya kazi, lakini ni nini hatua ya umwagaji damu?

Kwa kweli bado nina moja ya vitengo hivi vya zamani vya PWM vilivyoketi kwenye karakana yangu kutoka kwa mradi tuliofanya mnamo 2009. Ni uzani mzuri wa karatasi sasa.

MPPT

Kidhibiti cha MPPT kimsingi ni tofauti. Badala ya kutupa tu volteji ya paneli yako hadi kiwango cha betri, hutumia kibadilishaji cha DC-DC (kifikirie kama kisanduku cha gia za kielektroniki) ili kubadilisha volteji ya juu kuwa ya sasa zaidi katika volti ya chini ya betri.

Hii hapa ni sehemu ya fizikia, lakini ninaahidi kuieleza kwa ufupi: Nguvu=Voltage × Current. Kwa hivyo ikiwa una 36V kwa 3A kutoka kwa paneli yako (108W), kidhibiti cha MPPT kinaweza kubadilisha hiyo kuwa takriban 12V kwa 9A (pia 108W, kuondoa hasara kadhaa). Unapata nishati SAME, kwa njia tofauti tu ambayo betri yako inaweza kutumia.

Lakini subiri, kuna zaidi! (Nimekuwa nikitazama habari nyingi sana)

Kidhibiti cha MPPT hakifanyi ubadilishaji huu mara moja tu na kuiita siku. Hupima matokeo ya kidirisha kila mara, hurekebisha mzigo unaowasilisha kwenye kidirisha, hupima tena, na huendelea kurekebisha ili kupata sehemu hiyo tamu - Kiwango cha Juu cha Nguvu ya Nguvu - ambapo inatoa nguvu nyingi kabisa iwezekanayo kutoka kwa kidirisha chako wakati wowote.

Inafanya ngoma hii mara kadhaa kwa sekunde. Siku nzima, kila siku.

Sasa hapa ndipo inapopendeza, na ambapo makampuni kama yetu hutumia muda mwingi sana kubishana katika mikutano ya ukaguzi wa kiufundi.

Kuna mizigo ya algorithms tofauti za kufuatilia MPP:

Perturb and Observe (P&O)- Hii ni ya zamani ya kuaminika. Kidhibiti hugusa sehemu ya kufanya kazi katika mwelekeo mmoja, hukagua ikiwa nishati ilipanda au chini, kisha hugusa tena ipasavyo. Rahisi, nzuri, lakini inaweza kuzunguka MPP kama vile mlevi anayejaribu kutafuta tundu la funguo. Tunatumia hii katika mfululizo wetu wa Model S-150 kwa sababu imethibitishwa na kwa bei nafuu kutekeleza.

Uendeshaji wa Kuongezeka- Kifahari zaidi kihisabati, eti ni sahihi zaidi. Katika hali halisi? Sijawahi kuiona ikifanya vyema zaidi ya P&O katika-hali halisi ya ulimwengu, licha ya kile karatasi za kitaaluma zinadai. Tulijaribu pande zote-kwa-kando kwa miezi mitatu msimu uliopita wa kiangazi (Juni hadi Agosti 2022), na tofauti ya uvunaji wa nishati ilikuwa chini ya 2%. Sio thamani ya usindikaji wa ziada kwa programu nyingi.

Sehemu ya Voltage ya Mzunguko wa Wazi- Huchukua kisio kulingana na -voltage ya mzunguko ya paneli. Haraka lakini sahihi kidogo. Baadhi ya vitengo vya bei nafuu vya Kichina vinatumia hii, na unaweza kujua - vinatosha lakini si vyema.

Kisha una mbinu zote mpya zaidi - mitandao ya neva, mantiki isiyoeleweka, udhibiti wa hali ya kuteleza. Na angalia, nina uhakika wana nafasi yao katika maabara ya utafiti na matumizi ya niche, lakini kwa 95% ya usakinishaji? P&O inafanya kazi vizuri.

Tom kutoka idara yetu ya uuzaji anaendelea kutusukuma kutekeleza "AI-MPPT inayoendeshwa" kwa kipengele cha buzz. Tunaendelea kumwambia kuwa mitandao ya neva haileti maana kwa programu hii na ingeongeza tu gharama na utata bila manufaa yoyote. Hoja hii imekuwa ikiendelea tangu Oktoba. Tuma usaidizi.

MPPT

"Lakini ni bora kiasi gani?" - Kila. Mtu mmoja. Mteja. Mkutano.

Sawa, kwa hivyo hapa kuna nambari halisi kutoka kwa majaribio ya uwanja tuliyofanya mnamo 2022:

Katika usakinishaji wetu kusini mwa Uhispania (eneo la Malaga, ikiwa una hamu), tuliona:

MPPT dhidi ya PWM: 25-30% zaidi ya nishati inayovunwa kwa wastani

Uboreshaji bora: 45% (hii ilikuwa Desemba ikiwa na utiaji kivuli)

Uboreshaji mbaya zaidi: 15% (katikati-ya majira ya joto, siku za wazi, wakati hata PWM inafanya kazi vizuri kiasi)

Uboreshaji ni mkubwa zaidi wakati:

Voltage ya paneli yako ni kubwa zaidi kuliko voltage ya betri

Una kivuli kidogo

Joto hutofautiana sana

Una vidirisha visivyolingana katika safu

Ni ndogo zaidi wakati kila kitu ni bora - ambayo kimsingi haiko katika ulimwengu wa kweli.

Sitakuchosha na mchoro kamili wa mzunguko, lakini hapa kuna topolojia ya msingi:

Vidhibiti vingi vya MPPT hutumia kigeuzi buck (hatua-chini), kibadilishaji cha nyongeza (hatua-juu), au kigeuzi-kibodi (kinaweza kufanya yote mawili) kama hatua yao ya nguvu. Kwa kawaida sisi hufuatana na topolojia ya pesa kwa sababu paneli nyingi za miale ya jua zina voltage ya juu kuliko betri zinazochaji.

Sehemu ya udhibiti kawaida ina:

Kidhibiti kidogo (tunatumia mfululizo wa STM32 kwenye laini yetu ya malipo)

Sensorer za voltage na za sasa

Vitambuzi vya halijoto (kwa paneli, betri, na kidhibiti chenyewe)

Aina fulani ya kiolesura cha mtumiaji (skrini ya LCD, Bluetooth, chochote)

Hiyo ni kweli. Uchawi ni wote katika programu - algorithm inayoamua jinsi ya kurekebisha hatua ya uendeshaji.

Model X yetu mpya-300 tunayozindua mwezi ujao (tangazo rasmi katika Maonyesho ya SolarTech huko Amsterdam mnamo Machi 8 - njoo useme kama uko!) hutumia kichakataji cha msingi-mbili ili tuweze kuendesha ufuatiliaji wa usalama bila kutumia algoriti ya MPPT. Kupindukia kidogo? Labda. Lakini baada ya tukio hilo na kitengo cha mshindani kushika moto nchini Australia mwaka jana (haitataja majina, lakini labda umesikia kuihusu), hatuchukui nafasi.

"MPPT inakupa nguvu zaidi kutoka kwa paneli zako"- Hapana. Paneli yako hutoa kile inachozalisha kulingana na mwanga wa jua. MPPT inahakikisha tu kwamba UNATUMIA nguvu zote zinazopatikana badala ya kuzipoteza.

"Huitaji MPPT na mifumo ndogo"- takataka. Hata mfumo mdogo unafaidika. Hakika, faida kamili ya nishati ni ndogo, lakini asilimia-busara ni sawa.

"MPPT ni ya gridi-mifumo ya tie pekee"- Pia sio sawa. Hufanya kazi vizuri katika kuchaji betri, ambapo ndipo tunapoona mauzo yetu mengi.

"Vidhibiti vyote vya MPPT kimsingi ni sawa"-Ha! Iambie timu ya wahandisi. Tunatumia miezi kuboresha ufanisi, usimamizi wa joto, kuegemea. Lakini nitakubali, kwa mtumiaji wa kawaida, kitengo cha Kichina cha £50 na kidhibiti chetu cha £400 kinaweza.kuonekanasawa. Mpaka bei nafuu inashindwa baada ya miezi sita, yaani.

Angalia, natakiwa kukuuzia bidhaa zetu, lakini acha niwe mkweli (usimwambie bosi wangu nimesema hivi):

Ikiwa una mfumo mdogo sana (chini ya 50W), kebo fupi inayoendeshwa, volti ya paneli yako inalingana kwa karibu na voltage ya betri yako, na uko kwenye bajeti finyu - PWM inaweza kuwa sawa. Utaacha nguvu kidogo kwenye jedwali, lakini wakati mwingine hiyo ni biashara inayokubalika-kupunguzwa.

Tulikuwa na mteja mwaka jana ambaye alitaka kuwasha kituo kidogo cha hali ya hewa katika Nyanda za Juu za Uskoti. 20paneli ya W, betri ya 12V, bajeti ya £30. Nilipendekeza kidhibiti cha bei nafuu cha PWM. Alinunua kitengo chetu cha MPPT hata hivyo kwa sababu "alitaka kilicho bora zaidi." Kwa kweli, ni pesa zake, lakini ROI juu ya uamuzi huo labda sio kamwe.

Je, teknolojia hii inakwenda wapi? Kweli, tunaona mitindo michache:

Imesambazwa MPPT- Badala ya kidhibiti kimoja kikubwa kwa safu nzima, viboreshaji vidogo kwenye kila paneli. Bora kwa kivuli, lakini huongeza gharama na utata. Kwa sasa tunazijaribu katika mradi wa majaribio nchini Norwe.

Muunganisho wa wingu- Kila mtu anataka kidhibiti chake cha jua kuzungumza na simu zao mahiri. Hakika, kwa nini sivyo. Programu yetu ni nzuri sana, hata kama ninasema hivyo mwenyewe. Unaweza kuona{3}}utendaji wa wakati halisi, data ya kihistoria, na itakuarifu ikiwa kuna kitu kibaya. Tulituma sasisho wiki iliyopita ambalo linarekebisha hali ya betri-ya-makadirio ya chaji - ilikuwa inasoma takriban 5% ya matumaini sana hapo awali.

Algorithms bora- Huu ni hamu yangu ya kibinafsi. Nimekuwa nikifanyia kazi kanuni ya ubashiri inayotumia data ya utabiri wa hali ya hewa ili{1}}kurekebisha kwa urahisi vigezo vya ufuatiliaji. Je, inafanya kazi? Wakati mwingine. Je, inafaa kujitahidi? Jury bado yuko nje.

MPPT

Nimekuwa nikifanya hivi kwa muda wa kutosha kujua makosa ya kawaida:

Saizi yake ipasavyo- Usinunue kidhibiti cha 60A MPPT kwa paneli ya 10A. Ni ubadhirifu. Vile vile, usiipunguze ukifikiri utaokoa pesa. Utaiharibu tu utakapoongeza paneli zaidi baadaye.

Weka poa- Vitu hivi hutoa joto. Usiweke kwenye sanduku lililofungwa kwenye jua moja kwa moja. Ndio, watu hufanya hivi. Hapana, sielewi kwa nini.

Sensor ya halijoto ya betri- Itumie! Voltage ya kuchaji inapaswa kufidiwa halijoto-. Joto la chumba na katikati ya Sahara zinahitaji voltages tofauti.

Upimaji wa kebo– Tunapokea simu nyingi SANA kuhusu vidhibiti kutofanya kazi ipasavyo, na karibu kila mara ni nyaya zisizo na ukubwa unaosababisha kushuka kwa voltage. Tumia kikokotoo cha kupima ukubwa wa kebo ya damu kwenye tovuti yetu.

Mipangilio ni muhimu- Mipangilio chaguo-msingi ni ya kihafidhina. Soma mwongozo (najua, pendekezo la kushtua) na uusanidi kwa aina mahususi ya betri yako.

Kwa hivyo, MPPT ni nini? Kimsingi ni kilinganishi mahiri cha kielektroniki ambacho huhakikisha paneli yako ya jua na betri zinafanya kazi pamoja kwa ufanisi iwezekanavyo, zikirekebisha kila mara ili kubadilisha hali ili kubana kila wati iwezekanayo kutoka kwenye usanidi wako.

Je, ni thamani yake? Kwa usakinishaji mwingi, kabisa. Gharama ya ziada ya kidhibiti cha MPPT juu ya PWM inajilipia katika ongezeko la uvunaji wa nishati ndani ya mwaka mmoja au miwili.

Je, tunapendelea kwa sababu tunaziuza? Hakika. Lakini pia tunaziamini, vinginevyo hatungetumia miaka 15 iliyopita kuboresha teknolojia na kujenga bila shaka baadhi ya vidhibiti bora zaidi vya MPPT kwenye soko. (Na ndio, najua kila kampuni inasema hivyo, lakini yetu ni kweli. Pigana nami.)

Hata hivyo, ikiwa una maswali, yaandikie kwenye maoni au unitumie barua pepe. Au bora zaidi, nipate kwenye maonyesho ya Amsterdam mnamo Machi. Nitakuwa mimi ninayekunywa kahawa nyingi na kuelezea MPPT kwa yeyote atakayesikiliza.

Lo, na plug haraka - unganisha MPPT yako nabetri ya lithiamu ya ionickama unaweza. Tabia ya kuchaji haraka huruhusu kidhibiti kufanya kazi vizuri wakati wa siku fupi za msimu wa baridi. Tumekuwa tukijaribu mchanganyiko huu tangu mwaka jana na faida za ufanisi zinafaa kutajwa.