Peak Power Point Tracking (MPPT) Solarladeregler, die Sie kennen sollten

Was ist ein MPPT-Laderegler? 

In diesem Abschnitt werden Theorie und Funktionsweise der „Maximum Power Point Tracking“ erläutert, die in Solarladereglern verwendet wird. 

A MPPT, oder Maximum Power Tracker, ist ein elektronischer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der die Verbindung zwischen dem Solarpanel (Photovoltaik-Module) und der Batteriebank oder dem Verteilungsnetz optimiert. Vereinfacht ausgedrückt wandeln sie einen Gleichstromausgang mit höherer Spannung von Solarmodulen (und einigen Windkraftanlagen) um. in eine niedrigere Spannung umwandeln, die zum Laden der Batterien benötigt wird. 

(Manchmal werden sie auch „Powerpoint-Tracker“ genannt – nicht zu verwechseln mit PANEL-Trackern, bei denen es sich um Solarpanel-Geräte handelt, die der Sonne folgen oder folgen). 

Entdecken Sie unsere MPPT-Laderegler. 

Was meinen Sie also mit „Optimieren“? 

Solarzellen sind nette Dinge. Leider sind sie nicht sehr intelligent. Die Batterien auch – tatsächlich sind die Batterien geradezu dumm. Die meisten Photovoltaikmodule sind für eine Nennspannung von 12 Volt ausgelegt. Der Stecker ist „nominal“. Tatsächlich sind fast alle 12-Volt-Solarmodule für den Betrieb zwischen 16 und 18 Volt ausgelegt. Das Problem besteht darin, dass eine nominelle 12-Volt-Batterie nahe genug an einem tatsächlichen Wert von 12 Volt liegt – 10,5 bis 12,7 Volt, abhängig vom Ladezustand. Unter Last werden die meisten Batterien zwischen 13,2 und 14,4 Volt vollständig aufgeladen, was sich deutlich von der Spannung unterscheidet, die bei den meisten Panels zum Ausschalten ausgelegt ist. 

 OK, wir haben jetzt dieses 150-Watt-Solarpanel. Fang Nr. 1 hat eine Nennleistung von 150 Watt bei einer bestimmten Spannung und einem bestimmten Strom. Der Kyocera KC-130 hat eine Nennleistung von 7,39 Ampere bei 17,6 Volt. (7,39 Ampere mal 17,6 Volt = 130 Watt). 

Was ist die Verfolgung des maximalen Powerpoints? 

Es gibt einige Verwirrung über den Begriff „Follow-up“:  

Panel Tracking – hier sind die Panels auf einer Halterung montiert, die der Sonne folgt. Am häufigsten sind Zomeworks. Diese optimieren die Leistung, indem sie der Sonne am Himmel folgen, um maximalen Sonnenschein zu erzielen. Diese bewirken in der Regel eine Steigerung von etwa 15 % im Winter und bis zu 35 % im Sommer.  

Dies ist das Gegenteil der saisonalen Schwankung bei MPPT-Reglern. Da die Paneele im Winter deutlich niedrigere Temperaturen haben, produzieren sie mehr Energie. Und im Winter benötigen Sie aufgrund der kürzeren Tage normalerweise die Energie Ihrer Solarmodule am meisten. 

 Maximum Power Point Tracking ist ein elektronisches Tracking, meist digital. Der Laderegler prüft den Panelausgang und vergleicht ihn mit der Batteriespannung. Anschließend wird ermittelt, welche Leistung das Panel am besten zum Laden des Akkus liefern kann. Es nimmt dies und wandelt es in die beste Spannung um, um die meisten Ampere in der Batterie zu erhalten. (Denken Sie daran, dass es auf die Amperezahl der Batterie ankommt.) Die meisten modernen MPPTs haben einen Umwandlungswirkungsgrad von etwa 93 bis 97 %. Im Winter ergibt sich in der Regel eine Leistungssteigerung von 20 bis 45 % und im Sommer von 10 bis 15 %. Der tatsächliche Gewinn kann je nach Wetter, Temperatur, Batterieladezustand und anderen Faktoren erheblich variieren. 

 Netzknotensysteme erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da die Preise für Solarenergie sinken und die Stromtarife steigen. Es gibt Wechselrichter mehrerer Marken, die an das Netzwerk angeschlossen sind (d. h. ohne Batterien). Alles in MPPT eingebaut. Der Wirkungsgrad beträgt bei der MPPT-Umwandlung etwa 94 % bis 97 %. 

Wie funktioniert die Verfolgung maximaler Leistungspunkte? 

Hier kommt die Optimierung bzw. Verfolgung des maximalen Leistungspunkts ins Spiel. Angenommen, Ihre Batterie ist bei 12 Volt schwach. AMPPT wandelt diese Spannung von 17,6 Volt in 7,4 Ampere um und wandelt sie so um, dass die Batterie nun 10,8 Ampere bei 12 Volt erhält. Jetzt sind noch knapp 130 Watt übrig und alle sind zufrieden. 

 Im Idealfall erhalten Sie für eine 100-prozentige Stromumwandlung etwa 11,3 Ampere bei 11,5 Volt, aber Sie müssen die Batterie mit einer höheren Spannung versorgen, um die Amperezahl zu erhöhen. Dies ist eine vereinfachte Erklärung – tatsächlich ist es möglich, dass der Controller die MPPT-Ladeleistung kontinuierlich variiert, um die maximale Amperezahl in der Batterie zu erreichen. 

MPPTs sind unter folgenden Bedingungen am effektivsten: 

Winter und/oder bewölktes oder nebliges Wetter – wenn zusätzliche Leistung am meisten benötigt wird.  

Kaltes Wetter - Solarplatten funktionieren am besten bei kaltem Wetter, aber ohne MPPT geht das meiste verloren. Kaltes Wetter ist am wahrscheinlichsten im Winter – wenn die Sonne tief steht und Sie die Energie benötigen, um Ihre Batterien vollständig aufzuladen. 

Niedrige Batterieladung – je niedriger der Ladezustand Ihrer Batterie, desto mehr Strom erhält der MPPT – ein anderes Mal, wenn der Bedarf an zusätzlicher Energie am größten ist. Sie können beide Bedingungen gleichzeitig haben. 

Lange Kabellänge – Wenn Sie eine 12-Volt-Batterie laden und Ihre Panels 100 Fuß entfernt sind, können der Spannungsabfall und der Stromverlust erheblich sein, es sei denn, Sie verwenden ein sehr großes Kabel. Das kann sehr teuer sein. Wenn Sie jedoch vier in Reihe geschaltete 12-Volt-Panels für 48 Volt haben, ist der Leistungsverlust viel geringer und der Controller wandelt diese hohe Spannung an der Batterie in 12 Volt um. Das bedeutet auch, dass Sie bei einer Hochspannungs-Panel-Konfiguration, die den Controller mit Strom versorgt, ein viel kleineres Kabel verwenden können. 

Ok, kehren wir zur ursprünglichen Frage zurück: Was ist ein MPPT? 

Wie funktioniert ein Maximum Power Point Tracker? 

Der Power Point Tracker ist ein Hochfrequenz-DC/DC-Wandler. Sie nehmenÄndern Sie den Gleichstromeingang der Solarmodule in Hochfrequenz-Wechselstrom und wandeln Sie ihn in eine andere Spannung und einen anderen Gleichstrom um, um die Module an die Batterien anzupassen. MPPTs arbeiten mit sehr hohen Audiofrequenzen, typischerweise zwischen 20 und 80 kHz. Der Vorteil von Hochfrequenzschaltungen besteht darin, dass sie mit Transformatoren mit sehr hohem Wirkungsgrad und kleinen Komponenten konstruiert werden können. Der Entwurf von Hochfrequenzschaltkreisen kann aufgrund der Probleme, die bestimmte Teile des „Rundfunk“-Schaltkreises mit sich bringen, sehr schwierig sein, genau wie ein Radiosender, der Radio-/Fernsehstörungen verursacht. Isolierung und Rauschunterdrückung werden sehr wichtig. 

 Es gibt einige nicht digitale (dh lineare) MPPT-Laststeuerungen. Diese sind viel einfacher und kostengünstiger zu bauen und zu entwerfen als digitale Lösungen. Sie verbessern die Effizienz etwas, aber die Gesamteffizienz kann erheblich variieren – und wir haben gesehen, dass einige ihren „Tracking-Punkt“ verloren haben und schlechter wurden. Dies kann von Zeit zu Zeit passieren, wenn eine Wolke über das Panel zieht – die lineare Schaltung sucht nach dem nächstbesten Punkt und entfernt sich dann zu weit von der Tiefe, um ihn zu finden, wenn die Sonne aufgeht. Zum Glück gibt es nicht viele davon. 

 Der Power Point Follower (und alle DC-DC-Wandler) funktioniert, indem er den DC-Eingangsstrom aufnimmt, ihn in AC umwandelt, ihn durch einen Transformator (normalerweise einen FGET-Transformator) leitet und ihn dann in DC umwandelt, gefolgt vom Ausgangsregler. Bei den meisten DC-DC-Wandlern ist dies ein rein elektronischer Prozess. Außer einer gewissen Regelung der Ausgangsspannung ist keine wirkliche Intelligenz erforderlich. Laderegler für Solarmodule benötigen viel mehr Intelligenz, da sich die Licht- und Temperaturbedingungen im Laufe des Tages ständig ändern und sich die Batteriespannung ändert.