Подбор контроллеров MPPT по параметрам солнечных батарей

По порядку выбора солнечного контроллера MPPT для солнечных батарей есть статья в разделе "Вопросы и ответы" нашего основного сайта. Сначала посмотрите ее.

В этой статье приведены рекомендации инженеров Victron Power по подбору контроллеров MPPT для солнечных батарей.

При подборе солнечных контроллеров с ШИМ все достаточно просто - вы выбираете контроллер с таким же номинальным напряжением, как и солнечная батарея.  К сожалению, в большинстве режимов ШИМ контроллер не обеспечивает отбор максимальной мощности от солнечной батарей, что ведет к потерям выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями. На рисунке ниже видно, насколько может снизиться выработка солнечных панелей при работе с ШИМ (PWM) контроллерами (площадь зеленого прямоугольника Vbatt * ~Isc) по сравнению с MPPT контроллерами (площадь синего прямоугольника Vmpp * Impp). Разница может доходить до 30%.

Использование MPPT контроллеров существенно увеличивает выработку энергии солнечными батареями.

• При одинаковой выработке энергии, система с MPPT контроллером может снизить общую стоимость системы электроснабжения, потому что эта энергия может быть выработана меньшим количеством солнечных панелей.
• При одинаковой мощности солнечных панелей, выработка электроэнергии при использовании MPPT контроллера возрастает.

В обоих случаях выигрывает потребитель!

За счет добавления DC/DC преобразователя в MPPT контроллер система становится более гибкой в работе. MPPT контроллер позволяет работать при различных напряжениях солнечной батарей, без привязки к напряжению аккумуляторной батареи. Поэтому выбирать теперь контроллер для солнечной батареи нужно не так, как ШИМ контроллер заряда. По входному напряжению нужно только, чтобы максимально возможное напряжение от солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера MPPT.

Можно соединять модули как последовательно, так и параллельно. В качественных MPPT контроллерах также есть функция ограничения выходного тока, поэтому можно без опаски подключать к таким контроллерам солнечную батарею заведомо большей мощности, чем мощность MPPT контроллера.

Download: VE-MPPT-Calc.xlsx (744KB)

Для тех, кто хочет знать больше технических подробностей:

Превышение допустимого максимального входного напряжения выведет из строя солнечный контроллер.

Конечно, нужно обращать внимание и на минимальное напряжение, начиная с которого MPPT контроллер начнет работать.

Если вы возьмете SPM50-12, напряжение холостого хода (Voc) составит 22,2 В, а максимальное напряжение питания (Vmpp) составит 18 В при стандартных условиях испытаний (STC), что означает облучение 1000 Вт/м², температуру элемента 25°C и температуру Воздушная масса 1,5. Если температура элемента выше или ниже 25°C, это напряжение уменьшается или увеличивается из-за температурного коэффициента, в данном случае -0,34%/°C (см. техническое описание модуля Blue Solar).

Итак, если вы возьмете 3 модуля SPM50-12 на Blue Solar MPPT 150/70 в системе 48 В в холодные дни, скажем, -10°C (только глядя на напряжение), вы можете начать зарядку:

Начальное напряжение составляет 48 В + 7 В (см. техническое описание MPPT 150/70) = 55 В. Модули будут производить 3 * ( 22,2 В + (-0,34% от 22,2 В * -35°C разность температур)) = 74,5 В. 74,5 В выше. чем 55В - это идеальноТакже работая в MPP, система будет работать:

Рабочее напряжение составляет 48 В + 2 В (см. техническое описание MPPT 150/70) = 50 В. Модули будут производить 3 * ( 18 В + (-0,34% от 22,2 В * -35 °C разницы температур)) = 61,9 В. 61,9 В выше, чем 50В - это идеально

Проделав то же самое, когда модули прогреются в течение дня, в данном случае до 70°C, вы можете увидеть, что произойдет:

Начальное напряжение по-прежнему составляет 48 В + 7 В (см. техническое описание MPPT 150/70) = 55 В. Модули будут производить 3 * ( 22,2 В + (-0,34% от 22,2 В * разница температур 45 °C)) = 56,4 В. 56,4 В выше. чем 55В - это нормально

Но теперь в ТММ напряжение модуля ниже минимального:

Рабочее напряжение составляет 48 В + 2 В (см. техническое описание MPPT 150/70) = 50 В. Модули будут производить 3 * ( 18 В + (-0,34% от 22,2 В * разница температур 45 °C)) = 43,8 В. 43,8 В ниже 50 В. - этого недостаточно!

Высокая эффективность преобразования постоянного тока в постоянный ток (97,5% при 48 В) приводит к следующему максимальному выходному зарядному току (@ -10°C) 61,9 В (Vmpp)* 2,74 A Impp / 48 В.

Теперь при высоких температурах, например, при температуре ячейки 70°C, система будет работать нормально! Используя этот пример в электронной таблице, вы теперь можете увеличить количество параллельных строк и увидите, что если начать с 11 строк, контроллер начнет снижать мощность. Большим преимуществом этого является то, что теперь вы будете получать максимальный выходной сигнал контроллера при более низком уровне облучения. Поскольку цены на модули снижаются, это эффективный вариант.

Обратите внимание, что вы можете использовать «предварительно настроенные» минимальную и максимальную температуру. В нижней части таблицы я также привел несколько примеров установки с предполагаемыми температурами модулей для различных типов установок.Kind regards,

Bob Hopman – Victron Energy