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.

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.

If you take a SPM50-12, the Open Circuit Voltage (Voc) is 22.2V and the maximum power voltage (Vmpp) is 18V at Standard Test Conditions (STC) which means 1.000W/m² irradiation, 25°C cell temperature and an Airmass of 1.5. If the cell temperature is higher or less than 25°C, this voltage reduces or increases due to the temperature coefficient, in this case -0.34%/°C (see Blue Solar module datasheet).

So if you take 3 modules SPM50-12 on a Blue Solar MPPT 150/70 in a 48V system on cold days say, -10°C (only looking at the voltage), you can start up charging:

The startup voltage is 48V + 7V (see MPPT 150/70 datasheet) = 55V The modules will produce 3 * ( 22.2V + (-0.34% of 22.2V * -35°C temperature difference)) = 74.5V 74.5V is higher than 55V -> that’s perfect

Also running in the MPP the system would work:  

The running voltage is 48V + 2V (see MPPT 150/70 datasheet) = 50V The modules will produce 3 * ( 18V + (-0.34% of 22.2V * -35°C temperature difference)) = 61.9V 61.9V is higher than 50V -> that’s perfect

Doing the same thing, when the modules get warm during the day, in this case 70°C you can see what happens:

The startup voltage is still 48V + 7V (see MPPT 150/70 datasheet) = 55V The modules will produce 3 * ( 22.2V + (-0.34% of 22.2V * 45°C temperature difference)) = 56.4V 56.4V is higher than 55V -> that would work

But now in the MPP the module voltage is lower than the minimum:

The running voltage is 48V + 2V (see MPPT 150/70 datasheet) = 50V The modules will produce 3 * ( 18V + (-0.34% of 22.2V * 45°C temperature difference)) = 43.8V 43.8V is lower than 50V -> this is not enough!

The high DC/DC conversion efficiency (97.5% at 48V) will result in following output maximum charging current (@ -10°C) of 61.9V Vmpp* 2.74A Impp / 48V

Now at high temperatures such as a 70°C cell temperature the system will work just fine! Taking this example in the Spreadsheet you can now  increase the number of strings in parallel and you will see, if starting at 11 strings, that the controller will start to reduce power. The big advantage in doing this is that you will now produce the maximum controller output at a lower irradiation. As module prices decrease, this is an effective option.

Please note, that you can use ‘preconfigured’ minimum and maximum temperatures. I’ve also given some installation examples, at the bottom of the spreadsheet, with their anticipated module temperatures for various types of installations.

Bob Hopman – Victron Energy