Zonnepaneelarray met Chinese MPPT-module - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Een korte beschrijving van mijn kijk op het goed laten werken van zonnepanelen, en ook nog eens vrij goedkoop…

Ik kan absoluut geen enkele van de inhoud garanderen, het kunnen gewoon de geklets van een gekke man zijn, sterker nog, ik vermoed sterk dat ze …

Sommige foto's zijn online gevonden en zijn naar men aanneemt gratis te gebruiken. Als je een foto met copyright vindt, stuur me dan een berichtje.

De classificaties van zonnepanelen zijn niet anders dan een zeer ruwe richtlijn, de gepubliceerde specificaties zijn wat haalbaar is onder laboratoriumomstandigheden met specifieke lichtbronnen enz. In de praktijk is het niet mogelijk om deze prestatie onder realistische omstandigheden te krijgen. Ze geven echter wel een startpunt bij het beslissen wat te krijgen. Voor zover ik heb ontdekt dat specificaties alleen vergelijkbaar zijn binnen het portfolio van een fabrikant, is het vergelijken tussen verschillende fabrikanten op zijn best een kans.

Goedkope regelmodules voor zonnepanelen zijn te vinden op eBay, AliExpress of vergelijkbare sites. Ondanks dat ze heel verschillend zijn, beweren ze allemaal perfect te werken voor het optimaliseren van de prestaties van zonnepanelen. Helaas vertellen ze niet allemaal de waarheid.

Toen ik een paar jaar geleden mijn eerste zonnepanelen-arrays bouwde, moest ik behoorlijk wat informatie doorzoeken voordat ik eindelijk een greep kreeg van wat ik nu geloof dat de waarheid is, natuurlijk kan voortdurende ontwikkeling ertoe leiden dat morgen iets helemaal waar is.

In principe is er de keuze tussen PWM- en MPPT-regelaars, en voor zonnepanelen is MPPT de juiste keuze.

Een MPPT-regelaar probeert het zonnepaneel te gebruiken waar het paneel het meeste vermogen levert, MPPT = Max Power Point Tracking. Elk ander type regelaar zal u een lagere efficiëntie geven, omdat het paneel mogelijk niet zijn volledige potentieel waarmaakt, dit is waar, of u nu goedkope Chinese panelen gebruikt of iets anders.

De goedkope Chinese MPPT-regelaar die ik gebruik is erg basic, je stelt de MPP-spanning in en de regelaar probeert deze daar te houden. Meer geavanceerde regelgevers zullen regelmatig een "sweep" doen om de MPP te vinden (waar de curve vlak is). De goedkope zijn prima voor eenvoudige projecten, maar als je elk beetje sap uit je panelen wilt persen, kun je hier niet op beknibbelen - en als een toegevoegde bonus kun je gewoon alles ophopen zonder deze "how-to" te lezen…

Stap 1: Verzamel uw bronnen

Verderop loop ik een korte doorloop van de stappen die ik heb gedaan, een soort van turorial-achtig.

Je hebt het volgende nodig.

- Zonnepaneel(en) (ik gebruik een aantal goedkope Chinese panelen van Ali, in arrays geschakeld)

- MPPT-module (ik gebruik goedkope Chinese modules van Ali)

- Schottky-diodes (1 per zonnepaneel)

- Vermogensweerstanden, vaste waarden (ik gebruik een mix van 10, 33, 47, 120, 330 Ohm, nominale 3/4/5/9/10W)

- Variabele vermogensweerstand (ik gebruik een schuifweerstand van 100 Ohm/2A)

- DMM's, ik raad er 2 aan, één voor het meten van DC-spanning en één voor het meten van DC-stroom

- Instelbare DC-spanningsbron

- Kabels

- Bier, misschien heb je er nogal wat nodig als het weer goed is

Stap 2: Bepaal het beoogde gebruik

Wat is het beoogde gebruik van uw zonnepaneel(en)?

Wat is de gewenste uitgangsspanning van de MPPT-mpdule?

In mijn geval heb ik een paar vrij vergelijkbare toepassingen.

Array 1 - Draagbare oplader voor mobiele telefoons die wordt gebruikt bij wandelen en scouting (streefspanning 12,3 V)

Array 2 - Opladen van de trollingmotoraccu voor een kleine (12ft) roeiboot (doelspanning 13,6V)

Array 3 - Opladen van de startaccu voor een kleine (15ft) motorboot (streefspanning 13,6V)

Stap 3: Verbind zonnepanelen in arrays

Afhankelijk van uw gebruik kan het nodig zijn om het paneel in serie of parallel aan te sluiten, misschien zelfs in combinaties daarvan, om de benodigde Volt/Amps te bereiken.

Ik begin met het solderen van de Schottky-diodes op hun plaats en vervolgens de verbindingskabels tussen de panelen om arrays te vormen. De Schottky-diodes zijn nodig omdat de panelen enigszins verschillen, en ik wil geen stroom verspillen door de panelen omgekeerd door te voeren.

Matrix 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 panelen in serie geschakeld.

Array 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 panelen parallel geschakeld.

Matrix 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 panelen parallel geschakeld.

Stap 4: Bereid de lading voor

Ik heb de vaste vermogensweerstanden in serie gesoldeerd waarbij de uiteinden van de tag lang zijn, dit is om een snelle aanpassing van de vaste belasting mogelijk te maken door de krokodillenklemmen te verplaatsen.

De variabele vermogensweerstand is in serie geschakeld met de vaste weerstanden.

Stap 5: Voorbereidingen

Wacht een dag met een heldere hemel af, zelfs de kleinste wolk zal je bierconsumptie beïnvloeden.

Plaats de array in de zon, zorg ervoor dat er geen delen in de schaduw staan.

Als je maar één paneel hebt, worden hiervoor natuurlijk dezelfde metingen gedaan.

Opmerking: Bewolkte omstandigheden hebben een grote invloed op de haalbare output, ik vermoed dat betere panelen waarschijnlijk minder worden beïnvloed dan de goedkope die ik heb.

Trek een biertje open en geniet even van het leven, zet eventueel een tweede biertje klaar.

Stap 6: Paneelparameters meten

Deze stappen zijn nogal belangrijk, tenzij je een of andere mooie zelfkalibrerende MPPT-controller gebruikt, wat ik niet …

Ga ermee aan de slag

Voor elke zonnepaneelreeks meet ik de parameters zoals hieronder.

1. Sluit een DMM (ingesteld op DC-spanning) aan op de array-aansluitingen, meet en noteer de spanning (Voc). Voc = _V

2. Sluit vervolgens een DMM (ingesteld op DC-stroom 10A) aan tussen de array-aansluitingen, meet en noteer de stroom (Isc). Isc = _A

3. Voer enkele snelle metingen uit om bij benadering MPP (Max Power Point) te bepalen.

3a. Sluit een DMM (DC-spanning) aan op de array-aansluitingen en een andere DMM (DC-stroom) in serie met de belasting.

3b. Noteer de gemeten spanning en stroom terwijl u de belasting varieert.

3c. Door het vermogen voor elk geregistreerd meetpunt (P = V x I) te berekenen, kunnen we snel het geschatte Max Power Point bepalen. Ongeveer MPP: _V

3d. Een alternatieve (snelle) manier om bij benadering MPP te krijgen, is door te rekenen;

Vmpp = Voc x 0,8, Impp = Isc x 0,9

4. Selecteer geschikte aansluitpunten voor de vaste weerstanden, zodat de meting rond de MPP kan worden gefocust (vanaf 3c). Pas de variabele weerstand langzaam aan terwijl u de spanningen en stromen opschrijft.

Ik probeer te streven naar sprongen van 0,1 V tussen metingen.

5. Herhaal de vermogensberekening hierboven en bepaal Vmpp en Impp (waar Max Power is).

6. Misschien interessant om te zien hoe de gemeten MPP zich verhoudt tot de berekende MPP;

Gemeten MPP; Vmpp = _V, Impp = _A

berekende MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = _V, Impp = Isc x 0,9 = _A

7. Men kan, gewoon voor de lol, de vulfactor op dit punt berekenen, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Stap 7: Pas de MPPT-module aan uw behoeften aan

Hierboven hebben we onze gewenste uitgangsspanning geselecteerd, dit samen met de parameters afgeleid in 2.1 is van vitaal belang voor het correct afstellen van de MPPT-module. We moeten ook de maximale laadstroom (Ichg) weten en bij welke laadstroom wordt beschouwd als voltooid (Idone).

Vmpp: _V / Vout: _V / Ichg: _A / Idone: _A

Procedure:

1. Sluit een DMM aan op de MPPT-uitgang (ingesteld op gelijkspanning)

2. Draai de CC- en CV-trimpot volledig met de klok mee, draai de MPPT-trimpot volledig tegen de klok in

3. Sluit een instelbare DC-spanningsbron aan op de MPPT-ingang, stel de spanning in op nul voordat u deze inschakelt.

4. Stel de instelbare DC-spanningsbron in op Vmpp, draai de MPPT-trimpot langzaam met de klok mee totdat de uitgangsspanning net niet meer stijgt.

5. Draai de CV-trimpot tegen de klok in totdat de gewenste Vout is ingesteld.

6. Sluit de uitgang kort via een DMM (ingesteld op gelijkstroom 10A). Draai de CC-trimpot tegen de klok in totdat de gewenste Ichg is ingesteld.

7. LED-trimpot past aan bij welke stroom de LED van kleur verandert, standaard is 0,1 x Ichg. Om af te stellen, sluit een belasting aan die Idone geeft, draai de LED-tripotmeter totdat de LED van kleur verandert.

Opmerking: er gebeurt eigenlijk niets, behalve dat de LED van kleur verandert.

8. De MPPT-module is nu afgesteld en klaar voor gebruik.

Stap 8: Doorloop, My Array 1

Specificaties:

Paneel: CNC145x145-6, 4 panelen in serie.

Afmetingen: 145x145x3mm

Vermogens: 6V / 3W per paneel. 4 panelen: 24V / 12W

1. Verzamel de benodigde spullen.

2. Schottky-diodes en paneelaansluitingen zijn al aanwezig.

3. Meetopstelling zoals afgebeeld.

4. Ik begin met het meten van Voc en Isc.

5. Vervolgens rommel ik een beetje met de lading om een geschatte MPP te krijgen.

6. Ik herconfigureer mijn vaste weerstanden zodat ik mijn metingen rond MPP kan concentreren. Ik heb twee series gedaan om te proberen de exacte MPP te lokaliseren.

Resultaten:

Voc: 25.9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Berekende Pmpp: Vmpp x Impp = 5,8 W

Gewoon voor de lol en ter vergelijking: Berekende MPP; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7V, Impp = Isc x 0,9 = 292mA

Vulfactor: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Helaas schijn ik het Excel-werkblad dat ik gebruikte kwijt te zijn, dus geen grafieken of opgenomen series voor deze paneelarray.

MPPT-module aanpassing:

Het volgende is de aanpassing van de MPPT-module.

Bij het selecteren van Vout heb ik besloten dat ik ofwel een 12V Li-Ion-batterij kan opladen, of de uitgang kan aansluiten op een 5V/2A USB-oplaadmodule (ingang 7,5-28VDC).

De MPPT-module is aangepast met behulp van de volgende parameters:

Vin = 20.0V / Vout = 12.3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. Ik "reset" de trimpots zoals beschreven, sluit mijn DMM's aan en stel mijn instelbare DC-spanningsbron in op Vin = 20.0V

2. Ik pas de MPPT-trimpot aan totdat de uitgangsspanning gewoon stopt met stijgen, en gebruik vervolgens de CV-trimpot om de uitgangsspanning in te stellen op Vchg = 12,3V

3. Kortsluiting van de uitgang via een DMM (ingesteld op gelijkstroom 10A) Ik stel de CC-trimpot in op Ichg = 600mA

4. Mijn weerstandsbelasting aansluiten Ik pas de belasting aan totdat ik uitgangsstroom = Idone = 100mA krijg, vervolgens pas ik de LED-tripotmeter aan zodat de LED gewoon van kleur verandert.

5. Het variëren van de belasting bevestigt dat de LED van kleur verandert zoals bedoeld. GEDAAN!

Stap 9: Resultaten - Mijn array 2

Specificaties:

Paneel: CNC170x170-18, 6 panelen parallel.

Afmetingen: 170x170x3mm

Vermogens: 18V / 4,5W per paneel. 6 panelen: 18V / 27W

Resultaten:

Voc: 20.2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15.6V / Impp: 821mA

Berekende Pmpp: Vmpp x Impp = 12,8 W

De paneelarray levert iets minder dan de helft van het nominale vermogen.

MPPT-aanpassingen:

De MPPT-module is aangepast met behulp van de volgende parameters:

Vin = 15,6V / Vout = 13,6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

Stap 10: Resultaten - Mijn array 3

Specificaties:

Paneel: CNC170x170-18, 4 panelen parallel.

Afmetingen: 170x170x3mm

Vermogens: 18V / 4,5W per paneel. 4 panelen: 18V / 18W

Resultaten:

Voc: 20.5V / Isc: 540mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Berekende Pmpp: Vmpp x Impp = 8,1W

De paneelarray levert iets minder dan de helft van het nominale vermogen.

MPPT-aanpassingen:

De MPPT-module is aangepast met behulp van de volgende parameters:

Vin = 15,8V / Vout = 13,6V / Ichg = 550mA / Idone = 100mA

Stap 11: Resultaten - My Array 3 (bewolkte dag)

Specificaties:

Paneel: CNC170x170-18, 4 panelen parallel.

Afmetingen: 170x170x3mm

Vermogens: 18V / 4,5W per paneel. 4 panelen: 18V / 18W

Resultaten:

Voc: 18,3V / Isc: 29mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Berekende Pmpp: Vmpp x Impp = 0,37 W

Dezelfde array en setup als gebruikt in de vorige stap, maar met duidelijk verschillende resultaten.

Vergeleken met de behaalde output op een zonnige dag is het duidelijk dat deze panelen niet veel van nut zullen zijn onder bewolkte omstandigheden.