Hvat er MPPT?

So her er eitt stuttligt ting, sum hendi seinasta týsdag. Eg var ad fa kaffi med Dave fra okkar innkeypstoyminum (tú veitst, gaurinn sem klagar alltaf um veitara lead tima), og hann spurdi mig: "Hvat er allt thetta MPPT hluti sem madur heldur afram um i R&D fundunum?"

Rættvísur spurningur, veruliga. Vit kasta hesi styttingarnar runt sum konfetti í brúdleypi, men tey flestu uttanfyri verkfrøðiligu kúluna hava als onga ábending um, hvat vit tosa um.

MPPT stendur fyri Maksimal Power Point Sporing. Og nei, hóast tað, sum sølubókir gera, at tað ljóðar sum, so er tað ikki ein magisk svartur kassi, sum bara "ger tíni sólpanelir betri." Tað er faktiskt nokkso beinleiðis, tá tú ert komin framvið tí ræðandi navninum.

Rætt, so ímynda tær hetta. Tú hevur fingið eitt sólpanel, sum situr á takinum. Tykist nóg einfalt – sólarljósið rakar tað, streymur kemur út, arbeiði gjørt. Nema tað er ikki heilt so einfalt, er tað?

Sólpanelini eru undarlig. Tey geva tær ikki bara eina støðuga kraft uttan mun til hvat tú gert við tey. Spenningurin og streymurin, sum tey framleiða, broytist út frá hvørjari last tú knýtir saman við teimum, og her er kickerin: tað er bara EINA serlig samanseting av spenningi og streymi, har tú fært mest møguliga møguligan streym burturúr tí panelinum.

Vit kalla hetta Maksimala Power Point, ella MPP. Fanga navn, eg veit.

Nú, flytur hetta punktið seg støðugt. Skýggir gongur yvir? MPP flytur. Hiti broytist? MPP flytur. Panelin blívur eitt sindur støvsettur? Tú gisti tað, MPP flytur. Tað er sum at royna at raka eitt rørandi mark, meðan tú bindur fyri eyguni.

Hetta er tað, sum Sarah (okkara blýskipanarsniðgevi – ljómandi kvinna, ógvusligur smakkur í kaffi) lýstur til ein kunda í farna mánaði: "Ímynda tær, at tú roynir at fylla eina spann við vatni, men kranatrýstið heldur fram at broytast, og tú skalt støðugt stilla, hvussu langt tú letur upp ventilin fyri at fáa bestu streymstøðuna." Ikki fullkomið, men tað fekk punktið tvørtur um.

Áðrenn MPPT gjørdist standardurin – vit tosa miðskeiðis í 1990-árunum her – brúktu flestu sólinnleggingar tað, sum vit kalla PWM-stýrarar. PWM stendur fyri Pulse Width Modulation, sum bara er ein snøggur máti at siga seg venda sambandinum millum panelið og battaríið tendra og sløkt ordiliga skjótt fyri at stýra løðingini.

Trupulleikin? PWM-stýringar draga í grundini panelspenningin niður fyri at passa til battaríspenningin. So um tú hevur fingið eitt 36V sólpanel og eitt 12V battarí, so ert tú bara... kastar ein risa klump av tí spenninginum burtur. Tað er sum at keypa ein sportsbil og bert nakrantíð koyra hann í fyrsta geari. Jú, tað riggar, men hvat er tað blóðuga?

Eg havi faktiskt enn eina av hesum fornu PWM eindunum, sum sita í mínum bilhúsi frá eini verkætlan, sum vit gjørdu aftur í 2009. Tað er ein lekkur pappírsvekt nú.

MPPT

Ein MPPT-stýrari er grundleggjandi ymiskur. Ístaðin fyri bara at dumpa panelspenningin niður á battarístøðið, brúkar hon ein DC-DC umformara (hugsa um tað sum ein elektroniskan gearkassa) til at faktiskt umskapa tann størri spenningin til meira streym við niðaru battaríspenninginum.

Her er fysikkbitin, men eg lovi at halda tað stutt: Power {{0} Spenning × Streymur. So um tú hevur fingið 36V við 3A frá tínum paneli (108W), so kann MPPT stýringin umskapa tað til umleið 12V við 9A (eisini 108W, minus nøkur tap). Tú fært SAMA-kraftina, bara í einum øðrum formi, sum battaríið faktiskt kann brúka.

Men bíða, tað er meira! (Eg havi verið og hugt at ov nógvum infomercialum)

MPPT-stýringin ger ikki bara hesa umleggingina einaferð og kallar hana ein dag. Tað mátar støðugt útgangin hjá panelinum, tweakar lastina, sum tað leggur fram til panelið, mátar aftur, og heldur á at stilla seg til at finna tann søta blettin – Maksimum Power Point – har tað tekur tað absolutta mest kraftin, sum er møguligt frá tínum paneli í eini og hvørjari løtu.

Tað er at gera hetta dansi dusintals ferðir um sekundið. Allan dag, hvønn dag.

Nú er her har tað gerst áhugavert, og har fyritøkur sum okkara brúka alt ov nógva tíð uppá at argumentera fyri tekniskum ummælisfundum.

Tað eru nógvar ymiskar algoritmur til at fylgja við MPP:

Perturb og eygleiðing (P&O)– Hetta er tað gamla álítandi. Stýriskipanin nudgar rakstrarpunktið í eina ætt, kannar um streymurin fór upp ella niður, so nudgar aftur samsvarandi. Einfalt, effektivt, men kann svinga runt í MPP sum ein fullur, sum roynir at finna eitt lyklahol. Hetta brúka vit í okkara Model S-150 røð, tí tað er prógvað og bíligt at seta í verk.

Beinleiðis leiðslu– Meira støddfrøðiliga elegant, meint neyvari. Í veruleikanum? Eg havi ongantíð sæð tað klára seg dramatiskt betur enn P&O í veruligum {1}heims umstøðum, hóast tað, sum akademisku greinarnar siga. Vit royndu bæði síðu-by-síðuna í tríggjar mánaðir í fjør summar (juni til august 2022), og munurin á orkuavreiðingini var minni enn 2%. Ikki vert eyka avgreiðsluna yvir høvdinum til flestu forrit.

Brotslig opin rásarspenningur– Tekur eitt git út frá opnu-}}}}}}}> Skjótt men minni nágreiniligt. Nakrar av bíligu kinesisku eindunum brúka hetta, og tú kanst siga – tær eru nøktandi men ikki flottar.

Síðani hevur tú fingið allar teir snøggu nýggjaru háttalagið – nervanet, tjúkk logikk, renniháttastýring. Og hygg, eg eri vísur í, at tey hava sítt pláss í granskingarstovum og nisjuforritum, men fyri 95% av uppsetingum? P&O ger arbeiðið bara fínt.

Tom frá okkara marknaðarføringsdeild heldur fram at trýsta okkum til at seta í verk "AI{0}}drivna MPPT" fyri buzz-faktorin. Vit siga honum altíð, at nervanet ikki geva meining fyri hetta forritið og vilja bara leggja kostnað og kompleksitet afturat fyri ongan veruligan ágóða. Hetta argumentið hevur verið í gongd síðani oktober. Send hjálp.

MPPT

"Men hvussu nógv betri ER tað?" - Hvør. Stakur. Viðskiftafólk. Fundur.

Okey, so her eru nøkur verulig tøl frá feltroyndum, sum vit koyrdu gjøgnum 2022:

Í okkara installatiónum í Suðurspania (Málaga-øki, um tú ert forvitin), sóu vit:

MPPT vs PWM: 25-30% meira orka avreidd í miðal

Besta bati: 45% (hetta var í desember við partvísari skuggamynd)

Ringast betring: 15% (miðað{{1} summer, greiðir dagar, tá enntá PWM riggar lutfalsliga væl)

Batin er størsta tá:

Tín panelspenningur er nógv hægri enn battaríspenningurin

Tú hevur partvísa skugga

Hitin er sera ymiskur

Tú hevur ósamsvarandi panelir í array

Tað er minst, tá alt er ideelt – sum í grundini ongantíð er í veruliga heiminum.

Eg skal ikki keða teg við einum fullum rásdiagrammi, men her er grundleggjandi topologiin:

Flestu MPPT-stýringar brúka ein buck-umformara (stig{0}} niður), økja um umskaparan (stig-up), ella buck-boost-umformara (kann gera bæði) sum teirra kraftstig. Vit fara vanliga við buck topologi, tí flestu sólpanelini eru størri spenningur enn battaríini, sum tey løða.

Stýrisparturin hevur vanliga:

Ein mikrokontrollari (vit brúka STM32 røð í okkara premium linju)

Spenningur og streymsensorar

Hitasensorar (fyri panelið, battaríið og stýrið sjálvt)

Onkur slag av brúkaragrunni (LCD skermur, Bluetooth, hvat)

Hatta er tað veruliga. Galdurin er alt í ritbúnaðinum – algoritman, sum ger av, hvussu tú kanst stilla rakstrarpunktið.

Okkara nýggja Model X{-300 sum vit seta í gongd í næsta mánaði (offisiella fráboðan á SolarTech Expo í Amsterdam 8. mars – kom siga heilsan um tú ert har!) brúkar ein dual-core prosessara, so vit kunnu koyra trygdareftirlit sjálvstøðugt frá MPPT algoritmuni. Bit yvirdráp? Kanska. Men eftir ta hendingina við at eindin hjá kappingarneytanum fekk eld í Australia í fjør (vil ikki navnanøvn, men tú hoyrdi nokk um tað), so taka vit ikki kjansir.

"MPPT gevur tær meira kraft frá tínum panelum".– Nei. Títt panel framleiðir tað, sum tað framleiðir út frá sólarljósi. MPPT tryggjar bara, at tú BRÚKA alla ta tøku valdið í staðin fyri at spilla tað.

"Tú hevur ikki brúk fyri MPPT við smáum skipanum".- Rusk. Sjálvt ein lítil skipan fær gagn av. Jú, tann absoluti orkuvinningurin er minni, men prosenttur{2}wise tað er tað sama.

"MPPT er bert til grid-tie skipanir".– Eisini skeivt. Virkar sera væl til battaríløðing, sum faktiskt er har vit síggja tað mesta av okkara sølu.

"Allir MPPT stýringar eru í grundini teir somu".– Ha! Sig tað til verkfrøðingatoymið. Vit brúka mánaðir uppá at optimera effektivitetin, hitaleiðsluna, álítandi. Men eg skal viðganga, at vanligi brúkarin, ein kinesisk eind uppá 50 pund og okkara £400 stýriskipan kunditykisteins. Inntil tann bíliga miseydnast eftir hálvum ári, t.e.

Hygg, eg skal selja teg á okkara vørum, men lat meg vera erligan (boða ikki mín stjóra, at eg segði hetta):

Um tú hevur eina sera lítla skipan (undir 50W), so passar ein stutt kaðalkoyring, og tú passar tætt til battaríspenningin, og tú ert á einum trongum budget – PWM kann vera í lagi. Tú letur nakað av orku á borðið, men onkuntíð er tað ein góðtikin handil{{2}off.

Vit høvdu ein kunda í fjør, sum vildi stýra eini lítlari veðurstøð í skotska hálendinum. 20W panelinum, 12V battarí, £30 budget. Eg mælti til ein bíligan PWM stýring. Hann keypti okkara MPPT eind allíkavæl, tí "hann vildi tað besta." Rættvís nokk, tað eru hansara pengar, men ROI um ta avgerðina er nokk ongantíð.

Hvar gongur henda tøknin? Ja, vit síggja nøkur fá rák:

Býtt MPPT– Ístaðin fyri ein stóran stýring fyri alt array, smærri optimeringar á hvørjum paneli. Betri til skugga, men leggur kostnað og fløkju afturat. Vit royna í løtuni í royndarverkætlan í Noregi.

Skýsamband– Øll vilja hava sín sólstýrara at tosa við snildfonina. Jú, hví ikki. Okkara app er faktiskt rættiliga ordilig, sjálvt um eg sigi tað sjálvur. Tú sært veruliga-tíðar avrikið, søguligar dátur, og tað fer at ávara teg um okkurt er galið. Vit trýstu á eina dagføring í síðstu viku, sum festir battarístatin{{5}av{6}}}-løðingarmetingina – tað var at lesa umleið 5% ov bjartskygd áður.

Betri algoritmur– Hetta er mín persónliga tvangsinnrás. Eg havi arbeitt við eini forsøgn algoritmu, sum brúkar veðurforsøgnar dátur til pre{1}}emtivt at stilla sporingarparametrini. Virkar tað? Viðhvørt. Er tað vert at gera? Dómsnevndin er enn úti.

MPPT

Verið at gera hetta nóg leingi til at vita vanligu feilirnar:

Stødd tað rætt– Keyp ikki ein 60A MPPT stýring fyri eitt 10A panel. Tað er oyðsluligt. Líka, ikki undirstødd tað og heldur, at tú sparir pengar. Tú fert bara at skaða tað, tá tú neyvan leggur fleiri panelir afturat seinni.

Halt tað flott– Hesi tingini geva hita. Ikki montera tað í ein innsiglaðan kassa í beinleiðis sólarljósi. Ja, fólk gera hetta faktiskt. Nei, eg skilji ikki hví.

Battaríhitafølari– Brúka tað! Løðing spenningur skal vera hiti- kompenseraður. Kamarhita og miðjan á Sahara krevja ymiskar spenningar.

Kaðalødd– Vit fáa SO nógvar samrøður um, at stýrifólk ikki virka sum tað skal, og tað er næstan altíð undirstøddar kaðlar, sum elva til spenningsfall. Brúka blóðuga kaðalstøddarroknaran á heimasíðu okkara.

Innstillingar hava týdning– Forsettu innstillingarnar eru konservativar. Les handbókina (eg veit, ørkymlandi uppskot) og stilla hana til títt ávísa battaríslag.

So, hvat er MPPT? Tað er í grundini ein snild elektronisk matchmaker, sum tryggjar, at títt sólpanel og battarí arbeiða saman so effektivt sum gjørligt, og støðugt stillar seg til skiftandi umstøður til at klemma alt møguligt watt burturúr tínum uppseting.

Er tað tað vert? Fyri flestu installatiónir, absolutt. Eykakostnaðurin av einum MPPT-stýring yvir PWM rindar fyri seg í øktari orkuavreiðing innan eitt ár ella tvey.

Eru vit skeiv, tí vit selja tey? Vísur. Men vit trúgva eisini uppá tey, annars høvdu vit ikki brúkt seinastu 15 árini at fínpussa tøknina og bygt upp óivað nakrar av bestu MPPT stýringunum á marknaðinum. (Og ja, eg veit, at hvør fyritøka sigur tað, men okkara er faktiskt.Stóra mær.)

Allíkavæl, um tú hevur fingið spurningar, so slepp teimum í viðmerkingarnar ella skjót mær ein teldupost. Ella betur enn so, fanga meg á Amsterdam expo í mars. Eg verði tann, sum drekkur ov nógv kaffi og forklára MPPT til øll, sum skulu lurta.

Oh, og eitt skjótt stikk – para títt MPPT við einaionlitiumbattaríum tú kanst. Skjóta løðieginleikin letur í roynd og veru stýriskipanina virka rætt í stuttum vetrardøgum. Vit hava roynt hesa kombinatión síðani í fjør og effektivitetsvinningurin er erliga verdur at nevna.