Matriz de painel solar com módulo MPPT chinês: 11 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Uma breve descrição da minha opinião sobre como fazer os painéis solares funcionarem bem e de forma bastante econômica …

Não garanto absolutamente nenhum dos conteúdos, podem ser apenas divagações de um louco, na verdade, suspeito fortemente que são …

Algumas fotos foram encontradas on-line e são consideradas de uso livre. Se você encontrar uma foto protegida por direitos autorais, escreva-me.

As classificações do painel solar não devem ser tomadas como nada além de um guia muito aproximado, as especificações publicadas são o que pode ser alcançado em condições de laboratório com fontes de luz específicas, etc. Na prática, não é possível obter esse desempenho em condições realistas. No entanto, eles fornecem um ponto de partida para decidir o que obter. Tanto quanto eu descobri que as especificações são apenas comparáveis dentro do portfólio de um fabricante, comparar entre diferentes fabricantes é uma chance na melhor das hipóteses.

Módulos reguladores de painel solar baratos podem ser encontrados no eBay, AliExpress ou sites semelhantes. Apesar de serem bastante diferentes, todos afirmam funcionar perfeitamente para otimizar o desempenho do painel solar. Infelizmente, nem todos dizem a verdade.

Quando eu construí meu primeiro painel solar, alguns anos atrás, tive que peneirar muitas informações antes de finalmente compreender o que agora acredito ser a verdade, é claro que o desenvolvimento contínuo pode levar a algo completamente verdadeiro amanhã.

Basicamente, existe a escolha entre os reguladores PWM e MPPT e, para os painéis solares, o MPPT é o caminho a seguir.

Um regulador MPPT tenta usar o painel solar onde o painel fornece mais energia, MPPT = Rastreamento de Ponto de Potência Máx. Qualquer outro tipo de regulador vai lhe dar uma eficiência menor, uma vez que o painel pode não estar aproveitando todo o seu potencial, isso é verdade se você estiver usando painéis chineses baratos ou qualquer outra coisa.

O regulador MPPT chinês barato que uso é muito básico, você define a tensão do MPP e o regulador tenta mantê-la lá. Reguladores mais avançados farão regularmente uma “varredura” para encontrar o MPP (onde a curva é plana). Os baratos são bons para projetos simples, mas se você quiser aproveitar cada pedacinho de suco de seus painéis, você não pode economizar nisso - e como um bônus adicional, você pode simplesmente guardar tudo sem ler este "como fazer" …

Etapa 1: reúna seus recursos

Mais abaixo, eu faço uma breve revisão das etapas que fiz, uma espécie de turorial-ish.

Você precisará do seguinte.

- Painéis solares (eu uso vários painéis chineses baratos da Ali, conectados em matrizes)

- Módulo MPPT (eu uso módulos chineses baratos do Ali)

- Díodos Schottky (1 por painel solar)

- Resistores de potência, valores fixos (eu uso uma mistura de 10, 33, 47, 120, 330 Ohms, classificados em 3/4/5/9 / 10W)

- Resistor de potência variável (eu uso um resistor deslizante de 100 Ohms / 2A)

- DMMs, eu recomendo 2, um para medir a tensão DC e um para medir a corrente DC

- Fonte de tensão DC ajustável

- cabos

- Cerveja, pode precisar de um pouco se o tempo estiver bom

Etapa 2: determinar o uso pretendido

Qual é o uso pretendido para seus painéis solares?

Qual é a tensão de saída desejada do MPPT mpdule?

No meu caso, tenho alguns usos muito semelhantes.

Matriz 1 - Carregador de celular portátil usado em caminhadas e patrulhamento (voltagem alvo 12,3 V)

Matriz 2 - Carregando a bateria do motor de pesca para um pequeno barco a remo (12 pés) (tensão alvo 13,6 V)

Matriz 3 - Carregando a bateria de arranque para um barco a motor pequeno (15 pés) (tensão alvo 13,6 V)

Etapa 3: conectar painéis solares em matrizes

Dependendo do seu uso, pode ser necessário conectar o painel em série ou em paralelo, talvez até em combinações dos mesmos, para obter os Volts / Amps necessários.

Começo soldando os diodos Schottky no lugar e, em seguida, os cabos de conexão entre os painéis para formar matrizes. Os diodos Schottky são necessários uma vez que os painéis diferem ligeiramente e não quero desperdiçar energia alimentando os painéis de forma reversa.

Matriz 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 painéis conectados em série.

Matriz 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 painéis conectados em paralelo.

Matriz 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 painéis conectados em paralelo.

Etapa 4: preparar a carga

Eu soldei os resistores de potência fixos em série deixando as pontas da etiqueta compridas, isso é para permitir um ajuste rápido da carga fixa movendo as pinças jacaré.

O resistor de potência variável é conectado em série com os resistores fixos.

Etapa 5: preparações

Espere por um dia com céu limpo, até mesmo a menor nuvem afetará seu consumo de cerveja.

Coloque a matriz ao sol, certifique-se de que nenhuma parte esteja sombreada.

Obviamente, se você tiver apenas um painel, as mesmas medidas serão feitas para ele.

Nota: As condições nubladas afetam muito a saída alcançável, meu palpite é que painéis melhores provavelmente são menos afetados do que os baratos que tenho.

Abra uma cerveja e aproveite a vida por um momento, tenha uma segunda cerveja pronta, se necessário.

Etapa 6: Medir os parâmetros do painel

Essas etapas são bastante importantes, a menos que você esteja usando algum controlador MPPT autocalibrado sofisticado, o que eu não …

Vá em frente

Para cada conjunto de painéis solares, eu meço os parâmetros conforme abaixo.

1. Conecte um DMM (definido para tensão CC) nas conexões do array, meça e anote a tensão (Voc). Voc = _V

2. Em seguida, conecte um DMM (definido para corrente DC 10A) entre as conexões do array, meça e anote a corrente (Isc). Isc = _A

3. Faça algumas medições rápidas para determinar o MPP (Ponto de Potência Máx.) Aproximado.

3a. Conecte um DMM (tensão CC) nas conexões do array e outro DMM (corrente CC) em série com a carga.

3b. Anote a tensão e a corrente medidas enquanto varia a carga.

3c. Calculando a potência para cada ponto de medição registrado (P = V x I), podemos determinar rapidamente o Ponto de Potência Máx. Aproximado. MPP aproximado: _V

3d. Uma maneira alternativa (rápida e suja) de obter o MPP aproximado é calcular;

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

4. Selecione os pontos de conexão adequados para os resistores fixos, permitindo focar a medição ao redor do MPP (a partir de 3c). Ajuste lentamente o resistor variável enquanto anota as tensões e correntes.

Tento apontar para saltos de 0,1 V entre as medições.

5. Repita o cálculo de potência acima e determine Vmpp e Impp (onde Max Power é).

6. Pode ser interessante ver como o MPP medido se compara ao MPP calculado;

MPP medido; Vmpp = _V, Impp = _A

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

7. Pode-se, apenas por diversão, calcular o Fator de Preenchimento neste ponto, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Etapa 7: ajuste o módulo MPPT para atender às suas necessidades

Acima selecionamos nossa tensão de saída desejada, isso junto com os parâmetros derivados em 2.1 serão vitais para ajustar corretamente o módulo MPPT. Também precisamos saber a corrente máxima de carga (Ichg) e em que a carga atual é considerada concluída (Idone).

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

Procedimento:

1. Conecte um DMM à saída MPPT (definido para tensão DC)

2. Gire os trimpots CC e CV totalmente no sentido horário, gire o trimpot MPPT totalmente no sentido anti-horário

3. Conecte uma fonte de tensão DC ajustável à entrada MPPT, defina a tensão para zero antes de ligar.

4. Defina a fonte de tensão DC ajustável para Vmpp, gire lentamente o trimpot MPPT no sentido horário até que a tensão de saída pare de aumentar.

5. Gire o trimpot CV no sentido anti-horário até que o Vout desejado seja definido.

6. Curto-circuite a saída através de um DMM (ajuste para corrente DC 10A). Gire o trimpot CC no sentido anti-horário até que o Ichg desejado seja definido.

7. O trimpot de LED ajusta em qual corrente o LED mudará de cor, o padrão é 0,1 x Ichg. Para ajustar, conecte uma carga que dê Idone, gire o trimpot de LED até que o LED mude de cor.

Nota: Na verdade, nada acontecerá além da mudança de cor do LED.

8. O módulo MPPT agora está ajustado e pronto para uso.

Etapa 8: Passo a passo, My Array 1

Especificações:

Painel: CNC145x145-6, 4 painéis em série.

Dimensões: 145x145x3mm

Avaliações: 6V / 3W por painel. 4 painéis: 24V / 12W

1. Reúna o material necessário.

2. Os diodos Schottky e as conexões do painel já estão instalados.

3. Configuração de medição conforme mostrado.

4. Eu começo medindo Voc e Isc.

5. Em seguida, eu mexo um pouco com a carga para obter um MPP aproximado.

6. Eu reconfiguro meus resistores fixos para que eu possa focar minhas medições em torno do MPP, fiz duas séries para tentar localizar o MPP exato.

Resultados:

Voc: 25,9V / Isc: 325mA

Vmpp: 20,0V / Impp: 290mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 5,8W

Apenas para diversão e comparação: MPP calculado; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 V, Impp = Isc x 0,9 = 292 mA

Fator de preenchimento: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Infelizmente, parece que perdi a planilha de trabalho do Excel que estava usando, portanto, não há gráficos ou séries gravadas para esta matriz de painel.

Ajuste do módulo MPPT:

A seguir estão os ajustes do módulo MPPT.

Ao selecionar Vout, decidi que posso compartilhar uma bateria de íons de lítio de 12 V ou conectar a saída a um módulo de carregamento USB de 5 V / 2 A (entrada 7,5-28 VCC).

O módulo MPPT foi ajustado usando os seguintes parâmetros:

Vin = 20,0V / Vout = 12,3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. Eu "reinicio" os trimpots conforme descrito, conecto meus DMMs e defino minha fonte de tensão DC ajustável para Vin = 20,0 V

2. Eu ajusto o trimpot MPPT até que a tensão de saída pare de subir, em seguida, uso o trimpot CV para definir a tensão de saída para Vchg = 12,3V

3. Curto-circuitar a saída através de um DMM (definido para corrente DC 10A) Eu ajusto o trimpot CC para Ichg = 600mA

4. Conectando a carga do meu resistor, eu ajusto a carga até obter a corrente de saída = Idone = 100mA, em seguida ajustando o trimpot do LED para que o LED apenas mude de cor.

5. A variação da carga confirma que o LED muda de cor conforme pretendido. FEITO!

Etapa 9: Resultados - Meu Array 2

Especificações:

Painel: CNC170x170-18, 6 painéis em paralelo.

Dimensões: 170x170x3mm

Classificações: 18V / 4,5W por painel. 6 painéis: 18V / 27W

Resultados:

Voc: 20,2V / Isc: 838mA

Vmpp: 15,6V / Impp: 821mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 12,8W

A matriz do painel fornece um pouco menos da metade da potência nominal.

Ajustes MPPT:

O módulo MPPT foi ajustado usando os seguintes parâmetros:

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

Etapa 10: Resultados - Minha matriz 3

Especificações:

Painel: CNC170x170-18, 4 painéis em paralelo.

Dimensões: 170x170x3mm

Classificações: 18V / 4,5W por painel. 4 painéis: 18V / 18W

Resultados:

Voc: 20,5 V / Isc: 540 mA

Vmpp: 15,8V / Impp: 510mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 8,1W

A matriz do painel fornece um pouco menos da metade da potência nominal.

Ajustes MPPT:

O módulo MPPT foi ajustado usando os seguintes parâmetros:

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

Etapa 11: Resultados - Minha matriz 3 (dia nublado)

Especificações:

Painel: CNC170x170-18, 4 painéis em paralelo.

Dimensões: 170x170x3mm

Classificações: 18V / 4,5W por painel. 4 painéis: 18V / 18W

Resultados:

Voc: 18,3 V / Isc: 29 mA

Vmpp: 14,2V / Impp: 26mA

Pmpp calculado: Vmpp x Impp = 0,37W

Mesma matriz e configuração usada na etapa anterior, mas com resultados claramente diferentes.

Em comparação com a produção obtida em um dia ensolarado, é bastante claro que esses painéis não serão muito úteis em condições nubladas.