MPPT म्हणजे काय?

तर गेल्या मंगळवारी घडलेली एक मजेदार गोष्ट येथे आहे. मी आमच्या प्रोक्योरमेंट टीममधील डेव्हसोबत कॉफी घेत होतो (तुम्हाला माहीत आहे, तो माणूस जो नेहमी पुरवठादारांच्या लीड टाइम्सबद्दल तक्रार करतो), आणि त्याने मला विचारले: "तुम्ही R&D मीटिंगमध्ये या MPPT गोष्टी कशासाठी चालू ठेवता?"

योग्य प्रश्न, खरोखर. आम्ही हे परिवर्णी शब्द लग्नाच्या वेळी कॉन्फेटीसारखे फेकतो, परंतु अभियांत्रिकी बबलच्या बाहेरील बहुतेक लोकांना आम्ही कशाबद्दल बोलत आहोत याची काहीच कल्पना नसते.

MPPT म्हणजे कमाल पॉवर पॉइंट ट्रॅकिंग. आणि नाही, काही सेल्स ब्रोशर सारखे वाटत असले तरी, हा काही जादूई ब्लॅक बॉक्स नाही जो फक्त "तुमचे सौर पॅनेल चांगले बनवतो." एकदा तुम्ही घाबरवणारे नाव ओलांडले की हे अगदी सरळ आहे.

बरोबर, तर हे चित्र. तुमच्या छतावर सोलर पॅनल बसले आहे. पुरेसे सोपे दिसते - सूर्यप्रकाश त्यावर आदळतो, वीज येते, काम पूर्ण होते. शिवाय ते इतके सोपे नाही, आहे का?

सौर पॅनेल विचित्र आहेत. तुम्ही त्यांच्यासोबत काय करता याची पर्वा न करता ते तुम्हाला सतत शक्ती देत नाहीत. व्होल्टेज आणि करंट तुम्ही त्यांना कोणत्या लोडशी जोडता यावर आधारित बदल घडवून आणतात आणि येथे किकर आहे: व्होल्टेज आणि करंटचे फक्त एक विशिष्ट संयोजन आहे जिथे तुम्हाला त्या पॅनेलमधून जास्तीत जास्त पॉवर मिळते.

आम्ही याला कमाल पॉवर पॉइंट किंवा MPP म्हणतो. आकर्षक नाव, मला माहीत आहे.

आता हा बिंदू सतत फिरतो. ढग डोक्यावरून जातो? एमपीपीची हालचाल. तापमानात बदल? एमपीपीची हालचाल. पॅनेल थोडी धूळ आहे? तुम्ही अंदाज लावला, MPP चालते. हे डोळ्यांवर पट्टी बांधून चालत्या लक्ष्यावर जाण्याचा प्रयत्न करण्यासारखे आहे.

साराह (आमची आघाडीची सिस्टीम डिझायनर – हुशार स्त्री, कॉफीची भयानक चव) यांनी गेल्या महिन्यात एका क्लायंटला हेच सांगितले: "कल्पना करा की तुम्ही बादलीत पाणी भरण्याचा प्रयत्न करत आहात, परंतु टॅपचा दाब सतत बदलत राहतो, आणि सर्वोत्तम प्रवाह दर मिळविण्यासाठी तुम्ही किती अंतरापर्यंत झडप उघडता ते तुम्हाला सतत समायोजित करावे लागेल." परिपूर्ण नाही, पण तो मुद्दा ओलांडला.

MPPT मानक बनण्याआधी - आम्ही येथे 1990 च्या दशकाच्या मध्यात बोलत आहोत - बहुतेक सोलर इंस्टॉलेशन्स ज्याला आम्ही PWM कंट्रोलर म्हणतो ते वापरले. PWM म्हणजे पल्स विड्थ मॉड्युलेशन, जे चार्जिंग नियंत्रित करण्यासाठी ते तुमच्या पॅनल आणि बॅटरीमधील कनेक्शन खरोखर जलद चालू आणि बंद करतात असे सांगण्याचा एक भन्नाट मार्ग आहे.

समस्या? PWM नियंत्रक मुळात तुमच्या बॅटरी व्होल्टेजशी जुळण्यासाठी तुमचे पॅनल व्होल्टेज खाली खेचतात. त्यामुळे तुमच्याकडे 36V सोलर पॅनल आणि 12V बॅटरी असल्यास, तुम्ही फक्त... त्या व्होल्टेजचा मोठा भाग फेकून देत आहात. हे स्पोर्ट्स कार विकत घेण्यासारखे आहे आणि ते फक्त पहिल्या गियरमध्ये चालवण्यासारखे आहे. नक्कीच, ते कार्य करते, परंतु रक्तरंजित मुद्दा काय आहे?

2009 मध्ये आम्ही केलेल्या प्रकल्पातील यापैकी एक प्राचीन PWM युनिट माझ्या गॅरेजमध्ये बसलेले आहे. आता ते एक छान पेपरवेट आहे.

MPPT

MPPT कंट्रोलर मूलभूतपणे भिन्न आहे. तुमचे पॅनेलचे व्होल्टेज फक्त बॅटरीच्या पातळीपर्यंत खाली टाकण्याऐवजी, ते उच्च व्होल्टेजला कमी बॅटरी व्होल्टेजवर अधिक करंटमध्ये बदलण्यासाठी डीसी-डीसी कन्व्हर्टर (त्याला इलेक्ट्रॉनिक गियर बॉक्स म्हणून समजा) वापरते.

येथे भौतिकशास्त्राचा भाग आहे, परंतु मी ते थोडक्यात ठेवण्याचे वचन देतो: पॉवर=व्होल्टेज × करंट. त्यामुळे तुम्हाला तुमच्या पॅनल (108W) वरून 3A वर 36V मिळाले असल्यास, MPPT कंट्रोलर त्याचे 9A (108W, वजा काही नुकसान) वर अंदाजे 12V मध्ये रूपांतर करू शकतो. तुमची बॅटरी प्रत्यक्षात वापरू शकेल अशा वेगळ्या स्वरूपात तुम्हाला समान शक्ती मिळत आहे.

पण थांबा, अजून आहे! (मी बऱ्याच इन्फोमेर्शियल पाहत आहे)

MPPT कंट्रोलर हे रूपांतरण फक्त एकदाच करत नाही आणि दिवसाला कॉल करत नाही. हे सतत पॅनेलच्या आउटपुटचे मोजमाप करते, ते पॅनेलवर सादर करत असलेल्या लोडमध्ये बदल करते, पुन्हा मोजते आणि ते गोड ठिकाण शोधण्यासाठी समायोजित करत राहते - कमाल पॉवर पॉइंट - जिथे ते कोणत्याही क्षणी तुमच्या पॅनेलमधून शक्य तितकी पूर्ण शक्ती काढत आहे.

हे नृत्य प्रति सेकंद डझनभर वेळा करत आहे. दिवसभर, रोज.

आता हे कुठे मनोरंजक आहे आणि जिथे आमच्यासारख्या कंपन्या तांत्रिक पुनरावलोकन बैठकांमध्ये वाद घालण्यात बराच वेळ घालवतात.

MPP ट्रॅक करण्यासाठी विविध अल्गोरिदम आहेत:

पेस्टर्ब आणि ऑब्झर्व्ह (P&O)- हे जुने विश्वसनीय आहे. कंट्रोलर ऑपरेटिंग पॉईंटला एका दिशेने ढकलतो, पॉवर वर किंवा खाली गेली की नाही ते तपासतो, त्यानंतर त्यानुसार पुन्हा नज करतो. साधे, प्रभावी, परंतु कीहोल शोधण्याच्या प्रयत्नात मद्यधुंद अवस्थेप्रमाणे MPP भोवती फिरू शकते. आम्ही हे आमच्या मॉडेल S-150 मालिकेत वापरतो कारण ते सिद्ध आणि अंमलबजावणीसाठी स्वस्त आहे.

वाढीव आचरण- अधिक गणितीय मोहक, कथित अधिक अचूक. प्रत्यक्षात? शैक्षणिक पेपर्सचा दावा असूनही, वास्तविक-जागतिक परिस्थितीत P&O पेक्षा नाटकीयरित्या चांगले काम करताना मी कधीही पाहिले नाही. आम्ही गेल्या उन्हाळ्यात (जून ते ऑगस्ट 2022) तीन महिन्यांसाठी-बाजुने-दोन्ही बाजूंनी चाचणी केली आणि उर्जेच्या कापणीत फरक 2% पेक्षा कमी होता. बऱ्याच अनुप्रयोगांसाठी अतिरिक्त प्रक्रिया ओव्हरहेड करणे योग्य नाही.

फ्रॅक्शनल ओपन सर्किट व्होल्टेज– पॅनेलच्या ओपन-सर्किट व्होल्टेजवर आधारित अंदाज घेते. जलद पण कमी अचूक. काही स्वस्त चायनीज युनिट्स हे वापरतात आणि तुम्ही सांगू शकता - ते पुरेसे आहेत पण चांगले नाहीत.

मग तुमच्याकडे सर्व फॅन्सी नवीन पद्धती आहेत - न्यूरल नेटवर्क्स, फजी लॉजिक, स्लाइडिंग मोड कंट्रोल. आणि पहा, मला खात्री आहे की त्यांचे स्थान संशोधन प्रयोगशाळा आणि विशिष्ट अनुप्रयोगांमध्ये आहे, परंतु 95% स्थापनांसाठी? P&O हे काम अगदी चांगले करते.

आमच्या मार्केटिंग विभागातील टॉम बझ फॅक्टरसाठी "AI-पावर्ड MPPT" लागू करण्यासाठी सतत दबाव आणत आहे. आम्ही त्याला सांगत राहतो की या ऍप्लिकेशनसाठी न्यूरल नेटवर्क्सचा अर्थ नाही आणि कोणत्याही वास्तविक फायद्यासाठी खर्च आणि जटिलता जोडली जाईल. ऑक्टोबरपासून हा वाद सुरू होता. मदत पाठवा.

MPPT

"पण ते किती चांगले आहे?" - प्रत्येक. अविवाहित. क्लायंट. सभा.

ठीक आहे, तर आम्ही 2022 मध्ये चालवलेल्या फील्ड चाचण्यांमधील काही वास्तविक संख्या येथे आहेत:

दक्षिण स्पेनमधील आमच्या स्थापनेमध्ये (मलागा प्रदेश, जर तुम्ही उत्सुक असाल), आम्ही पाहिले:

MPPT vs PWM: सरासरी 25-30% जास्त ऊर्जा कापली जाते

सर्वोत्तम सुधारणा: 45% (हे डिसेंबरमध्ये आंशिक छायांकनासह होते)

वाईट सुधारणा: 15% (उन्हाळ्याच्या मध्य-, स्पष्ट दिवस, जेव्हा PWM देखील तुलनेने चांगले कार्य करते)

सुधारणा सर्वात मोठी असते जेव्हा:

तुमचे पॅनल व्होल्टेज बॅटरी व्होल्टेजपेक्षा खूप जास्त आहे

आपल्याकडे आंशिक छायांकन आहे

तापमान खूप बदलते

तुमच्याकडे ॲरेमध्ये न जुळणारे पॅनेल आहेत

जेव्हा सर्वकाही आदर्श असते तेव्हा ते सर्वात लहान असते – जे मुळात वास्तविक जगात कधीच नसते.

मी तुम्हाला संपूर्ण सर्किट डायग्रामसह कंटाळणार नाही, परंतु येथे मूलभूत टोपोलॉजी आहे:

बहुतेक MPPT कंट्रोलर त्यांच्या पॉवर स्टेज म्हणून बक कन्व्हर्टर (स्टेप-डाउन), बूस्ट कन्व्हर्टर (स्टेप-अप), किंवा बक-बूस्ट कन्व्हर्टर (दोन्ही करू शकतात) वापरतात. आम्ही सामान्यत: बक टोपोलॉजी वापरतो कारण बहुतेक सौर पॅनेल चार्ज करत असलेल्या बॅटरीपेक्षा जास्त व्होल्टेज असतात.

नियंत्रण विभागात सामान्यतः असते:

मायक्रोकंट्रोलर (आम्ही आमच्या प्रीमियम लाइनमध्ये STM32 मालिका वापरतो)

व्होल्टेज आणि वर्तमान सेन्सर

तापमान सेन्सर (पॅनल, बॅटरी आणि स्वतः कंट्रोलरसाठी)

काही प्रकारचा वापरकर्ता इंटरफेस (एलसीडी स्क्रीन, ब्लूटूथ, काहीही)

ते खरोखर आहे. सॉफ्टवेअरमध्ये जादू आहे - अल्गोरिदम जो ऑपरेटिंग पॉइंट कसा समायोजित करायचा हे ठरवतो.

आमचे नवीन मॉडेल X-300 जे आम्ही पुढील महिन्यात लॉन्च करत आहोत (8 मार्च रोजी ॲमस्टरडॅममधील सोलारटेक एक्स्पोमध्ये अधिकृत घोषणा – तुम्ही तिथे असाल तर हाय म्हणा!) ड्युअल-कोर प्रोसेसर वापरते जेणेकरून आम्ही MPPT अल्गोरिदममधून स्वतंत्रपणे सुरक्षा निरीक्षण करू शकतो. बिट ओव्हरकिल? कदाचित. पण गेल्या वर्षी ऑस्ट्रेलियात स्पर्धकाच्या युनिटला आग लागल्याच्या घटनेनंतर (नावे सांगणार नाही, परंतु आपण कदाचित याबद्दल ऐकले असेल), आम्ही शक्यता घेत नाही.

"MPPT तुम्हाला तुमच्या पॅनेलमधून अधिक शक्ती देते"- नाही. तुमचे पॅनेल सूर्यप्रकाशाच्या आधारे जे उत्पादन करते ते तयार करते. एमपीपीटी हे सुनिश्चित करते की तुम्ही ती सर्व उपलब्ध उर्जा वाया घालवण्याऐवजी वापरत आहात.

"तुम्हाला छोट्या सिस्टीमसह MPPT ची गरज नाही"- कचरा. अगदी लहान प्रणालीचा फायदा होतो. निश्चितच, संपूर्ण ऊर्जा मिळणे कमी आहे, परंतु टक्केवारीनुसार-ते समान आहे.

"MPPT फक्त ग्रिड-टाय सिस्टमसाठी आहे"- तसेच चुकीचे. बॅटरी चार्जिंगसाठी उत्तम काम करते, जिथे आम्ही आमची बहुतांश विक्री पाहतो.

"सर्व MPPT नियंत्रक मुळात सारखेच असतात"- हा! ते अभियांत्रिकी संघाला सांगा. आम्ही कार्यक्षमता, थर्मल व्यवस्थापन, विश्वसनीयता इष्टतम करण्यासाठी महिने घालवतो. पण मी मान्य करेन, सरासरी वापरकर्त्यासाठी, £50 चायनीज युनिट आणि आमचा £400 नियंत्रक कदाचितदिसतेसमान स्वस्त एक सहा महिन्यांनंतर अपयशी होईपर्यंत, म्हणजे.

बघा, मी तुम्हाला आमच्या उत्पादनांवर विकणार आहे, पण मला प्रामाणिक राहू द्या (मी हे बोललो ते माझ्या बॉसला सांगू नका):

तुमची प्रणाली (50W पेक्षा कमी), लहान केबल चालवल्यास, तुमचा पॅनल व्होल्टेज तुमच्या बॅटरी व्होल्टेजशी जवळून जुळत असेल आणि तुम्ही कमी बजेटमध्ये असाल - PWM कदाचित ठीक असेल. तुम्ही टेबलवर थोडी ऊर्जा सोडाल, परंतु काहीवेळा ते स्वीकार्य व्यापार-बंद असते.

आमच्याकडे मागच्या वर्षी एक ग्राहक होता ज्याला स्कॉटिश हाईलँड्स. 20W पॅनेल, 12V बॅटरी, £30 बजेटमध्ये एक लहान हवामान स्टेशन चालू करायचे होते. मी स्वस्त PWM कंट्रोलरची शिफारस केली. तरीही त्याने आमचे MPPT युनिट विकत घेतले कारण "त्याला सर्वोत्तम हवे होते." पुरेसे, हे त्याचे पैसे आहे, परंतु त्या निर्णयावरील ROI कदाचित कधीच नाही.

हे तंत्रज्ञान कुठे जात आहे? बरं, आम्ही काही ट्रेंड पाहत आहोत:

MPPT वितरित- संपूर्ण ॲरेसाठी एका मोठ्या कंट्रोलरऐवजी, प्रत्येक पॅनेलवर लहान ऑप्टिमायझर. शेडिंगसाठी चांगले, परंतु खर्च आणि जटिलता जोडते. आम्ही सध्या नॉर्वेमधील पायलट प्रोजेक्टमध्ये याची चाचणी करत आहोत.

क्लाउड कनेक्टिव्हिटी- प्रत्येकाला त्यांचा सोलर कंट्रोलर त्यांच्या स्मार्टफोनशी बोलायचा असतो. नक्कीच, का नाही. जरी मी स्वतः असे म्हणत असलो तरीही आमचा ॲप खरोखरच सभ्य आहे. तुम्ही वास्तविक-कार्यप्रदर्शन, ऐतिहासिक डेटा पाहू शकता आणि काही चुकले असल्यास ते तुम्हाला सूचित करेल. आम्ही गेल्या आठवड्यात एक अपडेट पुश केले जे बॅटरीची स्थिती निश्चित करते-चार्ज अंदाजे--पूर्वी ते सुमारे 5% खूप आशावादी वाचत होते.

उत्तम अल्गोरिदम- हा माझा वैयक्तिक ध्यास आहे. मी एका अंदाजात्मक अल्गोरिदमवर काम करत आहे जो ट्रॅकिंग पॅरामीटर्स पूर्व-ॲडजस्ट करण्यासाठी हवामान अंदाज डेटा वापरतो. ते चालते का? कधी कधी. तो प्रयत्न वाचतो आहे? ज्युरी अजून बाहेर आहे.

MPPT

सामान्य चुका जाणून घेण्यासाठी हे बरेच दिवस करत आहे:

त्याचा योग्य आकार घ्या- 10A पॅनेलसाठी 60A MPPT कंट्रोलर खरेदी करू नका. ते फालतू आहे. त्याचप्रमाणे, आपण पैसे वाचवू असा विचार करून ते कमी करू नका. तुम्ही नंतर अपरिहार्यपणे आणखी पॅनेल जोडल्यास तुमचे नुकसान होईल.

थंड ठेवा- या गोष्टी उष्णता निर्माण करतात. थेट सूर्यप्रकाशात सीलबंद बॉक्समध्ये ते माउंट करू नका. होय, लोक प्रत्यक्षात हे करतात. नाही, मला का समजत नाही.

बॅटरी तापमान सेन्सर- वापरा! चार्जिंग व्होल्टेजची भरपाई तापमान- असावी. खोलीचे तापमान आणि सहाराच्या मध्यभागी वेगवेगळ्या व्होल्टेजची आवश्यकता असते.

केबल आकारमान– आम्हाला कंट्रोलर्स नीट काम करत नसल्याबद्दल बरेच कॉल येतात आणि ते जवळजवळ नेहमीच कमी आकाराच्या केबल्समुळे व्होल्टेज कमी होते. आमच्या वेबसाइटवर रक्तरंजित केबल साइझिंग कॅल्क्युलेटर वापरा.

सेटिंग्ज महत्त्वाचे- डीफॉल्ट सेटिंग्ज पुराणमतवादी आहेत. मॅन्युअल वाचा (मला माहित आहे, धक्कादायक सूचना) आणि ते तुमच्या विशिष्ट बॅटरी प्रकारासाठी कॉन्फिगर करा.

तर, MPPT म्हणजे काय? हे मुळात एक स्मार्ट इलेक्ट्रॉनिक मॅचमेकर आहे जे सुनिश्चित करते की तुमचे सौर पॅनेल आणि बॅटरी शक्य तितक्या कार्यक्षमतेने एकत्र काम करत आहेत, तुमच्या सेटअपमधून प्रत्येक संभाव्य वॅट पिळून काढण्यासाठी सतत बदलत्या परिस्थितीशी जुळवून घेत आहेत.

त्याची किंमत आहे का? बऱ्याच स्थापनेसाठी, पूर्णपणे. PWM वर MPPT कंट्रोलरची अतिरिक्त किंमत एक किंवा दोन वर्षात वाढीव ऊर्जेच्या कापणीमध्ये स्वतःच भरते.

आम्ही त्यांना विकतो म्हणून आम्ही पक्षपाती आहोत का? नक्की. पण आमचा त्यांच्यावरही विश्वास आहे, अन्यथा आम्ही गेली 15 वर्षे तंत्रज्ञान शुद्ध करण्यात आणि बाजारात काही उत्तम MPPT नियंत्रक तयार करण्यात घालवली नसती. (आणि हो, मला माहित आहे की प्रत्येक कंपनी असे म्हणते, परंतु प्रत्यक्षात आमची आहे. माझ्याशी लढा.)

असं असलं तरी, तुम्हाला प्रश्न असल्यास, ते टिप्पण्यांमध्ये टाका किंवा मला ईमेल करा. किंवा अजून चांगले, मार्चमध्ये ॲमस्टरडॅम एक्सपोमध्ये मला पकडा. मी खूप कॉफी पिणारा आणि ऐकणाऱ्या कोणालाही MPPT समजावून सांगणारा असेन.

ओह, आणि एक द्रुत प्लग – तुमचा MPPT एक सोबत जोडाआयनिक लिथियम बॅटरीजर तुम्ही करू शकता. जलद चार्जिंग वैशिष्ट्यामुळे हिवाळ्याच्या लहान दिवसांमध्ये कंट्रोलर योग्यरित्या काम करू देते. आम्ही गेल्या वर्षापासून या कॉम्बोची चाचणी करत आहोत आणि कार्यक्षमतेचा फायदा प्रामाणिकपणे उल्लेख करण्यासारखा आहे.