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MPPT oder Maximum Power Point Tracking ist ein Algorithmus, der in Ladereglern enthalten ist und dazu dient, unter bestimmten Bedingungen die maximal verfügbare Leistung aus dem PV-Modul zu extrahieren. Die Spannung, bei der ein PV-Modul maximale Leistung erzeugen kann, wird als Maximalleistungspunkt (oder Spitzenleistungsspannung) bezeichnet. Die maximale Leistung variiert je nach Sonneneinstrahlung, Umgebungstemperatur und Solarzellentemperatur.
Warum MPPT wählen?
Erhöhte Energieernte
MPPT-Regler betreiben Array-Spannungen über der Batteriespannung und steigern die Energieausbeute von Solaranlagen im Vergleich zu PWM-Reglern je nach Klimabedingungen um 5 bis 30 %.
Die Betriebsspannung und Stromstärke des Arrays wird im Laufe des Tages vom MPPT-Controller angepasst, sodass die Ausgangsleistung des Arrays (Stromstärke x Spannung) maximiert wird.
Weniger Modulbeschränkungen
Da MPPT-Regler Arrays mit Spannungen betreiben, die über der Batteriespannung liegen, können sie mit einer größeren Vielfalt an Solarmodulen und Array-Konfigurationen verwendet werden. Darüber hinaus können sie Systeme mit kleineren Drahtgrößen unterstützen.
Unterstützung für übergroße Arrays
MPPT-Regler können übergroße Arrays unterstützen, die andernfalls die maximalen Betriebsleistungsgrenzen des Ladereglers überschreiten würden. Der Controller erreicht dies, indem er die Stromaufnahme des Arrays während der Tageszeiten begrenzt, in denen viel Solarenergie zugeführt wird (normalerweise mitten am Tag).
Wie funktioniert Maximum Power Point Tracking?
Hier kommt die Optimierung bzw. Maximum Power Point Tracking ins Spiel. Gehen Sie davon aus, dass Ihre Batterie fast leer ist (12 Volt). Ein MPPT nimmt diese 17,6 Volt bei 7,4 Ampere und wandelt sie herunter, sodass die Batterie jetzt 10,8 Ampere bei 12 Volt erhält. Jetzt sind es noch knapp 130 Watt und alle sind zufrieden.
Im Idealfall würden Sie für eine 100-prozentige Stromumwandlung etwa 11,3 Ampere bei 11,5 Volt erhalten, aber Sie müssen der Batterie eine höhere Spannung zuführen, um die Ampere zu zwingen. Und das ist eine vereinfachte Erklärung – in Wirklichkeit die Leistung der MPPT-Ladung Der Controller kann kontinuierlich variieren, um die maximale Amperezahl in die Batterie zu bringen.
Wenn Sie sich die grüne Linie ansehen, sehen Sie, dass sie oben rechts eine scharfe Spitze aufweist – das repräsentiert den Punkt maximaler Leistung. Ein MPPT-Controller sucht nach genau diesem Punkt und führt dann die Spannungs-/Stromumwandlung durch, um ihn genau auf den Bedarf der Batterie umzustellen. Im wirklichen Leben bewegt sich dieser Gipfel ständig mit Änderungen der Lichtverhältnisse und des Wetters.
Unter sehr kalten Bedingungen ist ein 120-Watt-Panel tatsächlich in der Lage, über 130+ Watt zu liefern, da die Ausgangsleistung steigt, wenn die Paneltemperatur sinkt – aber wenn Sie keine Möglichkeit haben, diesen Leistungspunkt zu verfolgen , du wirst es verlieren. Unter sehr heißen Bedingungen hingegen sinkt die Leistung – Sie verlieren an Leistung, wenn die Temperatur steigt. Deshalb erzielen Sie im Sommer weniger Zuwächse.
Warum brauche ich einen MPPT?
MPPTs sind unter folgenden Bedingungen am effektivsten: Winter und/oder bewölkte oder dunstige Tage – wenn die zusätzliche Leistung am meisten benötigt wird.
Kaltes Wetter
Sonnenkollektoren funktionieren bei kalten Temperaturen besser, aber ohne MPPT geht Ihnen das meiste davon verloren. Kaltes Wetter ist im Winter am wahrscheinlichsten – die Zeit, in der die Sonne am wenigsten scheint und Sie am meisten Energie zum Aufladen Ihrer Batterien benötigen.
Niedrige Batterieladung
Je niedriger der Ladezustand Ihrer Batterie ist, desto mehr Strom liefert ein MPPT in sie – ein weiterer Zeitpunkt, an dem die zusätzliche Leistung am meisten benötigt wird. Sie können beide Bedingungen gleichzeitig haben.
Lange Kabelwege
Wenn Sie eine 12-Volt-Batterie laden und Ihre Panels 100 Fuß entfernt sind, können der Spannungsabfall und der Leistungsverlust erheblich sein, es sei denn, Sie verwenden ein sehr großes Kabel. Das kann sehr teuer sein. Wenn Sie jedoch vier in Reihe geschaltete 12-Volt-Panels für 48 Volt haben, ist der Leistungsverlust viel geringer und der Controller wandelt diese hohe Spannung an der Batterie in 12 Volt um. Das bedeutet auch, dass Sie viel kleinere Drähte verwenden können, wenn Sie über ein Hochspannungspanel verfügen, das den Controller speist.
● In allen Anwendungen, bei denen PV-Module als Energiequelle dienen, wird der MPPT-Solarladeregler zur Korrektur von Schwankungen in den Strom-Spannungs-Kennlinien der Solarzelle verwendet und anhand der IV-Kurve angezeigt.
● Der MPPT-Solarladeregler ist für alle Solarstromanlagen erforderlich, die maximale Leistung aus dem PV-Modul extrahieren müssen. Er zwingt das PV-Modul dazu, mit einer Spannung nahe dem maximalen Leistungspunkt zu arbeiten, um die maximal verfügbare Leistung zu ziehen.
● Der MPPT-Solarladeregler ermöglicht Benutzern die Verwendung von PV-Modulen mit einer höheren Ausgangsspannung als die Betriebsspannung des Batteriesystems.
Mit einem MPPT-Solarladeregler können Benutzer PV-Module für 24 oder 48 V verkabeln (je nach Laderegler und PV-Modulen) und Strom in ein 12- oder 24-V-Batteriesystem einspeisen. Dies bedeutet, dass die erforderliche Kabelgröße reduziert wird, während die volle Leistung des PV-Moduls erhalten bleibt.
● Der MPPT-Solarladeregler reduziert die Komplexität des Systems, während die Leistung des Systems hocheffizient ist. Darüber hinaus kann es für den Einsatz mit mehr Energiequellen genutzt werden. Da die PV-Ausgangsleistung direkt zur Steuerung des DC-DC-Wandlers verwendet wird.
● Der MPPT-Solarladeregler kann auf andere erneuerbare Energiequellen wie kleine Wasserturbinen, Windkraftanlagen usw. angewendet werden.
Algorithmen für MPPT
Algorithmen für MPPT sind verschiedene Arten von Schemata, die zur Erzielung einer maximalen Leistungsübertragung implementiert werden. Einige der beliebtesten Schemata sind die inkrementelle Leitfähigkeitsmethode, die Systemoszillationsmethode, die Bergsteigermethode, die modifizierte Bergsteigermethode und die Konstantspannungsmethode. Zu den weiteren MPPT-Methoden gehören solche, die den Zustandsraumansatz nutzen, wobei der Tracking-Leistungswandler im kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM) arbeitet, und eine andere, die auf einer Kombination aus inkrementeller Leitfähigkeit und Störungs- und Beobachtungsmethode basiert. Durch MPPT aus der PV-Quelle gewonnene Energie sollte entweder von einer Last genutzt oder in irgendeiner Form gespeichert werden, beispielsweise in einer Batterie gespeichert oder für die Elektrolyse verwendet werden, um Wasserstoff für die zukünftige Verwendung in Brennstoffzellen zu erzeugen. Vor diesem Hintergrund erfreuen sich netzgekoppelte PV-Systeme großer Beliebtheit, da für sie keine Energiespeicherung erforderlich ist, da das Netz jede Menge an nachgeführter PV-Energie aufnehmen kann.
Einige der beliebtesten und am häufigsten verwendeten MPPT-Systeme werden im Folgenden erläutert:
Das Verhältnis von VMPP und Voc ist eine Konstante, die ungefähr {{0}},78 beträgt. Hier wird die Array-Spannung durch VMPP und die Leerlaufspannung durch Voc dargestellt. Die erfasste PV-Array-Spannung wird mit einer Referenzspannung verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das wiederum das Tastverhältnis steuert. Der Arbeitszyklus des Stromrichters stellt sicher, dass die PV-Array-Spannung 0,78 × Voc beträgt. Außerdem kann Voc mithilfe einer Diode bestimmt werden, die auf der Rückseite des Arrays angebracht ist (so dass sie die gleiche Temperatur wie das Array hat). Ein konstanter Strom wird in die Diode eingespeist und die resultierende Spannung an der Diode wird als VOC des Arrays verwendet, die dann zur Verfolgung von VMPP verwendet wird.
Bergsteigermethode
Der beliebteste Algorithmus ist die Bergsteigermethode. Die Anwendung erfolgt durch Störung des Arbeitszyklus „d“ in regelmäßigen Abständen und durch Aufzeichnung der resultierenden Array-Strom- und Spannungswerte, wodurch die Leistung ermittelt wird. Sobald die Leistung bekannt ist, wird eine Überprüfung der Steigung der PV-Kurve oder des Betriebsbereichs (Stromquellen- oder Spannungsquellenbereich) durchgeführt und anschließend die Änderung von d in eine Richtung vorgenommen, so dass sich der Arbeitspunkt dem Maximum nähert Leistungspunkt auf der Leistungsspannungskennlinie.Der Algorithmus dieses Schemas wird im Folgenden zusammen mit Hilfe mathematischer Ausdrücke beschrieben:
In einem Spannungsquellenbereich ist ∂PPV / ∂VPV > 0=d=d + δd (d. h. Inkrement d)
In der aktuellen Quellregion gilt ∂PPV / ∂VPV < 0=d=d - δd (d. h. Dekrement d)
Am Punkt maximaler Leistung ist ∂PPV / ∂VPV=0=d=d oder δd=0 (d. h. d bleibt erhalten)
Dies bedeutet, dass die Steigung positiv ist und das Modul im Konstantstrombereich arbeitet. Wenn die Steigung negativ ist (Pnew < Pold), verringert sich das Tastverhältnis (d=d - δd), da der Betriebsbereich in diesem Fall der Bereich konstanter Spannung ist. Dieser Algorithmus kann mit einem Mikrocontroller implementiert werden.
Inkrementelle Leitfähigkeitsmethode
Bei der Methode der inkrementellen Leitfähigkeit wird der maximale Leistungspunkt durch Anpassen der Impedanz des PV-Arrays an die effektive Impedanz des Wandlers ermittelt, die über die Anschlüsse des Arrays reflektiert wird. Letzteres wird durch Erhöhen oder Verringern des Arbeitszykluswerts eingestellt. Der Algorithmus kann wie folgt erklärt werden:
Für den Spannungsquellenbereich gilt: ∂IPV / ∂VPV > - IPV / VPV=d=d + δd (d. h. Arbeitszyklus erhöhen)
Für die aktuelle Quellregion gilt: ∂IPV / ∂VPV < - IPV / VPV=d=d - δd (d. h. Arbeitszyklus verringern)
Am Punkt maximaler Leistung ist ∂IPV / ∂VPV=d=d oder δd=0
Inkrementelle Leitfähigkeits-Mppt-Methode
Netzunabhängige PV-Systeme nutzen in der Regel Batterien, um Lasten nachts zu versorgen. Obwohl die Spannung des vollständig geladenen Batteriesatzes nahe an der maximalen Leistungspunktspannung des PV-Moduls liegen kann, ist dies bei Sonnenaufgang nicht der Fall, wenn die Batterie teilweise entladen wird. Bei einer bestimmten Spannung unterhalb der Maximalspannung des PV-Moduls erfolgt der Ladevorgang und diese Diskrepanz kann mit einem MPPT behoben werden. Bei einer netzgekoppelten PV-Anlage wird der gesamte von den Solarmodulen gelieferte Strom ins Netz eingespeist. Daher wird der MPPT in einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage immer versuchen, die PV-Module im maximalen Leistungspunkt zu betreiben.
Anwendungen von MPPT-Solarladereglern
Das folgende grundlegende Installationssystem für Solarmodule zeigt die wichtigen Regeln für den Solarladeregler und einen Wechselrichter. Der Wechselrichter (der Gleichstrom von Batterien und Solarmodulen in Wechselstrom umwandelt) wird zum Anschluss der Wechselstromgeräte über den Laderegler verwendet. Andererseits können die Gleichstromgeräte direkt an den Solarladeregler angeschlossen werden, um die Geräte über PV-Module und Akkus mit Gleichstrom zu versorgen.
Bei einem Solarstraßenlaternensystem handelt es sich um ein System, das mithilfe eines PV-Moduls Sonnenlicht in Gleichstrom umwandelt. Das Gerät verwendet ausschließlich Gleichstrom und verfügt über einen Solarladeregler, um Gleichstrom im Batteriefach zu speichern, sodass dieser bei Tag und Nacht nicht sichtbar ist.
Das Solar-Home-System nutzt die vom PV-Modul erzeugte Energie zur Versorgung von Haushaltsgeräten oder anderen Haushaltsgeräten. Das Gerät umfasst einen Solarladeregler zur Speicherung von Gleichstrom in der Batteriebank und einen Anzug für den Einsatz in jeder Umgebung, in der kein Stromnetz verfügbar ist.
Das Hybridsystem besteht aus verschiedenen Energiequellen zur permanenten Notstromversorgung oder für andere Zwecke. Typischerweise wird eine Solaranlage mit anderen Erzeugungsmitteln wie Dieselgeneratoren und erneuerbaren Energiequellen (Windturbinengenerator und Wasserkraftgenerator usw.) kombiniert. Es enthält einen Solarladeregler zur Speicherung von Gleichstrom in einer Batteriebank.
Das Solarwasserpumpsystem ist ein System, das Solarenergie nutzt, um Wasser aus natürlichen und Oberflächenreservoirs für das Haus, das Dorf, die Wasseraufbereitung, die Landwirtschaft, die Bewässerung, die Viehhaltung und andere Anwendungen zu pumpen.
Der MPPT-Solarladeregler minimiert die Komplexität jedes Systems und hält die Leistung des Systems hoch. Darüber hinaus können Sie es mit mehreren anderen Energiequellen verwenden.
Unsere Fabrik
Zhejiang Hertz Electric Co., Ltd. wurde 2014 gegründet und ist ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf Entwicklung, Herstellung, Vertrieb und Kundendienst spezialisiert hat und Hersteller mittlerer und hochwertiger Geräte sowie Integratoren industrieller Automatisierungssysteme bedient. Mithilfe hochwertiger Produktionsanlagen und strenger Testverfahren können wir unseren Kunden Produkte wie Niederspannungs- und Mittelspannungswechselrichter, Softstarter und Servosteuerungssysteme sowie Lösungen in verwandten Branchen anbieten.
Das Unternehmen hält an dem Konzept fest, „Benutzern die besten Produkte und Dienstleistungen zu bieten“, um jeden Kunden zu bedienen. Derzeit wird es hauptsächlich in der Metallurgie, der chemischen Industrie, der Papierherstellung, dem Maschinenbau und anderen Industriezweigen eingesetzt.
Zertifizierungen
FAQ
F: Was macht ein MPPT?
F: Benötige ich MPPT oder Wechselrichter?
F: Was ist besser MPPT oder PWM?
F: Was ist der Vorteil eines MPPT-Reglers?
F: Verfügen die Wechselrichter über einen integrierten MPPT?
F: Benötige ich für jedes Solarpanel einen MPPT?
F: Verfügen alle Wechselrichter über MPPT?
F: Lohnt sich der Aufpreis für MPPT?
F: Soll ich meine Solarmodule in Reihe oder parallel schalten?
F: Wie lang ist die Lebensdauer von MPPT?
F: Verhindert MPPT ein Überladen?
F: Kann ich MPPT ohne Wechselrichter verwenden?
F: Wie viele Volt verträgt ein MPPT-Laderegler?
F: Was passiert, wenn ein MPPT ohne Batterie verwendet wird?
F: Funktioniert MPPT besser mit Hochspannung?
F: Warum wird MPPT in Solarmodulen verwendet?
F: Wie passe ich meine Solarmodule an MPPT an?
F: Welche Arten von MPPT gibt es?
F: Was sind die herkömmlichen MPPT-Techniken?
F: Wie überprüfe ich meinen MPPT?
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