MPPTソーラー充電コントローラー–動作、サイジング、選択
最大電力点追従（MMPT）ソーラー充電コントローラーとは何ですか？
最大電力点追従またはMPPT充電器とは何ですか？
MPPT または「最大電力点追従 ‘制御はPWMコントローラーよりもはるかに洗練されており、ソーラーパネルを最大電力点で、より正確には最大電力出力に最適な電圧で動作させることができます。このスマートテクノロジーを使用すると、取り付けられたソーラーパネルの電圧と電圧に基づいて、MPPTソーラー充電コントローラーの効果を最大30％向上させることができます。
一般的な参考として、MPPT充電コントローラーは、2つ以上のソーラーパネルを使用する、またはパネル電圧（V mp ）はバッテリー電圧より8V以上です-以下の完全な定義を参照してください。
MPPTは、基本的に、ソーラーパネルの電力出力を最大化するための効果的なDC-DCコンバーターです。最初のMPPTは、1985年にAERLという名前の小さなオーストラリアの会社によって発明され、現在ではほぼすべてのグリッド接続ソーラーインバーターと多くのソーラー充電コントローラーで使用されています。
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MPPTソーラー充電コントローラーの動作理論は、日中にソーラーパネルの太陽光（放射照度）の程度が変化するため、基本的なものです。パネルの電圧と電流は連続的に変化します。最大電力を取得するために、最大電力点追従制御はパネル電圧に沿ってスイープし、「スイートスポット」または電圧と電流の最適な組み合わせを見つけて最大電力を供給します。 MPPTは、気象条件に関係なく、電圧を継続的に監視および変更して最大の電力を生成するようにプログラムされています。
通常、部分的なシェーディングを検出したり、いくつかの電力点を監視したりするのは、ハイエンドのMPPTコントローラーのみであることに注意してください。このテクノロジーを使用することで、ソーラーパネルのパフォーマンスが向上し、生成されるエネルギー量をPWMソーラー充電コントローラーよりも最大30％高くすることができます。
MPPTソーラー充電コントローラーの動作原理
太陽光発電アレイの出力は線形ではありません。日照量、大気の温度、負荷状態によって決まります。
安定した太陽光強度と環境温度では、太陽光発電アレイはさまざまな出力電圧で動作できます。ただし、1つの出力電圧の制限で太陽光発電アレイのパフォーマンス品質を達成できます。この時点で、太陽光発電アレイの動作点は、「最大電力点」と見なされる出力電力電圧曲線の最高しきい値を超えています。
したがって、全体的なパフォーマンスを向上させるには、太陽光発電アレイの動作点を変更して、フルパワーポイントに近づける必要があります。この概念は「最大電力点追従」として知られています。
以下は、MPPTソーラー充電コントローラーの典型的なブロック図です。
MPPTソーラー充電コントローラーのパフォーマンスと利点
では、MPPTソーラー充電コントローラーを一般的なソーラー充電コントローラーと同一視しましょう。
一般的なソーラー充電コントローラーは、マニュアル車のギアボックスのようなものです。エンジン回転数が上がるときにギアボックスを適切に上げないと、車の速度に影響が出るのは間違いありません。
配布までは、一般的なソーラー充電コントローラーの充電パラメーターを設定する必要があります。ただし、MPPTソーラー充電コントローラーは、ソーラーパネルのフルパワーポイントをリアルタイムで監視して、最大のパフォーマンスを実現できます。最大電力点を観察する場合、電圧が高いほど、ピーク電力が高くなり、充電効率が高くなります。
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MPPTソーラー充電コントローラーと統合された太陽光発電システムのパフォーマンスは、従来のソーラー充電コントローラーよりも50％高くなっています。ただし、現実的な評価によると、この数値は、周囲の大気と電気の損失に基づいて、20％から30％です。
結論として、建設費のために、RVに取り付けられるソーラーパネルの面積は減少します。また、RVソーラーパネルのフラットな設置により、生産性が大幅に低下します。
ソーラーRVシステムの最大のパフォーマンスを実現するには、適切なソーラー充電コントローラーも使用する必要があります。
MPPTソーラー充電コントローラーのサイズ設定
基本的な例でこれを理解しましょう。詳細については、次の例を参照してください。
4 x 100ワットの屋上ソーラーパネルがあり、すべてが直列に接続されているとします。各パネルの開回路電圧は22.5Vです。どのMPPTコントローラーの評価が正しいですか？
回答-
直列電圧は=22.5x4になります
V =90 V
MPPTコントローラーに書き込まれる定格電圧は90Vであるか、コントローラーが90Vを受け入れる必要があります
MPPTコントローラーはパフォーマンスを制限するため、配列を必要なだけ大きくレンダリングでき、コントローラーは出力を制限できます。ただし、これは、マシンが本来あるべきほど効果的ではないことを意味します。 MPPTコントローラーには、40アンペアのMPPTコントローラーなどのアンプが読み込まれます。パネルが80Aの電流を生成できる場合、MPPT充電コントローラーは40Aの電流しか生成できません。
MPPTコントローラーには、40アンペアのMPPTコントローラーなどのアンプが読み込まれます。 PWMとは異なり、MPPTコントローラーの入力電圧定格は、それを充電するバッテリーバンクよりもはるかに高くなります。これは、MPPTコントローラーの独自の機能により、電圧をバッテリーのバンク電圧まで下げてから、電流を上げて不足している電力を補うためです。小規模なシステムでの直列接続を防ぐために高い入力電圧を使用する必要はありませんが、これは大規模なシステムで非常に役立ちます。
コントローラーマークが12Vまたは24Vのバッテリーバンクに対応できることを示していると仮定しましょう。 Rovの重要性を探してください。たとえば、Rov-40の場合、電流は40アンペアでのレートです。
第3に、最も高い太陽入力電圧を確認する必要があります。たとえば、MPPTコントローラーが100ボルトの入力に対応する場合、最大100ボルトかかり、12Vまたは24Vのバッテリーに切り替えることができます。それぞれが22.5Vの開回路電圧を持つ4x100ワットのパネルが直列に接続されていると仮定しましょう。シーケンスの4は、コントローラーが考慮する4 x 22.5 V=90ボルトになります。
例
ここで例を挙げてこれを理解しましょう。部屋に定格24Vの次のDC負荷があるとします。 4つの25Wランプと2つの25Wファン
上記のすべての負荷は、並列接続された2つのPVモジュールから電力を供給されます。各PVモジュールの最大電力点電流IMPは5 A、短絡電流ISCは8です。 A.次に、ソーラー充電コントローラーの公称システム電圧、公称PVアレイ電流、および公称負荷電流を見つける必要がありますか？
合計DC負荷=（ランプの数×各ランプのワット数）+（ファンの数×各ファンのワット数）
総DC負荷=（4×25）+（2×25）=100 + 50 =150 W
ソーラー充電コントローラーの公称システム電圧は、負荷とパネルアレイの定格電圧と同じです。
公称PVアレイ電流=2×8（各PVモジュールの短絡電流は7 Aで、並列に接続されています）
公称PVアレイ電流=16 A
安全率1.25を考慮すると、公称PVアレイ電流は1.25×16 =20 A
公称負荷電流=合計DC負荷/公称システム電圧=150/24
公称負荷電流=6.25 A
このように、6.25AMPPTソーラー充電コントローラーが必要です。 太陽光発電システム用。前回の投稿で、PWMおよびMMPT充電コントローラーのサイズ設定に関するより解決された例を参照してください。
ソーラー充電器コントローラーの種類は何ですか？
3種類のソーラー充電コントローラー
1）シンプルな1または2フェーズコントロール： 1つまたは2つのステップで電圧を調整するためにトランジスタを切り替えました。
2） PWM（パルス幅変調） ：これは、充電コントローラーの従来の形式です。たとえば、xantrex、BlueSkyなどです。それらは現在の業界標準です。
3）最大電力点追従（MPPT）： MPPTは、ソーラーパネルディスプレイの最適な動作電圧とアンペア数を特定し、電気セルバンクのものと一致させます。
仕事に最適な充電コントローラーを選択する方法
MPPTとPWM充電コントローラー
MPPT
MPPT（最大電力点追従）は、最新のより効果的なテクノロジーです。ソーラーパネルのワット数と電圧が上昇するにつれて、ますます多くのパネルがMPPT充電コントローラーを必要とします。
MPPTコントローラーを使用すると、入力される太陽光発電は比較的高い電圧で通過し、コントローラーはバッテリーを正しく充電するために電圧を下げます。流入電流はごくわずかな損失に比例して増加し、非常に効果的なソーラー充電器になります。
PWM
PWM（パルス幅変調）充電コントローラーは、古くて信頼性の低いハードウェアに依存しており、ソーラーパネルの電圧をバッテリー電圧に調整できます。たとえば、公称12ボルトのソーラーパネルをPWM充電コントローラーに通す場合は、12ボルトのバッテリーバンクが必要です。
PWMコントローラーは信頼性が低く、効率が悪いために入力電力の約20％を失う可能性があります。たとえば、100ワット/ 12ボルトのパネルは、ピーク状態で18ボルトで約5.5アンペアを出力します。 PWMコントローラーを使用すると、電力が5.5アンペアまたは80ワット（14.5V x 5.5a =80ワット）で約14.5ボルトに減少します。
公称12ボルトまたは24ボルトのソーラーパネルの使用など、機器の選択には制限があります。通常、PWMコントローラーはサイズが小さく、バッテリーバンクと同じ電圧が必要なため、使用可能な機器の選択肢に厳しい制限があります。
このため、住宅のお客様のほとんどは、大規模システム用のMPPTコントローラーに固執しています。 PWM充電コントローラーは、RV、小さなオフグリッドキャビン、限られた電力量を必要とする遠隔地の工業用地などの小規模なアプリケーションでも有名です。
機器の互換性
充電コントローラーを同じ電気的特性を持つソーラー設備に適合させることができます。最適なコントローラーを選択するには、次の属性を参照してください。
- 入力電圧： コントローラが耐えることができる最高電圧。 MPPT充電コントローラーの場合、通常は100〜600Vdcの範囲です。
- バッテリー電圧： 充電コントローラーの電圧は、バッテリーのバンク電圧と一致している必要があります。ほとんどの小型コントローラーは12Vまたは24Vであり、大型コントローラーは通常12/24/36/48ボルトに設定されます。
- 現在： フル充電アンペア、たとえばFM100AFCIの場合は100アンペア
- バッテリーの種類： 充電コントローラーが使用しているバッテリーの種類に対応できる定格であることを確認してください（ほとんどの充電コントローラーは鉛蓄電池用に設計されているため、この点はリチウムイオンにとって重要です）。
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コードコンプライアンスと安全性
管理者が、地方自治体の建築基準および安全法に準拠する認定を受けていることを確認してください。次の情報を探してください：
- ULはUL1741にリストされています
- 地絡保護（GFCI）
- UL 458（モバイルアプリケーション用）
- アーク障害保護（AFCI）
オンライン監視
ほとんどのコントローラーは追跡サービスにバインドできるため、デバイスのパフォーマンスをリモートで確認できます。互換性のある追跡ポータルを調べて、デバイスの成功を追跡するために必要なすべての機能が提供されていることを確認します。場合によっては、リモートの監視と制御に追加のハードウェアが必要になります。
コミュニケーション
多くの充電コントローラーは、インバーター、バッテリーディスプレイ、自動発電機スターター、リチウムイオンバッテリーなどとネットワーク接続します。コントローラのネットワーク機能をチェックして、デバイスの他の側面とうまく機能することを確認します。
補助制御
補助制御により、コントローラーは、エンドユーザーが定義した基準に応じて、他のデバイスコンポーネントを自動的に切断できます。自動スタータースイッチ、負荷分散などの有線デバイスの監視に役立ちます。通常、システムに電力を供給するために適切に傾斜したリレーを追加する必要があります。
効率と自己消費
充電コントローラー自体が電気を吸収するため、信号処理の信頼性は100％ではありません。低自己消費型で高性能の充電コントローラーを探してください。ほとんどのMPPT充電コントローラーは98％以上の効果がありますが、PWMコントローラーと低コストのMPPTソリューションは基準を下回っています。
MPPTソーラー充電コントローラーのアプリケーション
次の基本的なソーラーパネル設置システムは、ソーラー充電コントローラーとインバーターの重要なルールを示しています。インバーター（バッテリーとソーラーパネルの両方からのDC電力をAC電力に変換する）は、充電コントローラーを介してACアプライアンスを接続するために使用されます。一方、DCアプライアンスは、ソーラー充電コントローラーに直接接続して、PVパネルと蓄電池を介してアプライアンスにDC電力を供給することができます。
ソーラー街路灯システム は、PVモジュールを使用して太陽光をDC電気に変換するシステムです。このデバイスはDCエネルギーのみを使用し、日中または夜間に見えないようにDCをバッテリーコンパートメントに保存するソーラー充電コントローラーを備えています。
ソーラーホームシステム PVモジュールから生成されたエネルギーを使用して、家電製品やその他の家電製品に供給します。このデバイスには、DCをバッテリーバンクに保存するためのソーラー充電コントローラーと、電力網が利用できない環境で使用するためのスーツが含まれています。
ハイブリッドシステム フルタイムの非常用電源またはその他の目的を提供するためのさまざまなエネルギー源で構成されています。これは通常、ソーラーアレイを、ディーゼル発電機や再生可能エネルギー源（風力タービン発電機や水力発電機など）などの他の発電手段と統合します。 DCをバッテリーバンクに保存するためのソーラー充電コントローラーが含まれています。
太陽熱温水ポンプシステム は、太陽光発電を使用して、家、村、水処理、農業、灌漑、家畜、およびその他の用途のために、自然の貯水池と地表の貯水池から水を汲み上げるシステムです。
MPPTソーラー充電コントローラーは、システムの複雑さを最小限に抑え、システムの出力を高く保ちます。さらに、他のさまざまなエネルギー源で使用できます。
産業技術