यह जाँचने का तरीका कि आपका कंट्रोलर वास्तव में MPPT है या PWM: 3 परीक्षण

परीक्षण 0: परीक्षण को वैध बनाने हेतु आवश्यक शर्तें

परीक्षण के परिणामों का कोई अर्थ होगा या नहीं, यह दो शर्तों पर निर्भर करता है:

• पैनल पर पूर्ण सूर्य की रोशनी है। आंशिक विकिरण के कारण नीचे दिए गए सभी मापदंड अस्पष्ट हो जाते हैं; स्पष्ट, बिना किसी अवरोध के दिन की रोशनी का इंतज़ार करें।
• बैटरी को संतृप्त नहीं होना चाहिए। 12 वोल्ट/200 एम्पियर की बैटरी पर, परीक्षण चार्जिंग के मध्य में शुरू करें। एक वास्तविक MPPT (Maximum Power Point Tracking) सिस्टम, संतृप्त बैटरी पर “फ्लोट” या “वोल्टेज-लिमिटिंग” मोड में चल जाता है, जिससे पीवी (PV) वोल्टेज ओपन-सर्किट वोल्टेज (Voc) की ओर बढ़ जाता है – ऐसा परिणाम प्राप्त होता है जो ऐसा लगता है जैसे परीक्षण सफल रहा हो, जबकि वास्तव में ऐसा नहीं होता। पहले बैटरी को लगभग 60–70% तक डिस्चार्ज करें, या परीक्षण चार्जिंग की शुरुआती अवधि में ही करें।
• दिन के समय परीक्षण करते समय लोड को बंद कर दें, ताकि लोड टर्मिनल पर 0 एम्पीयर (A) पढ़े; इस तरह से मापा गया प्रत्येक एम्पीयर बैटरी में ही जाएगा।

परीक्षण 1: पीवी सिस्टम का संचालन वोल्टेज (60-सेकंड का परीक्षण)

जब सिस्टम पूर्ण सूर्य की रोशनी में सक्रिय रूप से चार्ज हो रहा हो, तो पीवी+ एवं पीवी− टर्मिनलों पर डिजिटल मल्टीमीटर लगाएँ:

यह परीक्षण “पॉटेड इकाइयों” (potted units) पर किया जाता है। अधिकांश वाणिज्यिक आउटडोर स्ट्रीट लाइट कंट्रोलर (commercial outdoor street light controllers) IP67+ मानक के अनुसार एपॉक्सी-पॉटेड (epoxy-potted) होते हैं; इसलिए उनका बोर्ड (board) दिखाई नहीं देता – लेकिन उनके टर्मिनल (terminals) दिखाई देते हैं।

परीक्षण 2: पीवी (PV) करंट बनाम बैटरी करंट (The Decisive Test)

वोल्टेज का व्यवहार नकला जा सकता है; लेकिन करंट का व्यवहार नहीं। क्लैम मीटर (clamp meter) या कंट्रोलर के डिस्प्ले का उपयोग करके पीवी टर्मिनल में आने वाले करंट की तुलना बैटरी टर्मिनल से जाने वाले करंट से करें:

• PWM (Pulse Width Modulation): पीवी करंट ≈ बैटरी करंट। पैनल द्वारा उत्पन्न किया गया सारा करंट सीधे बैटरी में जाता है; कोई प्रवर्धन (amplification) नहीं होता।
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): बैटरी करंट, पीवी करंट की तुलना में काफी अधिक होता है – यह एक “बक कन्वर्टर” (buck converter) का विशेषता है। हमारे मानक कॉन्फ़िगरेशन का उदाहरण: पीवी इनपुट 9.1 एम्पीयर (A) पर 22 वोल्ट (V), बैटरी आउटपुट लगभग 14.9 एम्पीयर पर 13 वोल्ट।

एक “बक MPPT कन्वर्टर” वोल्टेज को एम्पीयर में परिवर्तित करता है; शक्ति संरक्षित रहती है (कन्वर्जन लॉस को छोड़कर)। यदि पीवी वोल्टेज बैटरी वोल्टेज से काफी अधिक होने पर भी दोनों करंटों के मान समान हों, तो परीक्षण असफल माना जाएगा – परीक्षण परिणाम की पुष्टि हेतु मीटर की स्थिति की पुनः जाँच करें।

परीक्षण 3: डिटेयरमाइन (Teardown)

यह परीक्षण 100% सटीक है; लेकिन इसके लिए एक नमूना इकाई (sample unit) की आवश्यकता होती है।

यदि आप थोक ऑर्डर देने से पहले एक नमूने को सुरक्षित रूप से खोल सकते हैं, तो बोर्ड इसका निश्चित रूप से उत्तर देगा। वास्तविक MPPT (Maximum Power Point Tracker) का मूल भाग एक DC-DC बक कन्वर्टर (DC-DC Buck Converter) होता है, और कोई भी बक कन्वर्टर ऊर्जा-भंडारण करने वाले इंडक्टर (energy-storage inductor) के बिना नहीं चल सकता। ऐसे इंडक्टरों के तीन प्रकार होते हैं:

1. एक टोरोइडल चुंबकीय वलय (toroidal magnetic ring), जिस पर मोटी तांबे की तार लपेटी जाती है (पीले, हरे या काले रंग का)।
2. एक मोल्डेड, मजबूत स्ट्रक्चर वाला वर्गाकार SMD पावर इंडक्टर (molded, heavy-duty square SMD power inductor)।
3. एक खुला, मोटे गेज का तांबे का कॉइल (exposed, thick-gauge copper coil)।

इसी बोर्ड पर इस बात का समर्थन करने वाले अन्य तत्व भी मौजूद हैं: रेक्टिफिकेशन हेतु उपयोग में आने वाले डायोड (freewheeling diodes) – जैसे शॉटकी डायोड (Schottky diodes), TO-220 पैकेजिंग में लगे पावर डायोड (power diodes), या बड़े, काले, अक्षीय-लीड वाले उच्च-धारा वाले डायोड (large, black axial-lead high-current diodes)।

दूसरी ओर, PWM (Pulse Width Modulation) बोर्ड में कोई भी पावर इंडक्टर नहीं होता; इसमें केवल कुछ MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) एवं कैपेसिटर (capacitors), तथा कुछ छोटे, कम-शक्ति वाले SMD फिल्टरिंग घटक (small, low-power SMD filtering components) होते हैं। (मूल संस्करण में ये PWM संबंधी विवरण “MPPT आवश्यकताओं” (MPPT requirements) वाले खंड में दिए गए थे; हमने उन्हें यहाँ पुनः शामिल किया है।)

ऐसा अंतर क्यों है, और इसके कारण कीमत में इतना अंतर क्यों है?

एक ही 200 वाट के पैनल (Vmp = 22 V, Imp = 9.1 A) को 12 वोल्ट की बैंक में लगभग 13 वोल्ट पर चार्ज करने पर, दोनों प्रकार के बोर्डों का प्रदर्शन अलग-अलग होता है। PWM बोर्ड में कम शक्ति का उपयोग होने के कारण उसकी कीमत कम होती है; जबकि MPPT बोर्ड में ऊर्जा-भंडारण करने वाले इंडक्टर के कारण अधिक शक्ति का उपयोग संभव होता है, जिससे पैनल की कुल दक्षता बढ़ जाती है। इसी कारण MPPT बोर्डों की कीमत अधिक होती है।

• PWM (Pulse Width Modulation): बैंक पैनल को लगभग 13 वोल्ट तक ले जाता है; इसलिए चार्जिंग पावर = 13 वोल्ट × 9.1 एम्पीयर = 118.3 वॉट होती है। लगभग 81.7 वॉट (जो पैनल की निर्धारित क्षमता का 40.8% है) बर्बाद हो जाता है।
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): पैनल अपने कार्यात्मक बिंदु (22 वोल्ट × 9.1 एम्पीयर = 200.2 वॉट) पर ही कार्य करता है। 97% रूपांतरण दर की धारणा के आधार पर, बैंक को प्राप्त होने वाली वास्तविक चार्जिंग पावर = 200.2 वॉट × 97% ÷ 13 वोल्ट ≈ 14.9 एम्पीयर होती है।

एक ही पैनल, एक ही सूरज: 14.9 एम्पीयर की तुलना में 9.1 एम्पीयर – लगभग 63% अधिक चार्जिंग धारा। इस मॉडल के बारे में दो महत्वपूर्ण बातें:

1. 97% का आंकड़ा एक मानक अनुमान है, हमारे मापन का परिणाम नहीं है।
2. PWM पद्धति में पैनल को उसके अधिकतम शक्ति बिंदु से दूर ले जाने से चार्जिंग धारा एवं वोल्टेज दोनों में कमी आ जाती है। वास्तविक दुनिया में यह अंतर मॉडल की तुलना में अधिक होता है, न कि कम।

“सीरीज़ ऐरे (Series Arrays) समस्याओं को और भी बढ़ा देते हैं। डिज़ाइनर दो पैनलों को सीरीज़ में जोड़कर 44–48 वोल्ट का ऐरे (Array) बनाते हैं; इससे कम रोशनी में चार्जिंग प्रक्रिया जल्दी शुरू हो जाती है एवं तारों में होने वाले नुकसान (I²R) कम हो जाते हैं। लेकिन PWM (Pulse Width Modulation) कंट्रोलर इस ऑपरेटिंग वोल्टेज़ को लगभग 70% तक कम कर देता है, जिससे ऐरे अपने अधिकतम पावर पॉइंट (Maximum Power Point) से दूर चलने लगता है। परिणामस्वरूप 400 वाट क्षमता वाला ऐरे वास्तव में 120 वाट से भी कम पावर उत्पन्न कर पाता है, एवं केवल वोल्टेज़ में होने वाले असंतुलन के कारण ही लगभग 280 वाट की क्षमता बर्बाद हो जाती है। ऐसी स्थिति में कंट्रोलर पर लगी लेबल ही यह तय करती है कि प्रोजेक्ट अपने निर्धारित समय तक कार्य कर पाएगा या नहीं।”

“एक असफल परीक्षण (Failed Test) का प्रोजेक्ट पर क्या प्रभाव पड़ता है?”

इन प्रणालियों में 60 वाट क्षमता वाले एलईडी लाइट उपकरण सुबह से पहले ही बंद हो जाते हैं, रात के दूसरे हिस्से में धीरे-धीरे कमज़ोर पड़ जाते हैं, या कभी भी पूरी तरह चार्ज नहीं हो पाते। इसका कारण ऊपरी स्तर पर है – बैटरी दिन के समय ही पूरी तरह चार्ज नहीं हो पाती। कंट्रोलर बदलना, ऐरे को पुनः डिज़ाइन करने की तुलना में सस्ता विकल्प है; लेकिन इससे पहले यह सुनिश्चित कर लें कि बैटरी स्वस्थ है (हमारा बैटरी लाइफ़ गाइड (Battery Life Guide) देखें:।

“हम जो अपनाने योग्य परीक्षण (Acceptance Test) सुझाते हैं…”

किसी भी 60 वाट से अधिक क्षमता वाले लाइट उपकरण के लिए, जो 200 वाट से अधिक क्षमता वाले मॉड्यूल पर कार्य करता है, निम्नलिखित जाँच शर्त (Inspection Clause) को अवश्य शामिल करें:

1. चार्ज स्टेट (Charge State): बैटरी 60–70% चार्ज अवस्था में होनी चाहिए; लोड हटा देना चाहिए, एवं पूर्ण सूर्य की रोशनी में प्रक्रिया करनी चाहिए।
2. पीवी (PV) टर्मिनल वोल्टेज को मापें। आवश्यकता: बल्क चार्ज के दौरान पीवी वोल्टेज, बैटरी वोल्टेज से कम से कम 40% अधिक होना चाहिए (उदाहरणार्थ, 13 V की बैटरी पर ≥18 V)।
3. पीवी एवं बैटरी की धारा (Current) को मापें। आवश्यकता: बल्क चार्ज के दौरान बैटरी की धारा, पीवी धारा से कम से कम 15% अधिक होनी चाहिए, एवं पीवी वोल्टेज बैटरी वोल्टेज से अधिक होना चाहिए।
4. डेटाशीट (Datasheet) की जाँच करें: पीवी इनपुट वोल्टेज की सीमा (Vmax), बैटरी वोल्टेज से काफी अधिक होनी चाहिए; यदि कोई उपकरण “MPPT” (Maximum Power Point Tracking) के रूप में बेचा जा रहा है, लेकिन उसका पीवी इनपुट केवल 12 V है, तो यह एक चिंताजनक बात है।
5. यदि आप संख्याओं की गणना हाथ से नहीं करना चाहते, तो हमारा कंट्रोलर साइजिंग कैलकुलेटर पैनल-बैटरी-कंट्रोलर का मेल खोजने में मदद करेगा; “कन्वर्जन स्टेज” (Conversion Stage) के महत्व के बारे में जानकारी हमारे MPPT vs PWM गाइड में दी गई है। हमारी ऑल-इन-वन सोलर स्ट्रीट लाइट श्रृंखला में प्रत्येक उपकरण में पैनल के अनुरूप कंट्रोलर ही शामिल होता है, एवं डेटाशीट में कंट्रोलर का प्रकार स्पष्ट रूप से उल्लेख किया जाता है – किसी से भी ऑर्डर देने से पहले इसकी जाँच अवश्य करें।

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यह गाइड सौर स्ट्रीट लाइटिंग (solar street lighting) एवं छोटे ऑफ-ग्रिड (off-grid) सिस्टमों में प्रयोग होने वाले “डीसी-कपल्ड चार्ज कंट्रोलर” (DC-coupled charge controllers) के बारे में जानकारी प्रदान करता है। यह “एसी-कपल्ड आर्किटेक्चर” (AC-coupled architectures), “माइक्रो-इन्वर्टर” (micro-inverters), “हाइब्रिड विंड-सौर कंट्रोलर” (hybrid wind-solar controllers), या “ग्रिड-टाइड इन्वर्टर” (grid-tied inverters) को शामिल नहीं करता; क्योंकि इनकी परीक्षण पद्धतियाँ (testing methods) अलग-अलग होती हैं।