כיצד לבדוק אם השליט שלכם הוא מסוג MPPT או PWM: 3 בדיקות

בדיקה 0: הכינו את התנאים הנדרשים כדי שהבדיקה תהיה מדויקת

שתי תנאים מכריעים האם הפרמטרים שנמדדים יכולים להיות משמעותיים:

• שמש מלאה על הפאנל. חשיפה חלקית לאור משפיעה לרעה על כל הנתונים שמוצגים. חכו עד שתהיה תאורה יום ברורה ובלתי מופרעת.
• הסוללה אינה צריכה להיות מלאה לחלוטין. על סוללה בטנגת 12 וולט וקיבולת 200 אמפר-שעה, התחילו את הבדיקה במהלך תהליך הטעינה. מערכת MPPT אמיתית, במקרה שהסוללה מלאה, תעבור למוד טעינה מוגבל (float mode או voltage-limiting mode), ומתח הפאנל הסולארי יעלה קרוב למתח במקרה של מסלול פתוח (Voc) – תוצאה שעשויה להיראות כאילו הבדיקה עברה בהצלחה, אך למעשה היא לא משקפת את הביצועים האמיתיים של המערכת. טענו את הסוללה קודם לכן עד כ-60–70% מהקיבולת המרבית שלה, או ביצעו את הבדיקה בשלב מוקדם יותר של תהליך הטעינה.
• כבו את המטען במהלך הבדיקה במהלך היום, כך שמדידת הזרם בקצה המטען תהיה 0 אמפר; כל הזרם שתמדדו יגיע לסוללה.

בדיקה 1: מתח הפעולה של הפאנל הסולארי (בדיקה של 60 שניות)

כשהמערכת טוענת באופן אקטיבי בתנאי שמש מלאה, חברו מוט רב-מדידים (digital multimeter) בין הקצוות PV+ ל-PV−:

בדיקה 2: תפוצה הזרם מהפאנלים הסולריים לעומת תפוצה הזרם מהסוללה (הבדיקה המכרעת) התנהגות המתח ניתן לחקות; אולם את גידול הזרם אי אפשר לחקות. השווו בין הזרם הנכנס לטרמינלי הפאנלים הסולריים לבין הזרם היוצא מטרמינלי הסוללה, באמצעות מדידה באמצעות מדידת זרם או התצוגה של השליט:

• PWM (Pulse Width Modulation): תפוצת הזרם מהפאנלים הסולריים דומה לתפוצת הזרם מהסוללה. כל הזרם שנוצר על ידי הפאנלים נשלח ישירות לסוללה; אין גידול בזרם.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): תפוצת הזרם מהסוללה גבוהה באופן משמעותי מתפוצת הזרם מהפאנלים הסולריים – זוהי תוצאה טיפוסית של מנועי המרה זרם מסוג “באק” (buck converter). לדוגמה: זרם כניסה לפאנלים 9.1 אמפר במתח 22 וולט, זרם יציאה מהסוללה כ-14.9 אמפר במתח 13 וולט.

מנועי המרה זרם מסוג MPPT מחליפים מתח על ידי אמפרים; הכוח נשמר (בתנאי שאין הפסדים בתהליך ההמרה). אם שתי תפוצות הזרם זהות, למרות שמתח הפאנלים הסולריים גבוה בהרבה ממתח הסוללה, התוצאות אינן נכונות – בדקו שוב את מיקום המדידה לפני שתקבעו שהמערכת עובדת כפי שצפו.

בדיקה 3: פירוק המערכת (דיוק מוחלט, נדרש דוגמה לבדיקה)

אם ניתן לפתוח דוגמה בבטחה לפני ביצוע הזמנה גדולה, המעגל האלקטרוני יספק תשובה חדמה. בתמצית, מעגל MPPT (Maximum Power Point Tracking) הוא מעגל המשנה סוג DC-DC, ומעגל המשנה מסוג זה אינו יכול לפעול בלי אינדוקטור לאחסון אנרגיה. חפשו אחת משלושת הצורות הבאות של אינדוקטורים:

• טבעת מגנטית טורואידלית (בצבע צהוב, ירוק או שחור), מקופלת בכבל פלדה עבה
• אינדוקטור כוח מסוג SMD, מודל חזק ומותך בתהליך ייצור מיוחד
• סליל פלדה עבה, חשוף

ראיות נוספות המשקפות את קיומו של אינדוקטור האנרגיה במעגל כוללות: דיודים למתן תהודה (דיודי Schottky, דיודי כוח באריזות TO-220, או דיודים גדולים בעלי חוטות אקסיאליות להזרימת תהודה גבוהה).

מעגל PWM (Pulse Width Modulation), לעומת זאת, אינו מכיל אינדוקטור אנרגיה כלל; הוא מכיל רק מספר מולקולות טרנזיסטורים מסוג MOSFET, קפצים ומרכיבי פילטרה קטנים ובעלי צריכת חשמל נמוכה. (הגרסה המקורית של הדף תיארה את תכונות אלה כחלק מדרישות המעגל MPPT – אך הן נמצאות כעת בקטגוריה אחרת, ואנו החזרנו אותן למקומן הנכון.)

מדוע ההבדלה בין המעגלים חשובה כל כך מבחינת המחיר?

כאשר מניעים אותו פאנל של 200 ואט (Vmp = 22 וולט, Imp = 9.1 אמפר) למטען בטענה של 12 וולט (במתח של כ-13 וולט), הבדלה בבניית המעגל משפיעה באופן משמעותי על יעילות הטענה ועל חיוביות המערכת כולה.

• PWM (Pulse Width Modulation): המערכת מורידה את הפלט של הפאנל לכ-13 וולט, כך שהכוח שמוזרם לפאנל לצורך טעילה הוא 13 וולט × 9.1 אמפר = 118.3 ואט. כ-81.7 ואט מתוך זה (40.8% מהקיבולת המרבית של הפאנל) אבדים בתהליך הטעילה.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): המערכת מבצעת אוטומטית את הטעילה בנקודת הכוח המרבית של הפאנל, כלומר ב-22 וולט × 9.1 אמפר = 200.2 ואט. לאחר התחשבות בהפיכה אופטימלית של אנרגיה בשיעור 97%, המטען מקבל כוח של 200.2 ואט × 97% ÷ 13 וולט ≈ 14.9 אמפר.

אותו פאנל, אותו שמש: זרימת טעילה של 14.9 אמפר לעומת 9.1 אמפר – כ-63% יותר זרימת טעילה. שתי ציונות חשובות בנוגע למודל זה: השיעור של 97% הוא רק הנחה, לא תוצאה ממדידות אמיתיות; בנוסף, הביצועים של המערכת PWM נראים טובים יותר מאשר במציאות (מכיוון שהורדת הפאנל מנקודת הכוח המרבית מפחיתה הן את הזרימה והן את המתח). הפערים בביצועים בעולם האמיתי גדולים יותר מאשר אלו המוצגים במודל.

מערכות של פאנלים המחוברים ברצף גורמות להחמרת בעיות התאמה בטענת הכוח (voltage mismatch). מעצבים מחברים שני פאנלים ברצף כדי ליצור מערכה בה גובה הכוח הוא בין 44 ל-48 וולט – דבר המסייע להאצת תהליך הטענה מוקדם יותר בתנאי תאורה נמוכה ומפחית את ההפסדים בחוטים (נגרמים על ידי התנגשות זרם עם מתח, I²R). משטח ריבועי (PWM – Pulse Width Modulation) מקטין את גובה הכוח בכ-70%, מה שמביא את המערכה להפעולה בנקודת כוח מינימלית; מערכה בעלת כוח כולל של 400 וולט עשויה להפיק פחות מ-120 וולט בפועל, וכ-280 וולט מהכוח הכולל אבדים בשל בעיות התאמת הכוח בלבד. במקרה זה, התווית שעל המשטח הריבועי היא זו שמקבעת האם הפרויקט מספיק להשיג את מטרותיו.

מה משמעותו של כישלון בבדיקה עבור הפרויקט?

התסמינים בשטח קבועים: גוף תאורה מבוסס על נורות LED בעל כוח של 60 וולט נכבים לפני עלות השחר, מתכהה בחצי השני של הלילה, או לא מגיע לטענה מלאה אף פעם. הסיבה לכך נמצאת בשלבים קודמים בתהליך הייצור – הסוללה לא טוענה אף פעם במהלך היום. החלפת המשטח הריבועי היא בדרך כלל זולה יותר מאשר הגדרת מחדש את המערכה, אך רק לאחר שהובטח שהסוללה עצמה במצב תקין (ראו את המדריך שלנו לאורך חיי הסוללה /article/extend-solar-battery-life).

בדיקת הקבלה שאנו ממליצים להכליל בהזמנה (Purchase Order – PO):

עבור כל גוף תאורה בעל כוח של 60 וולט ומעל, המשתמש במודול בעל כוח של 200 וולט ומעל, יש להוסיף את הבדיקה הבאה לתנאי ההזמנה:

1. מצב הטעילה: הסולריה צריכה להיות במצב טעילה של 60–70%, לאחר מכן להוריד את המטען, ולהיות תחת אור שמש מלא.
2. מדידת הפוטוגלוויליה (PV) – הפוטוגלוויליה צריכה להיות במתח גבוה יותר מהמתח של הסוללה בלפחות ב-40% במהלך תהליך הטעילה (למשל, מתח של ≥18 V עבור סולריה בעלת מתח של 13 V).
3. מדידת הזרימה בפוטוגלוויליה ובסוללה – הזרימה בסוללה צריכה להיות גבוהה יותר מהזרימה בפוטוגלוויליה בלפחות ב-15% במהלך תהליך הטעילה, כאשר המתח של הפוטוגלוויליה גבוה יותר מהמתח של הסוללה.
4. בדיקה של המבנה הפנימי של המכשיר (רק במקרה של המאמר הראשון): חייב להיות מגנט כוח (power inductor) נמצא במכשיר, והוא צריך להתאים לאחת משלושת הצורות המפורטות לעיל.
5. בדיקת המפרטים הטכניים (datasheet): טווח המתח הכניסה של הפוטוגלוויליה (Vmax) צריך להיות גבוה בהרבה ממתח הסולריה; הגבלה של “רק 12 V” כמתח כניסה עבור מכשיר שמוכר כמסוג MPPT היא סימן אזהרה.

אם אינכם רוצים לבצע את החישובים בעצמכם, כלי החישוב שלנו /app-a7-controller-sizing מסייע בהתאמת הפוטוגלוויליה, הסוללה והמגבל (controller) זה לזה, והסברים לגבי חשיבות שלב ההמרה נמצאים במדריך שלנו MPPT vs PWM. כל מכשיר מסדרת האורות השמשיות השלמות שלנו (/all-in-one-solar-street-light) מגיע עם מגבל מתאים לפוטוגלוויליה, וסוג המגבל מפורט במפרטים הטכניים של המכשיר – בקשו את המידע זה לפני ביצוע ההזמנה.

מה לא מכוסה בדף זה

מדריך זה מכסה שליטי טעינה מחוברים באופן ישיר (DC-coupled) במערכות תאורה חשמלית על בסיס אנרגיה סולרית ובמערכות קטנות שאינן מחוברות לרשת החשמל הרגילה (off-grid). הוא אינו מכסה ארכיטקטורות מחוברות באופן חילופי (AC-coupled), מיקרו-מנועי הפיכה (micro-inverters), שליטים היברידיים לאנרגיה רוח וסולרית, או מנועי הפיכה המחוברים לרשת (grid-tied inverters) – ארכיטקטורות שונות הדורשות בדיקות שונות.