Hoe je kunt controleren of je controller een echte MPPT- of PWM-controller is: 3 tests

Test 0: Zorg ervoor dat de test onder juiste omstandigheden wordt uitgevoerd

Er zijn twee belangrijke factoren die bepalen of de metingen bruikbaar zijn:

Volle zon op het paneel: Een deel van de zonnestraling zorgt ervoor dat alle metingen onnauwkeurig zijn. Wacht op helder, onbelemmerd daglicht.

De accu mag niet verzadigd zijn: Op een accu van 12 V/200 Ah moet je de test starten wanneer de accu nog half is opgeladen. Een echte MPPT-regelaar schakelt bij een verzadigde accu over in een ‘float-mode’ of een modus waarin de spanning wordt beperkt; hierdoor stijgt de spanning van het PV-paneel richting de open-circuit-spanning (Voc). Dit kan zorgen voor een misleidend resultaat. Laad de accu eerst ongeveer 60–70% af, of test de apparatuur in het begin van het opladen.

Schakel de belasting uit tijdens de dagtest: Zodat de spanning op de belastingsterminalen 0 A aangeeft en alle gemeten stroom in de accu terechtkomt.

Test 1: Werkspanning van het PV-paneel (de 60-sekundentest)

Wanneer het systeem onder volle zon actief oplaadt, plaatst je een digitale multimeter tussen de PV+ en PV−-terminalen:

Observatie	Meting op een 12 V-accu bij een spanning van ~13 V	Uitspraak
De accu belemmert het optimaal functioneren van het paneel	Spanning op de PV-terminaal: 13–14 V	PWM-beheer
Het paneel houdt zijn optimale werkspanning vast	Spanning op de PV-terminaal: 18–22 V (nabij Vmp)	MPPT-beheer

Deze test wordt uitgevoerd op onderdelen die in een pot zijn geplaatst. De meeste commerciële regelaars voor buitenlicht zijn gemaakt van epoxy en voldoen daardoor aan de IP67+-norm; hierdoor is de elektronische schakeling niet zichtbaar – de aansluitingen (terminals) daarentegen wel zichtbaar.

Test 2: PV-stroom versus batteriestroom (de beslissende test)

Het gedrag van de spanning kan worden nabootst, maar niet dat van de stroom. Vergelijk de stroom die de PV-panelen invoeren met de stroom die de batterijen verlaten, met behulp van een stroommeter of de display van de regelaar:

• PWM: De PV-stroom is ongeveer gelijk aan de batteriestroom. Alles wat de panelen opwekken, gaat direct naar de batterijen; er is geen versterking van de stroom.
• MPPT: De batteriestroom is aanzienlijk hoger dan de PV-stroom – dit is kenmerkend voor een buck-converter. In het voorbeeld uit onze standaardconfiguratie: PV-inductie 9,1 A bij 22 V, batterijuitgang bijna 14,9 A bij 13 V.

Een buck-converter verandert de spanning in stroom; de energie blijft hierbij behouden (mits er geen conversieverliezen optreden). Als de twee stroomwaarden overeenkomen, terwijl de PV-spanning veel hoger is dan de batterijspanning, zijn de cijfers niet kloppend. Controleer eerst de plaatsing van de stroommeter voordat je de regelaar als ‘gepast’ beoordeelt.

Test 3: onderzoek van de elektronische schakeling (100% nauwkeurig; vereist een exemplaar)

Als je voor het plaatsen van een grotere bestelling eerst een proefexemplaar veilig kunt openen, zal het team een duidelijk antwoord geven. In essentie bestaat een echte MPPT (Maximum Power Point Tracker)-regelaar uit een DC-DC-buck-converter, en een buck-converter kan niet functioneren zonder een energieopslag-inductor. Er zijn drie mogelijke varianten van zo’n inductor:

• Een toroidale magnetische ring (geel, groen of zwart), gewikkeld in dik koperdraad
• Een gevormde, robuuste vierkante SMD-energieopslag-inductor
• Een open, dikdraadige koperen spoel

Ondersteunende aanwijzingen op hetzelfde circuit: freewheeling-dioden voor het rechtsturen van het stroomsignaal (Schottky-dioden), power-dioden in TO-220-pakketten, of grote, zwarte dioden met hoge stroomcapaciteit.

Een PWM (Pulse Width Modulation)-regelaar vertoont daarentegen een totaal andere structuur: er is geen energieopslag-inductor te vinden; er zijn alleen enkele MOSFETs, condensatoren en kleine, energiebesparende SMD-filtercomponenten. (De originele versie van deze pagina verwees deze PWM-kenmerkende onderdelen naar de sectie met MPPT-eisen – we hebben ze hier nu teruggeplaatst.)

Waarom deze verschillen zo veel geld waard zijn: Als je hetzelfde 200 W-solarpaneel (Vmp = 22 V, Imp = 9,1 A) gebruikt om een accu op te laden bij een spanning van 12 V (met een maximale laadspanning van ongeveer 13 V), zie je duidelijk de verschillen in de werking van de twee regelaartypen. De MPPT-regelaar is efficiënter in het omzetten van zonnestroom in bruikbare elektriciteit, waardoor de accu sneller wordt opgeladen.

• PWM: De batterij zorgt ervoor dat de spanning op het paneel rond de 13 V komt; de opslagcapaciteit is dus 13 V × 9,1 A = 118,3 W. Ongeveer 81,7 W (40,8% van de nominale capaciteit) van de energie wordt niet opgeslagen en verloren.
• MPPT: Het paneel behoudt zijn optimale werkingsspanning en -stroom van 22 V × 9,1 A = 200,2 W. Na een omrekening van een conversieefficiëntie van 97%, ontvangt de batterij dus 200,2 W × 97% ÷ 13 V ≈ 14,9 A.

Hetzelfde paneel, onder dezelfde zonnesituatie: de opslagstroom is nu 14,9 A in plaats van 9,1 A – dit betekent een toename van ongeveer 63%. Twee belangrijke opmerkingen over dit model: de waarde van 97% is een gemiddelde schatting en geen echte meting; bovendien wordt de stroom door het PWM-systeem zelfs nog verder verminderd (doordat het paneel uit zijn optimale werkingsspanning en -stroom wordt getrokken). In de praktijk lopen de verschillen tussen de theoretische en de echte waarden meestal groter dan de gemiddelde schatting.

Seriewaardige batterijarrays verergeren het probleem met de spanningsmismatch. Ontwerpers schakelen twee panelen in serie om een batterijarray met een spanning van 44–48 V te vormen; dit zorgt voor een snellere opcharging in weinig licht en vermindert de energieverliezen (I²R). Een PWM-controleerder comprimeert deze bedrijfsspanning met bijna 70%, waardoor de batterijarray niet meer optimaal werkt (de maximale vermogenstoepassing wordt niet bereikt). Een batterijarray met een totale capaciteit van 400 W levert in werkelijkheid waarschijnlijk minder dan 120 W op; bijna 280 W aan vermogen gaat verloren door de spanningsmismatch alleen. Het is de instelling van de controleerder die bepaalt of het project zijn vereisten kan vervullen.

Wat een foutief testresultaat betekent voor het project

Het probleem is consequent: LED-lampen met een vermogen van 60 W gaan op deze systemen al voor zonsopkomst uit, worden zwakker in de tweede helft van de nacht of bereiken nooit de volledige opgeladen staat. De oorzaak ligt ‘upstream’ – de batterijen werden tijdens de dag niet opgeladen. Het vervangen van de controleerder is meestal goedkoper dan het opnieuw ontwerpen van het batterijarray, maar dit is alleen mogelijk als je eerst hebt gecontroleerd of de batterijen zelf nog in orde zijn (kijk hier onze gids voor de batterijlevensduur).

Acceptatieproef die we aanraden

Voor alle lichtarmaturen met een vermogen van meer dan 60 W die gebruikmaken van batterijmodules met een vermogen van meer dan 200 W, moet de volgende clausule worden opgenomen in de inspectieprocedure:

1. Ladingsstatus: De accu is 60–70% opgeladen; de panelen zijn aangesloten en er is volledig zonlicht.
2. Meten van de spanning op de PV-uitgang: De spanning op de PV-uitgang moet ten minste 40% hoger zijn dan de spanning op de accu tijdens het grootschalige laden (bijv. ≥18 V voor een accu van 13 V).
3. Meten van de stroom op de PV- en accu-uitgang: De stroom op de accu-uitgang moet ten minste 15% hoger zijn dan de stroom op de PV-uitgang tijdens het grootschalige laden, en de spanning op de PV-uitgang moet hierbij hoger zijn dan de spanning op de accu.
4. Uitbreiding van de specificaties (enkel eerste artikel): Er is een vermogensinductor aanwezig die overeenkomt met een van de hierboven genoemde typen.
5. Controle van de technische specificaties (datasheet): Het invoerspanningsbereik van de PV-panelen (Vmax) moet met een grote marge hoger zijn dan de spanning op de accu; een PV-panel dat alleen op 12 V werkt, wanneer het als MPPT-apparaat wordt verkocht, is een alarmsignal.

Als je de berekeningen liever niet handmatig uitvoert, kun je onze controller-sizer gebruiken om de juiste controller te kiezen. Meer informatie over de belangrijkheid van de juiste omvormingstechniek vind je in onze gids MPPT vs PWM. Alle apparaten uit onze all-in-one-zonnelichtlijn worden geleverd met een controller die optimaal is aangepast aan de PV-panelen; de type van de controller wordt duidelijk vermeld in de technische specificaties. Vraag hier naar voordat je bestelt.

Wat deze pagina niet behandelt

Deze gids behandelt DC-gekoppelde ladingstuurders in zonnige straatverlichting en kleine off-grid-systemen. Ze behandelt geen AC-gekoppelde architecturen, micro-inverters, hybride wind-zonnestuurders of grid-tied-inverters – verschillende topologieën die vereisen andere testmethoden.