Jak sprawdzić, czy twoj kontroler jest typu MPPT czy PWM: 3 testy

Test 0: Ustalenie warunków niezbędnych do przeprowadzenia testu

Dwa warunki decydują o tym, czy otrzymane wyniki mają jakieś znaczenie:

Słońce w pełnym blasku na panelu słonecznym: Jeśli ilość światła jest ograniczona, wszystkie wyniki pomiarów będą nieprecyzyzne. Czekaj na jasne, bezprzeszkodne światło dziennego. Bateria nie może być w stanie saturacji: Aby przeprowadzić test na akumulatorze o napięciu 12 V i pojemności 200 Ah, zacznij go w połowie procesu ładowania. W przypadku prawdziwego układu MPPT (Maximum Power Point Tracking) akumulator w stanie saturacji przechodzi w tryb utrzymywania napięcia lub ograniczania prądu; wtedy napięcie na panelu słonecznym rośnie w stronę napięcia otwartego obwodu (Voc), co może wyglądać na pozytywny wynik pomiaru, choć w rzeczywistości tak nie jest. Najpierw rozładowaj akumulator do poziomu 60–70% jego pojemności lub przeprowadź test na początku okresu ładowania. Włącz akumulatora podczas testów w ciągu dnia: Aby prąd wpływający na akumulator wynosił 0 A, upewnij się, że obwód obciążenia jest wyłączony – wtedy cały prąd będzie używany do ładowania akumulatora.

Test 1: Napięcie pracy panelu słonecznego (test trwający 60 sekund) Gdy system jest w fazie aktywnego ładowania pod pełnym słońcem, połącz cyfrowy multimetr między terminale PV+ i PV−:

Zaobserwacja	Wynik pomiaru na akumulatorze o napięciu 12 V przy napięciu 13 V	Uwaga
Akumulator hamuje pracę panelu słonecznego**	Napięcie na terminalach panelu wynosi 13–14 V	Patrząc na to, zachowanie układu PWM może wskazywać na problemy
Panel utrzymuje swoje optymalne napięcie pracy**	Napięcie na terminalach panelu wynosi 18–22 V (blisko wartości Vmp)	To zachowanie typowe dla układów MPPT

Ten test jest przeznaczony do urządzeń z zamkniętą obudową (zawierającą elementy elektroniczne w oprawce z żywicy epoksy). Większość komercyjnych sterowników oświetlenia na zewnątrz jest zaprojektowanych z uwzględnieniem wymagań klasy IP67+, więc sama płyta elektroniczna jest niewidzialna; natomiast terminaly są widoczne.

Test 2: Prąd pochodzący z panelu słonecznego w porównaniu z prądem z akumulatora (decydujący test)

Zachowanie napięcia można imitować, ale nie również zwiększenie prądu. Porównaj prąd wpływający do terminala panelu słonecznego z prądem wychodzącym z terminala akumulatora, używając miernika prądu lub wyświetlacza sterownika:

• PWM: Prąd pochodzący z panelu słonecznego jest mniej więcej identyczny z prądem z akumulatora. Wszystko, co wygeneruje panel, jest przekierowane bez żadnego zwiększenia prądu.
• MPPT: Prąd z akumulatora jest znacznie większy niż prąd z panelu słonecznego – to typowe zachowanie konwertera typu „buck”, który zmienia napięcie na większy prąd. Przykład z naszej standardowej konfiguracji: prąd wejściowy z panelu wynosi 9,1 A przy napięciu 22 V, a prąd wyjściowy z akumulatora około 14,9 A przy napięciu 13 V.

Konwerter typu MPPT zmienia napięcie na większy prąd, ale moc jest zachowana (z wyjątkiem strat podczas przetwarzania). Jeśli oba prądy wynikają z pomiarów są identyczne, mimo że napięcie na panelu słonecznym przewyższa napięcie akumulatora, to wyniki są niezgodne z prawdą – sprawdź dokładnie umieszczenie miernika, zanim uznać urządzenie za spełniające wymogi.

Test 3: Rozbieranie urządzenia (100% dokładne; wymaga przykładu do analizy)

Jeśli możesz bezpiecznie sprawdzić charakterystyki panelu solarnego na przykładzie małej partii produktów, zanim dokonaz zamówienia większej ilości, to odpowiedź na twoje pytania będzie jednoznaczna. W istocie MPPT (Maximum Power Point Tracker) to układ typu DC-DC, a taki układ nie może funkcjonować bez induktora do magazynowania energii. Induktory mogą mieć jeden z trzech następujących rodzajów:

– Toroidalny kółko magnetyczne (żółte, zielone lub czarne) opasane grubym miedziowym drutem – Wymodelowany, wytrzymały induktor mocy typu SMD – Odkryta, grubościenne miedziana cewka

Dowody potwierdzające tę informację znajdują się na samym panelu: diody służące do prostowania prądu – diody Schottky, diody mocy w obudowach typu TO-220 lub duże diody o dużym prądzie w obudowach typu axial-lead.

Układ typu PWM (Pulse Width Modulation) ma zupełnie inny charakterystykę: nie zawiera żadnego induktora mocy, tylko kilka tranzystorów typu MOSFET, kondensatorów oraz małych, niskonawodnych elementów filtrujących. (Wersja oryginalna tej strony umieściła te informacje w sekcji dotyczącej wymagań dla układów MPPT; teraz je przenosimy do odpowiedniej kolumny.)

Czemu ta różnica w charakterystyce układów ma tak wielkie znaczenie? Gdy podłączasz ten sam panel o mocy 200 W (napięcie maksymalne Vmp = 22 V, prąd maksymalny Imp = 9,1 A) do akumulatora z napięciem 12 V podczas ładowania (napięcie na akumulatorze około 13 V), efektywność działania panelu jest znacznie lepsza w przypadku układu MPPT.

– PWM: Akumulator obniża napięcie na panelu do poziomu około 13 V, więc moc ładowania wynosi 13 V × 9,1 A = 118,3 W. Mniej więcej 81,7 W (40,8% maksymalnej mocy panelu) jest utracone podczas procesu ładowania. – MPPT: Panel utrzymuje swoje optymalne punkty pracy (22 V × 9,1 A = 200,2 W); przy założeniu efektywności konwersji na poziomie 97%, akumulator otrzymuje 200,2 W × 97% ÷ 13 V ≈ 14,9 A.

Ten sam panel, pod tym samym słońcem: prąd ładowania wynosi 14,9 A w porównaniu z 9,1 A – to mniej więcej 63% większy prąd. Dwa ważne uwagi dotyczące tego modelu: wartość 97% jest tylko przybliżeniem, nie wynikiem naszych pomiarów; ponadto w przypadku metody PWM prąd ładowania jest mniejszy ze względu na to, że obniżenie napięcia na panelu skutkuje zmniejszeniem jego maksymalnej mocy. Rzeczywiste różnice w parametrach panelu w porównaniu z modelowymi wynikami są zwykle większe, a nie mniejsze.

Rozwiązania z użyciem połączeń w seriach pogorszają problem niezgodności napięć. Projektanci połączają dwa panele w seriach, tworząc układ z napięciem 44–48 V – to przyspiesza proces ładowania w warunkach słabego oświetlenia i zmniejsza straty na linii zasilania (spowodowane efektem I²R). Kontroler typu PWM zmniejsza to napięcie o mniej więcej 70%, co powoduje, że układ nie pracuje na swoim maksymalnym poziomie mocy: układ o łącznej mocy 400 W rzeczywistości wydaje mniej niż 120 W, a blisko 280 W mocy jest utracone wyłącznie z powodu niezgodności napięć. W takiej konfiguracji to, co jest napisane na etykiecie kontrolera, decyduje o tym, czy projekt będzie spełniać wymagania co do czasu działania.

Co oznacza nieudany wynik testu dla projektu

Symptomy występujący w praktyce są zawsze identyczne: żarówki LED o mocy 60 W na tych układach gaśnieją przed świtem, słabną w ciągu drugiej połowy nocy lub w ogóle nie doładowują się do pełna. Przyczyną jest brak wystarczającej ilości energii w akumulatorze – akumulator nie był nigdy naładowany w ciągu dnia. Zmiana kontrolera zwykle jest tańsza niż przeprojektowanie całego układu, ale to dopiero po upewnieniu się, że sam akumulator jest w dobrym stanie (patrz nasz przewodnik dotyczący życia baterii).

Test akceptacji, który zalecamy uwzględnić w umowie

Dla wszystkich opraw o mocy powyżej 60 W, działających na modułach o mocy powyżej 200 W, należy dodać następujący punkt do warunków inspekcji:

1. Stany naładowania: akumulator ma naładowanie na poziomie 60–70%; następnie odłącza się złącze z panelu słonecznego i umieszcza się urządzenie na miejscu, gdzie jest dużo słońca.
2. Mierzenie napięcia na terminalach panelu słonecznego: napięcie na panelu musi przekraczać napięcie akumulatora o co najmniej 40% podczas procesu intensywnego naładowania (np. ≥18 V w przypadku akumulatora o napięciu 13 V).
3. Mierzenie prądów w obwodach panelu słonecznego i akumulatora: prąd w obwodach akumulatora musi przekraczać prąd w obwodach panelu o co najmniej 15% podczas intensywnego naładowania, przy tym napięcie panelu musi być wyższe niż napięcie akumulatora.
4. Analiza struktury urządzenia (tylko w pierwszym artykule): w układzie znajduje się cewa indukcyjna, która odpowiada jednej z trzech opisanych powyżej form konstrukcji.
5. Sprawdzenie specyfikacji technicznych: przedział napięcia wejściowego panelu słonecznego (Vmax) musi znacząco przekraczać napięcie akumulatora; fakt, że panel słoneczny jest dostępny tylko z wejściem na napięcie 12 V w przypadku urządzeń typu MPPT, stanowi poważny znak ostrzegawczy.

Jeśli nie chcesz samodzielnie wykonywać tych obliczeń, nasz kalkulator do wyboru odpowiedniego kontrolera pomоже dobrać kontroler pasujący do panelu i akumulatora. Informacje na temat znaczenia etapu konwertowania energii znajdziesz w naszym przewodniku MPPT vs PWM. Każdy egzemplarz z naszej linii sąsiadzkich lamp słonecznych typu „wszystko w jednym“ jest wyposażony w kontroler dokładnie dopasowany do wymagań panelu; typ kontrolera jest jasno wskazany w specyfikacji technicznej. Proszę upewnij się o tym przed dokonaniem zamówienia.

Co na tej stronie nie jest opisane

Ten przewodnik dotyczy kontrolerów zasilania połączonych w obwodzie stałym (DC) stosowanych w systemach oświetlenia ulicznego na bazie energii słonecznej oraz w małych systemach niezależnych od sieci elektrycznej. Nie obejmuje architektur zasilania połączonych w obwodzie zmiennostrumennym (AC), mikroinwerterów, kontrolerów hybrydowych do systemów wiatrowo-słonecznych ani inwerterów połączonych z siecią – różnych topologii, wymagających odpowiednich badań i testów.