Paano Kumpirmahing Ang Iyong Controller ay Tunay na MPPT o PWM: 3 Paraan ng Pagsubok

Subok 0: Magset up ng mga kondisyon na gagawing wastong ang pagsubok

Dalawang kondisyon ang nagdetermina kung ang mga resulta ng pagsubok ay may kahulugan:

Magandang ilaw ng araw sa panel. Ang bahagyang pagkakalantad sa sinag ng araw ay nagiging dahilan ng maling pagbabasa ng mga numero. Maghihintay hanggang sa panahon na ang liwanag ay malinaw at walang anumang bagay na nakakahadlang dito.**

Ang baterya ay hindi dapat maging sapat ang karga (saturated). Sa isang bateryang 12 V / 200 Ah, simulan ang pagsubok habang ito ay nasa kalagitnaan ng proseso ng pagkakarga. Ang isang tunay na MPPT (Maximum Power Point Tracking) controller, kapag ang baterya ay nasa kalagayang “saturated”, ay agad na babaguhin ang paraan ng pagkontrol sa pagkakarga at ang boltahe ng panel ay tataas patungo sa boltahe ng open-circuit (Voc) – ang resultang ito ay maaaring magmukhang “pumasa” sa pagsubok, bagaman sa katunayan ay hindi napatunayan ang wastong pagganap ng sistema. Unang palabasan ang karga ng baterya hanggang sa 60–70%, o simulan ang pagsubok sa unang bahagi ng proseso ng pagkakarga.

Sa panahon ng pagsubok sa araw, patayin ang load (ang aparato na tumatanggap ng kuryente) upang ang terminal ng load ay magbasa ng 0 A; lahat ng kuryenteng kinakailangan ay dapat dumaloy papunta sa baterya.

Pagsubok 1: Boltahe ng operasyon ng panel (60-sekundong pagsubok)

Habang ang sistema ay aktibong nagkakarga sa ilalim ng magandang liwanag ng araw, ilagay ang isang digital multimeter sa mga terminal na PV+ at PV−:

Ang pagsubok na ito ay ginagawa sa mga yunit na nasa mga pot (potted units). Karamihan sa komersyal na mga kontroler para sa ilaw sa labas ng gusali ay ginawa gamit ang epoxy para mapatunayan ang pagtutugon nito sa mga kondisyon ng IP67+; kaya ang board ay hindi nakikita – ngunit ang mga terminal ay nakikita.

Pagsubok 2: Kasalukuyang kuryenteng mula sa PV panel vs. kasalukuyang kuryenteng papasok sa baterya (ang pangunahing pagsubok)

Ang pag-aasal ng bolta ay maaaring magaya; ngunit ang pagtaas ng kasalukuyan ay hindi. Magkumpara ng kasalukuyang kuryenteng papasok sa terminal ng PV panel sa kasalukuyang kuryenteng lumalabas sa terminal ng baterya, gamit ang clamp meter o ang display ng kontroler:

• PWM (Pulse Width Modulation): Kasalukuyang kuryenteng mula sa PV panel ≈ kasalukuyang kuryenteng papasok sa baterya. Ang kuryenteng ginawa ng panel ay direkta lang papasok sa baterya; walang pagpapalaki ng kuryente.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Kasalukuyang kuryenteng mula sa baterya ay mas mataas kaysa sa kasalukuyang kuryenteng mula sa PV panel – ito ay tipikal na pag-aasal ng isang buck converter. Halimbawa mula sa aming standard configuration: Kasalukuyang kuryenteng papasok sa PV panel ay 9.1 A sa 22 V, kasalukuyang kuryenteng lumalabas sa baterya ay halos 14.9 A sa 13 V.

Ang isang buck MPPT converter ay nagbabago ng bolta sa amper; ang kapangyarihan ay nananatiling pareho (minus ang mga pagkalugi sa proseso ng konversyon). Kung ang dalawang kasalukuyang ito ay magkapareho, bagaman ang bolta mula sa PV panel ay mas mataas kaysa sa bolta ng baterya, ang mga resulta ay hindi wastong. Re-check ang pagkakalagay ng mga meter bago mo ipahayag na ang yunit ay pumasa sa pagsubok.

Pagsubok 3: Pagbubukas at pagsusuri ng yunit (100% tumpak; kailangan ng sampol)

Kung maaari mong ligtas na buksan ang isang sample bago gumawa ng bulk order, ang sagot ay tiyak. Sa katunayan, ang isang MPPT (Maximum Power Point Tracker) ay sa esensya ay isang DC-DC buck converter, at ang isang buck converter ay hindi maaaring gumana nang walang inductor na nag-iimbak ng enerhiya. Hanapin mo ang isa sa tatlong uri ng inductor na ito:

• Isang toroidal magnetic ring (berde, itim, o pula) na nilulunod ng malalaking kable ng tanso
• Isang molded, mabibigat na square SMD power inductor
• Isang exposed, malalaking kable ng tanso

Ebidensya na sumusuporta sa pagkakaroon ng inductor sa board: mga diode na ginagamit sa proseso ng rectification (freewheeling diodes) – gaya ng Schottky diodes, power diodes sa TO-220 packages, o malalaking black axial-lead diodes na maaaring magdala ng maraming kuryente.

Ang PWM (Pulse Width Modulation) board, sa kabilang dako, ay walang inductor; mayroon lamang ilang MOSFETs at mga capacitor, pati na rin maliliit na SMD components na ginagamit sa pag-filter ng kuryente. (Ang orihinal na bersyon ng pahinang ito ay naglalagay ng mga katangiang ito sa seksyon tungkol sa mga kinakailangan ng MPPT – ngayon ay inilagay natin ang mga ito dito.)

Bakit ang pagkakaiba sa mga komponenteng ito ay nagkakahalaga ng maraming pera?

Subukang gumamit ng parehong 200-watt na panel (Vmp = 22 V, Imp = 9.1 A) sa isang 12-V battery bank na nagcharga sa halagang 13 V…

• PWM (Pulse Width Modulation): Ang sistema ng PWM ay nagpapababa ng boltahe sa panel hanggang sa mga 13 V, kaya ang kapangyarihan ng pagkakarga ay 13 V × 9.1 A = 118.3 W. Humigit-kumulang sa 81.7 W (40.8% ng pinakamalaking kapasidad ng panel) ay nawawala dahil sa pagbabawas ng kapangyarihan.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Ang sistema ng MPPT ay nagpapanatili sa panel sa punto ng operasyon nito na 22 V × 9.1 A = 200.2 W; matapos ang pagkalkula na ang konsentrasyon ng liwanag ay 97%, ang baterya ay tumatanggap ng 200.2 W × 97% ÷ 13 V ≈ 14.9 A.

Ilangon ang parehong panel sa ilalim ng parehong sinag ng araw: ang kuryenteng ginagamit para sa pagkakarga ay 14.9 A kumpara sa 9.1 A, na nangangahulugang may pagtaas ng 63% sa kuryenteng kinakailangan para sa pagkakarga. Dalawang mahalagang paunawa tungkol sa modelong ito: ang 97% ay isang pagtatantiya lamang, hindi ang tunay na sukatan natin; at ang pamamaraan ng PWM ay sa katunayan ay nakakabawas sa kapangyarihan ng panel (kapwa sa kuryente at boltahe). Ang mga pagkakaiba sa pagganap sa tunay na mundo ay kadalasang mas malaki kaysa sa inaasahan ng model.

Ang pagkakasabay-sabay (series) ng mga panel ay nagpalala ng problema. Ang mga tagapagdisenyo ay nagkakabit ng dalawang panel sa isang serye upang bumuo ng array na nagbibigay ng boltahe na 44–48 V; ginagawa nitong mas mabilis ang proseso ng pagkakarga sa kondisyong kulang sa liwanag at nakakatanggal din sa pagkawala ng kuryente dahil sa pagtutunog ng mga resistor (I²R). Subalit, ang isang PWM (Pulse Width Modulation) controller ay nagbabawas ng boltahe na iyon nang halos 70%, na nagiging dahilan upang ang array ay hindi gumana sa pinakamataas nitong kapasidad. Halimbawa, ang isang array na may kabuuang kapasidad na 400 W ay maaaring maglabas lamang ng 120 W ng kuryente, at halos 280 W ng kapasidad ng array ay nawawala lang dahil sa hindi magkakaparehong boltahe. Sa ganitong kalagayan, ang label sa controller ang nagdudetermina kung ang proyekto ay nagtatagumpay sa pagbibigay ng sapat na oras ng operasyon.

Ano ang ibig sabihin ng pagtanggal sa pagsubok (test failure) para sa proyekto?

Ang sintomas sa lugar ng paggamit ay palaging pareho: ang mga ilaw na gumagamit ng LED na may kapasidad na 60 W ay nagiging hindi gumagana bago ang bukang-liwayway, nagiging mas mahina sa kahabaan ng gabi, o hindi kailanman napupuno ng kuryente. Ang dahilan ay nasa bahaging itaas ng sistema (upstream) – ang baterya ay hindi kailanman napupuno ng kuryente sa panahon ng araw. Ang pagpapalit ng controller ay kadalasang mas mura kaysa sa muling pagdidisenyo ng array, ngunit lamang kung matiyak muna na ang baterya ay nasa magandang kondisyon (tingnan ang aming guide sa buhay ng baterya).

Pagsubok sa pagsusuri (acceptance test) na inirerekomendahan natin na isama sa order (PO)

Para sa anumang ilaw na may kapasidad na 60 W o higit, na gumagamit ng module na may kapasidad na 200 W o higit, isama ang sumusunod sa mga kinakailangang pagsusuri:

1. Kalagayan ng pagkakarga: Ang baterya ay dapat nasa 60–70% ng kapasidad nito; tanggalin ang load, at ilagay sa ilalim ng matinding sinag ng araw.
2. Sukatin ang boltahe sa terminal ng panel na nagbibigay ng kuryente (PV). Tuntunin: Ang boltahe ng PV ay dapat na mas mataas ng hindi kukulangin sa 40% kaysa sa boltahe ng baterya sa panahon ng pagkakarga (halimbawa: ≥18 V para sa bateryang may kapasidad na 13 V).
3. Sukatin ang kuryenteng dumadaloy sa panel at sa baterya. Tuntunin: Ang kuryenteng dumadaloy sa baterya ay dapat na mas mataas ng hindi kukulangin sa 15% kaysa sa kuryenteng dumadaloy sa panel sa panahon ng pagkakarga, at ang boltahe ng PV ay dapat na mas mataas kaysa sa boltahe ng baterya.
4. Pagtuklas sa istruktura ng aparato (para sa unang modelo lamang): Mayroong inductor na nagkokontrol ng kuryente, at ito ay kumakatawan sa isa sa tatlong posibleng anyo ng inductor na nabanggit sa itaas.
5. Siyasatin ang datasheet ng aparato: Ang saklaw ng boltahe ng pagpasok ng kuryente mula sa panel (PV input voltage range) ay dapat na mas mataas ng malaki kaysa sa boltahe ng baterya; ang pagtukoy na “12 V lang” bilang saklaw ng boltahe ng pagpasok ng kuryente para sa panel na ibinebenta bilang MPPT (Maximum Power Point Tracking) ay isang senyales ng problema.

Kung hindi mo nais na magkalkula nang manu-mano, maaari mong gamitin ang calculator para sa pagpili ng controller upang mapagkasyahin ang panel, baterya, at controller. Ang rason kung bakit mahalaga ang proseso ng pagpapakasya ng mga komponente ay ipinalalagay sa aming guide tungkol sa MPPT vs PWM. Bawat yunit sa aming linya ng all-in-one solar street lights ay nilalakip ang controller na naiangkop sa panel, at ang tipo ng controller ay malinaw na nakatala sa datasheet – magtanong muna bago mag-order.

Ano ang hindi nasasaklaw ng pahinang ito

Ang gabay na ito ay nakatuon sa mga kontroler ng karga na may koneksyon sa DC (Direct Current) sa mga sistema ng ilaw sa kalye na gumagamit ng solar energy, pati na rin sa mga maliit na sistema na hindi nakakonekta sa grid (off-grid systems). Hindi ito sumasaklaw sa mga arkitektura na may koneksyon sa AC (Alternating Current), mga micro-inverter, mga kontroler na pinagsasama ang kapangyarihan ng hangin at araw (hybrid wind-solar controllers), o mga inverter na nakakonekta sa grid (grid-tied inverters) – bawat isa ay mayroong ibang mga paraan ng pagsubok (tests).