Kokeilin simuloida MPPT kytkennän vaikutusta ja tässä olisi tuloksia.
Tällaisen kytkennän löysin netistä ja hieman sitä muuttelin. Kytkentä on mahdollisimman yksinkertainen vähillä osilla toteutettu ja tarvitsee lisäksi mikrokontrollerin ja koodia laskemaan MPP arvoja.
Kytkennässä on 3kpl 2kW vastuksia rinnan kytkettynä, eli resistanssi noin 9 ohm.
PWM:n kellotaajuutena käytin noin 16kHz kellotaajuutta.
Aurinkopaneelimallit eivät vastaa minulla olevia paneeleita, mutta kyllä näistä pitäisi jotain käsitystä saada.
Tässä alkutilanne kun aurinko alkaa paistamaan ja IGBT on johtavassa tilassa. Tehoa vastuksiin menee noin 700W.
Kun MPPT alkaa PWM:llä pulssittamaan virtaa vastuksille ja lasketaan optimaalinen pulssisuhde joka tässä esimerkissä on 40us pois päältä ja 20us päällä. Paneelien jännite nousee noin 170V:iin.
Tehoa vastuksille irtoaa noin 1kW (tarkka simulointimallin teho 1011.5W). Tällä simulointimallilla tämä on aikalailla maximi.
Paneelien sisäiseksi resistanssiksi sain noin 29 ohm (170V/5.9A=28.8 ohm). Kokeilin vertailun vuoksi laittaa aurinkopaneelit suoraan 28.8 Ohm vastukseen ja tehoa saadaan noin 1030W, eli 20W enemmän. Hyötysuhde kytkennällä on siis noin 98%.
Tässä kuvassa aurinko ei paista optimaalisesta kulmasta tai pilviä on taivaalla.
Suoraan 9 ohm vastukseen tehoa menisi noin 300W ja jännite paneeleilla romahtaa noin 60V:iin. MPPT käynnistetään ja säädetään PWM:llä jännite ja virta niin, että saadaan optimaalinen teho. Tällä mallilla pulssisuhteeksi tulee 47us pois päältä ja 13us päällä. Paneelien jännite nousee taas 170V:iin.
Keskimääräinen teho nousee noin 600W:iin eli noin 60% maksimista.
Sama tilanne pilvisellä säällä ja kiinteällä 28.8Ohm vastuksella. Paneelien sisäinen resistanssi on noussut 43 ohm:iin ja jännite romahtaa 110-120V välille, koska paneeleita kuormitetaan nyt liian isolla kuormalla. Vastukselle menevä teho on nyt noin 450W, eli noin 45% maksimista.
Tämän laskelman perusteella vastuksien suoraan kytkeminenkin olisi ihan ok. En tiedä kuinka hyvin paneelien simulointimalli vastaa todellisuutta ja onko todellisuudessa ero isompi. Pilviselläkin säällä hyötysuhde MPPT kytkennällä olisi noin 96-97% paikkeilla.
Lisäksi aika vaikea on löytää vastusarvo, joka olisi täysin sama kuin paneeleiden sisäinen resistanssi täydellä auringonpaisteella, eli MPP arvoa vastaava vastusarvo.
Minulla 6kpl 285W paneeleiden sisäinen resistanssi on noin 21 ohm ja kolmesta 2kW vastuksista saisi tehtyä joko 27 ohm vastuksen tai 18 ohm vastuksen, jotka ovat lähimpänä tavoitearvoa. 8:lla paneelilla sarjassa saataisiin 28 ohm sisäinen resistanssi, joka voisi olla jo riittävän lähellä, kun käytetään yhtä 2kW (27 ohm) vastusta kuormana.
Saa toki olla erimieltäkin ja tämä arvio perustuu vain tähän simulointimalliin.
www.aliexpress.com
