ردیابی نقطه حداکثر توان (mppt)

ردیابی نقطه حداکثر توان

ردیابی نقطه حداکثر توان


امروز در سایت ایران پاور  میخواهیم شما را به طور کامل با الگوریتم MPPT در سلول های خورشیدی آشنا کنیم.

منظور از mppt یا ردیابی نقطه حداکثر توان چیست؟

ردیابی نقطه حداکثر توان (به انگلیسی: Maximum power point tracking (MPPT)) یک روش برای به حداکثر رساندن توان خروجی توربین‌های بادی و سیستم‌های فتوولتائیک (PV) است. سیستم‌های فتوولتاییک به صورت‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند. در معمول‌ترین کاربرد، توانی که توسط پنل‌های خورشیدی تولید می‌شود توسط اینورتر آفتابی به جریان متناوب تبدیل شده و مستقیماً به شبکهٔ برق سراسری وصل می‌شود. در مدل دوم، بخشی از توان خروجی اینورتر به شبکهٔ برق و بخشی از آن به بانک باتری منتقل می‌شود. در روش سوم هیچ توانی به شبکه برق منتقل نمی‌شود و توان تولیدی پنل‌ها توسط یک اینورتر با قابلیت mppt، به بانک باتری منتقل می‌شود.

سلول های خورشیدی :

 در سلول‌های خورشیدی یک رابطهٔ پیچیده(غیرخطی) بین دما و مقاومت کل وجود دارد که موجب به وجود آمدن راندمان غیر خطی می‌شود. وظیفه mppt اینست که از خروجی پنل‌های خورشیدی نمونه برداری کرده و مقدار جریان و ولتاژ پنل‌ها را برای انتقال حداکثر توان در شرایط مختلف محیطی، تنظیم کند. در واقع وظیفهٔ آن این است که مقدار عرضه و تقاضا را در هر لحظه برابر نگه دارد. المان‌های mppt درون مبدل توان الکتریکی (converter) قرار دارند. این مبدل‌ها وظیفه تبدیل ولتاژ و جریان، فیلتر کردن، رگوله کردن و… را به منظور راه اندازی موتورها، شارژ بانک باتری و غیره را بر عهده دارند.

به دلیل مشخصه غیرخطی جریان ولتاژ ماژول خورشیدی برای استفاده بهینه از انرژی تولید شده ی این ماژول ها، باید نقطه ای – – انتخاب شود که بیشترین جریان و ولتاژ را داشته باشد.معمولا ولتاژ خروجی ماژول های فتوولتائیک پایین می باشد، لذا برای اتصال به بارهای مصرفی، نیاز به استفاده از مبدل افزاینده می باشد.

مقایسه با کنترلر های دیگر :

روش ردیابی حداکثر نقطه توان (mppt) در مبدل های DC به DC به نسبت کنترلر شنت(Shunt controller) و روش مدولاسیون پهنای پالس(PWM) دارای راندمانی به مراتب بالاتر هستند.استفاده نکردن از روش mppt به معنی اتصال باتری به صورت مستقیم به سلول خورشیدی است.

به نمودار جریان بر حسب ولتاژ شکل زیر که مربوط به یک ماژول 12 ولتی است توجه کنید و سپس مثال عملی بیان شده را مطالعه کنید…

ردیابی نقطه حداکثر توان

ردیابی نقطه حداکثر توان

مزیت MPPT در یک مثال عملی :

فرض کنید ما در حال استفاده از یک پنل خورشیدی Evergreen ESA 210 هستیم که ولتاژ نقطه ی حداکثر توان آن 18.3 ولت و جریان نقطه حداکثر توان آن 11.48آمپر است.(یعنی 11.48*18.3 =210 وات)

یک باتری 12 ولتی خالی حدودا دارای ولتاژ 12.2 ولت است.بنابراین این باتری در حالت عادی با استفاده از 12.2*11.48 =140 وات به طور کامل شارژ میشود.این مقدار به میزان قابل توجهی از حداکثر توان خروجی ماژول(210 وات) کمتر است. آنچه MPPT انجام میدهد در حقیقت بهینه کردن ولتاژ و جریان به نحویست که حداکثر توان ممکن انتقال داده شود.

برای این مثال عملی ،کنترلر MPPT باتری را در ولتاژ 18.3 ولت و جریان 11.48 آمپر شارژ میکند که این مقدار به معنی استفاده از توان حداکثری پنل مورد استفاده ی ماست.

نحوه ی عملکرد MPPT چگونه است ؟

پنل‌ها، توان لحظه‌ای مشخصی دارند که عبارت است از ولتاژ پنل‌ها ضربدر جریان دهی پنل‌ها. حال اگر ولتاژ را بر جریان تقسیم کنیم، مقاومت داخلی پنل‌ها در آن لحظه و به ازای مقدار مشخص تابش خورشید بدست می‌آید. طبق قوانین اولیه مداری، برای انتقال حداکثر توان به بار باید مقاومت بار با مقاومت سایر قسمت‌های مدار(یا همان مقاومت تونن) برابر باشد (RL=Rth).

به دلیل اینکه آفتاب در طول روز حرکت می‌کند، شدت تابش متغیر بوده و مقدار جریان دهی و ولتاژ پنل‌ها نیز متغیر خواهد بود. در اینجا سیستم mppt وارد عمل شده و با برابر نگه داشتن مقاومت داخلی پنل‌ها با مقاومت بار، سبب آن می‌شود که در طول روز حداکثر توان به بار منتقل شود. از آنجایی که مقاومت بار ثابت است و تغییر نمی‌کند (مثلاً یک لامپ) لذا mppt با تغییر مقدار ولتاژ و جریان پنل‌ها، تطبیق امپدانس را انجام می‌دهد. واضح است که اگر مقاومت بار تغییر کند (مثلاً یک لامپ به همراه یک شارژر موبایل)، در اینصورت نیز مقادیر جریان و ولتاژ پنل‌ها توسط mppt تغییر می‌یابد.

به شکل زیر که مربوط به یک نمونه ی واقعی پنل خورشیدی 265 واتی کانادایی است توجه کنید. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود، با افزایش شدت تابش نور آفتاب، در یک ولتاژ ثابت، میزان جریان دهی سلول‌ها نیز افزایش می‌یابد. یک مصرف‌کننده با مقدار مقاومت R=V/I، باید بتواند “حداکثر توان” را از پنل‌ها دریافت کند یا به عبارت دیگر باید توان دریافتی بار برابر با نقطه توان ماکزیمم پنل‌ها در آن لحظه باشد (زانو منحنی در شکل) که در این صورت باید مقاومت داخلی پنل‌ها با مقاومت بار برابر باشد.

مقاومت داخلی پنل‌ها یک پارامتر متغیر است و به عواملی چون میزان تابش آفتاب و دمای پنل‌ها وابسته است. اگر این مقاومت بیشتر یا کمتر از مقاومت بار باشد، میزان توان انتقالی به بار حداکثر نخواهد بود و به عبارت دیگر بهره پنل‌ها کم می‌شود. ردیاب‌های نقطه ماکزیمم توان، روش‌های گوناگونی را بکار می‌گیرند تا بتوانند نقطه حداکثر توان را پیدا کرده و بازده سلول‌های خورشیدی را در مقدار حداکثر نگه دارند.

منحنی I-V پنل خورشیدی 265 واتی کانادایی

منحنی I-V پنل خورشیدی 265 واتی کانادایی

دسته بندی :

کنترلر ها میتوانند از چندین استراتژی مختلف برای بهینه کردن توان خروحی بهره ببرند.برخی از این استراتژی ها عبارتند از :

  1. آشفتن و مشاهده (P&O) (در این روش، کنترلر، مقدار ولتاژ پنل را کمی تغییر می‌دهد و اگر توان خروجی نسبت به حالت قبلی افزایش یافت، تغییر ولتاژ در همان جهت را تا ثابت ماندن توان خروجی ادامه می‌دهد. این روش متداول‌ترین روش است.)
  2. رسانش افزایشی :در روش رسانش افزایشی، کنترلر، تغییرات افزایشی ولتاژ و جریان پنل‌ها را اندازه‌گیری کرده و تغییر ولتاژ را پیش بینی می‌کند. این روش به محاسبات بیشتری نیاز دارد ولی تغییرات شرایط را زودتر از روش قبلی تشخیص می‌دهد اما مانند روش آشفتن و مشاهده، باعث نوسان توان خروجی می‌شود.
  3. ولتاژ ثابت
  4. تحلیل جریان
  5. تحلیل شرایط دمایی

آموزش هاآموزش های تکنولوژی روز

mpptپنل خورشیدیسلول خورشیدی

دیدگاهتان را بنویسید