MPP контролер за фотоволтаичен панел - MPPT5A

Особености:

-- MPP  настройка

-- волтметър, амперметър, ватметър

-- LED индикатор за заряд на акумулатор

-- 6-36V диапазон на входно напрежение

-- 1.25-32V диапазон на изходно напрежение

-- 0.05-5Аmax диапазон на изходен ток (до 3A препоръчителен)

-- защита от късо съединение в изхода : да

-- защита от обратно включване на панела : не

-- защита от обратно включване на акумулатора : не

Принцип на работа:

Модулът зарежда акумулаторна батерия и захранва консуматор от фотоволтаичен панел, като консумира от него в точката му на максимална мощност (MPP).

Характерно за соларните панели е слабата зависимост на напрежението им от осветеността. То се изменя основно от температурата, но въпреки това остава в тясни граници до +/-10%. Слънчевата енергия определя основно тока, който се генерира от фотоволтаичните клетки. При претоварване на фотоволтаиците се забелязва как напрежението намалява с увеличаване на консумацията, докато токът расте много слабо. Това води до по-ниска мощност и съответно по-малко количество добита слънчева енергия. За да може да се постигне максимална мощност от даден панел във всеки един момент от време е необходимо соларния контролер да бъде с функция MPPT (maximum power point tracker) и да поддържа точката на максимална мощност (MPP).

Крива на консумираната мощност от соларния панел (в синьо). MPP е в максимума на кривата. 
Максимално напрежение на панела без натоварване V_oc.

Крива на консумираната мощност от соларния панел (в синьо).  MPP е в максимума на кривата. 
Максимален ток на панела при късо съединение I_sc.

Характеристично съпротивление на соларния панел (в синьо).
Максималната мощност е в точката (V_mp , I_mp ), в която характеристичното съпротивление е оптимално.

Професионалните MPPT контролери са снабдени с микропроцесорно управление, което автоматично намира и поддържа точката на максимална мощност. В предложеното изделие с цел опростяване е допуснато инсталаторът сам да настрои тази точка. Нейното напрежение се дава в паспортните данни (datasheet) на соларния панел.

Индикации:

-- 3 сегментен LED индикатор за визуализация на входно и изходно напрежение

-- 3 сегментен LED индикатор за визуализация на изходен ток и изходна мощност

-- двуцветен (червен/зелен) LED за индикация при зареждане на акумулатора и зареден акумулатор

Защити:

-- от обратно включване на фотоволтаика: няма

-- от обратно включване на акумулатора: няма

-- от късо съединение в товара : да  (В режим на претоварване и късо, изхода е токов генератор. Тока на късо е равен на максималния изходен ток настроен чрез многооборотния тример)

Настройки:

Стъпка 1. Установете максималното изходно напрежение - максималното напрежение, до което ще се зарежда батерията. За 12V оловни акумулатори трябва да бъде в границите между 13.2V и 13.8V при работа в буферен режим (когато батерията рядко се разрежда и зарежда) или 13.8V - 14.6V при работа в цикличен режим, т.е. когато батерията често се разрежда и зарежда. За по-точна стойност може да проверите препоръките на производителя на батерията. За настройка на максималното изх. напрежение свържете модула към соларен панел или лабораторен източник с подходящо напрежение. Не свързвайте изхода към акумулатора или към друг консуматор. С помощта на най-десния тример настройте желаното напрежение.

Стъпка 2. Настройка на максималния заряден ток - токът с който ще се зарежда разреден акумулатор при достатъчно мощност от соларния панел. Стойността се определя по данни на производителя на батерията, както и според консуматорите, които ще бъдат свързани в системата. Токът трябва да е по-голям от тяхната консумация, за да може с остатъка да се зарежда акумулатора. Завъртете потенциометъра за настройка на тока (втория от дясно на ляво) около 20 оборота в посока обратна на часовниковата стрелка, за да се уверите че токът е намален до нула. Свържете изхода на модула на късо. Подайте входно напрежение от подходящ източник (примерна стойност 18V ). Плавно увеличавайте тока до достигане на желаната стойност. Настройката в режим на късо ще се различава малко от настройката в режим на зареждане на акумулатор. За точна настройка модулът трябва да се включи към разреден акумулатор и да се настрои тока на заряд , като се увеличава плавно от мин. към желатата стойност. Не трябва да се забравя, че настройвания ток е сума от зарядния и този на консуматора.

Стъпка 3. Настройка на MPP - Необходим е източник на напрежение ограничен по ток или осветен соларен панел включен към входа. Към изхода се включва управляем товар или няколко фиксирани товара включени паралелно. Наблюдава се напрежението на входа на трисегментния LED индикатор. Към изхода се "добавя" товар докато напрежението на входа падне двойно ( примерна стойност : от 20V да падне на  10V). След това се завърта тримера за MPP настройка до тогава докато напрежението не се повиши до 90% от 20V - или 18V. Ако се ползва соларен панел напрежението, на което трябва да се настрой MPP е дадено в паспортните данни (datasheet) на соларния панел. Направената настройка е конкретна за конкретната осветеност на панела, затова се препоръчва настройката на MPP да се направи за максималната осветеност на панела.  От графиката по-долу се вижда как V_MP променя стойността си от промяна на осветеносттта (правата V_MP   не е перпендикулярна с абцисата на координатната система). С намаляване на осветеността  точката MPP се измества наляво. Предложения модул не е с вградено микропроцесорно управление, затова не може автоматично да намира и поддържа точката на максимална мощност.

Примерни V-A-P характеристики на фотоволтаичен панел показващи промяната на MPP в зависимост от промяна на осветеността.
MPP е пресечната точка на правата V_MP с кривите на мощност в синьо. С намаляване на осветеността  точката MPP се измества наляво.

Стъпка 4. Настройка на токов праг на зареден акумулатор - това е прага, при които двуцветния LED светещ в червено (режим зареждане) започва да свети в зелено (зареден акумулатор). Примерна стойност е 0.1А, ако зарядния ток е бил 1А (или 10 пъти по-малка от настроения максимален заряден ток). За целта е необходимо да се измерва тока към акумулатора и когато той достигне желаната стойност да се завърти тримера за токов праг дотогава, докато светодиода светне в зелено.