Ako technológia MPPT funguje za rôznych osvetľovacích podmienok v systémoch solárneho osvetlenia?

Vslnečné pouličné osvetlenieSystémy, fotovoltaické panely nabíjajú batérie cez solárny ovládač a batérie potom napájajú LED svetlá. Ovládač MPPT nepretržite monitoruje napätie a prúd z PV panelov a používa algoritmy -ako rušivé a pozorovanie alebo prírastková vodivosť -na dynamické nastavenie prevádzkového bodu pre maximálny výstup výkonu. Tento článok sa zameriava na to, ako technológia MPPT funguje v rôznych podmienkach slnečného žiarenia.

 

1. Čo je technológia MPPT?

Maximálne sledovanie Power Point (MPPT) je kľúčová technológia vo fotovoltaických systémoch. Výstup solárneho článku nie je pevný; kolíše v závislosti od faktorov, ako je slnečné žiarenie a okolitá teplota.

 

Pretože charakteristiky napätia (VI) PV modulu sú nelineárne, existuje špecifický bod s maximálnym bodom napájania (MPP) -At, ktorý systém dosahuje svoj najvyšší výkon. Primárnym cieľom MPPT je nepretržite detegovať prevádzkové charakteristiky PV modulu a prostredníctvom inteligentných riadiacich algoritmov zabezpečiť, aby fungoval čo najbližšie k tomuto bodu. To maximalizuje účinnosť konverzie slnečnej energie a zvyšuje celkovú výrobu energie.

 

 

2. Prečo záleží na technológii MPPT?

V akomkoľvek fotovoltovnom systéme sa podmienky slnečného žiarenia neustále menia v dôsledku faktorov, ako sú variácie počasia a sezónne zmeny. Bez MPPT nie je možné úplne využiť výkon solárnych panelov. Napríklad v oblačných dňoch alebo keď je časť panela zatienená, výstup výrazne klesá. MPPT kompenzuje tieto zmeny dynamickým prispôsobením sa súčasným podmienkam, čo umožňuje PV paneloch zbierať čo najviac energie. To hrá rozhodujúcu úlohu pri zvyšovaní ekonomickej hodnoty a praktického výkonu solárnych systémov.

 

 

3. Prevádzka technológie MPPT za rôznych podmienok osvetlenia

3,1 silné slnečné svetlo za jasných dní

① Charakteristiky výstupu PV modulu

Pri silnom slnečnom svetle je výstupný výkon fotovoltaického (PV) modulu relatívne vysoký. V tomto stave krivka napätia (VI) PV modulu jasne vykazuje zreteľný maximálny výkonový bod. Napätie s otvoreným obvodom (napätie, keď nie je pripojené žiadne zaťaženie) a skratový prúd (prúd, keď je odpor nula), sú relatívne vysoké.

 

② Ako MPPT funguje v tomto stave

Radič MPPT nepretržite monitoruje napätie a prúd PV modulu. Zvyčajne sa používajú bežné algoritmy, ako je narušenie a pozorovanie (P&O). Ovládač zavádza malé poruchy výstupného napätia, ktoré sa zvyšujú alebo znižujú, aby sa určil vplyv na výstupný výkon.

 

③ Metóda rušia a pozorujte (P&O) metódu

Po každom nastavení napätia ovládač pozoruje zmeny výstupného výkonu.

Ak zvýšenie napätia vedie k vyššiemu výkonu, maximálny bodový bod leží v smere zvyšujúceho sa napätia, takže ovládač ho pokračuje.

 

Ak sa výkon zníži, znamená to, že systém sa vzdialil od MPP a napätie sa potom zníži.

Prostredníctvom tohto iteračného procesu poruchy a pozorovania sa regulátor MPPT rýchlo a presne zamkne na maximálny výkonový bod, čím udržuje FV systém pracujúci pri optimálnej účinnosti.

 

④ Príklad príkladu

• PV modul spočiatku pracuje pri 17 V a 3A, čím produkuje 51 W energie.
• Ovládač MPPT zvyšuje napätie na 18 V, prúd klesne na 2,8a a výstupný výkon klesne na 50,4 W.
• Detekcia poklesu výkonu regulátor potom zníži napätie na 16 V. Súčasný stúpa na 3,2A a sila sa zvyšuje na 51,2 W.

 

Po niekoľkých takýchto úpravách ovládač stabilizuje prevádzkový bod v blízkosti skutočného maximálneho napájacieho bodu, čo umožňuje efektívne zber energie aj pod silným slnečným žiarením.

 

 

3,2 MPPT Technologická prevádzka za oblačno a podmienky s nízkym osvetlením

① Charakteristiky výstupu PV modulu

V zamračených dňoch výrazne klesá solárne ožarovanie. Výsledkom je, že napätie s otvoreným obvodom aj skratový prúd PV modulu znižujú, čo vedie k nižšiemu maximálnemu napájaciemu bodu (MPP). Navyše, v dôsledku nerovnomerného osvetlenia a meniacich sa podmienok sa umiestnenie MPP môže výrazne posunúť a krivka charakteristiky výstupu sa stáva zložitejšou a menej predvídateľnou.

 

② Ako MPPT funguje v tomto stave

Za týchto podmienok regulátor MPPT stále používa sledovacie algoritmy na lokalizáciu optimálneho prevádzkového bodu. Avšak v dôsledku širšieho rozsahu variácie v MPP musí ovládač urobiť citlivejšie a adaptívne úpravy. V týchto prípadoch sa často používa algoritmus prírastkovej vodivosti (incond).

 

③ Metóda prírastkovej vodivosti

Algoritmus prírastkovej vodivosti určuje MPP porovnaním okamžitej vodivosti (I/v) PV modulu s jeho prírastkovou vodivosťou (AI/AV).

 

Keď modul pracuje presne na MPP, dve hodnoty vodivosti sú rovnaké.

 

Ak sa líšia, ovládač nastavuje výstupné napätie na základe ich relatívnych veľkostí, aby nasmeroval modul bližšie k MPP.

Táto metóda umožňuje rýchlejšie a presnejšie sledovanie v prostrediach s častými alebo rýchlymi zmenami slnečného svetla.

 

④ Príklad príkladu

• Predstavte si zamračený deň, keď PV modul spočiatku pracuje pri 10 V a 1A a dodáva 10 W energie.
• Radič MPPT vypočíta okamžité a prírastkové hodnoty vodivosti a zistí, že nie sú rovnaké.
• Nastavuje napätie až na 9 V, čo vedie k prúdu 1,2A a výkonu výkonu 10,8 W.

 

Po niekoľkých doladených úpravách regulátor prináša PV modul blízko svojho maximálneho napájacieho bodu, čím zabezpečuje účinný výkon energie aj za podmienok s nízkym osvetlením.

 

3,3 MPPT Technologická prevádzka za čiastočných podmienok tieňovania

① Charakteristiky výstupu PV modulu

Ak je PV modul čiastočne zatienený, jeho výkon sa stáva výrazne zložitejším. Zatienené a netrasované časti modulu interagujú, čo spôsobuje, že výstupná charakteristická krivka vykazuje viac miestnych maximálnych elektrických bodov (lokálne MPP). Celkový maximálny bod napájania v podmienkach tieňovania je zvyčajne oveľa nižší ako pri úplnom slnečnom svetle a jeho presná poloha je ťažšie určiť.

 

② Ako MPPT funguje v tomto stave

Pri čiastočnom tieni môžu konvenčné algoritmy MPPT zlyhať, pretože majú tendenciu uzamknúť sa skôr na miestne maximum ako na globálnom. V takýchto prípadoch sú pokročilejšie optimalizačné techniky potrebné ako optimalizácia rojov častíc (PSO).

 

③ Algoritmus optimalizácie roja častíc

Algoritmus PSO napodobňuje sociálne správanie kŕdľov vtákov, ktorí hľadajú jedlo na lokalizáciu globálneho maximálneho powerového bodu. V tejto súvislosti sa výstupné napätie a prúd PV modulu považujú za polohu a rýchlosť častice. Využívaním kolektívnej inteligencie a individuálnych skúseností algoritmus neustále upravuje pozíciu každej častice-IE, prevádzkového bodu PV.

 

Namiesto zamerania sa na jeden bod hodnotí PSO súčasne viac možných MPP. Prostredníctvom opakovaných iterácií a zdieľania informácií medzi časticami sa systém konvertuje smerom k globálnemu maximum, čím sa zabezpečuje, že modul funguje v blízkosti svojho optimálneho výstupu výkonu aj v zložitých tieniacich scenároch.

 

④ Príklad príkladu

• Predstavte si slnečné pole čiastočne zatienené stromovými listami. Radič MPPT používa algoritmus PSO, ktorý distribuuje niekoľko častíc cez výstupnú krivku PV, aby predstavoval rôzne možné prevádzkové body.
• Prostredníctvom prebiehajúcej komunikácie a adaptívneho vylepšenia sa častice postupne konvertujú v blízkosti globálneho maximálneho výkonu. Výsledkom je, že aj pri čiastočnom tieni môže PV modul dodávať relatívne vysokú úroveň energetického výstupu.

 

Záver

MPPT technológia je základná technológia na maximalizáciu energetického výstupu vslnečné pouličné osvetleniesystémy. Analýzou správania systému pri troch osvetľovacích podmienkach s plným slnečným žiarením, zamračenej oblohy a čiastočného tieňovania-tento článok ilustruje, ako regulátory MPPT používajú rôzne algoritmy (ako je porucha a pozorovanie, prírastková vodivosť a optimalizácia rojov častíc) na dynamicky upravovanie prevádzkového bodu. Tieto adaptívne metódy zaisťujú, že FV moduly dôsledne fungujú v blízkosti svojej maximálnej účinnosti a poskytujú spoľahlivý výkon v širokej škále prostredí v reálnom svete.