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MPPT (最大電力点追跡) は、特定の条件下で PV モジュールから最大利用可能電力を抽出するために使用される充電コントローラーに含まれるアルゴリズムです。 PV モジュールが最大電力を生成できる電圧は、最大電力点 (またはピーク電力電圧) と呼ばれます。 最大電力は日射量、周囲温度、太陽電池温度によって異なります。
MPPT を選ぶ理由
エネルギーハーベストの増加
MPPT コントローラーは、バッテリー電圧よりも高いアレイ電圧で動作し、気候条件に応じて、PWM コントローラーと比較して太陽電池アレイからのエネルギー収集を 5 ～ 30% 増加させます。
アレイの動作電圧とアンペア数は、アレイの電力出力 (アンペア数 x 電圧) が最大化されるように、MPPT コントローラーによって 1 日を通して調整されます。
モジュールの制限が少なくなる
MPPT コントローラーはバッテリー電圧よりも高い電圧でアレイを動作させるため、より幅広い種類のソーラー モジュールやアレイ構成で使用できます。 さらに、より小さなワイヤサイズのシステムもサポートできます。
特大の配列のサポート
MPPT コントローラーは、充電コントローラーの最大動作電力制限を超えるオーバーサイズのアレイをサポートできます。 コントローラーは、高い太陽エネルギーが供給されている時間帯 (通常は日中) にアレイの電流摂取を制限することでこれを行います。
最大電力点追跡はどのように機能しますか?
ここで、最適化または最大電力点の追跡が必要になります。バッテリーが 12 ボルトと低くなっていると仮定します。 MPPT は 7.4 アンペアで 17.6 ボルトを受け取り、それを変換して、バッテリーが 12 ボルトで 10.8 アンペアになるようにします。 今でもまだ 130 ワット近い電力があり、誰もが満足しています。
理想的には、100% の電力変換では、11.5 ボルトで約 11.3 アンペアが得られますが、アンプを強制的に動作させるには、より高い電圧をバッテリーに供給する必要があります。これは簡略化した説明であり、実際には MPPT 充電の出力です。コントローラーは、バッテリーに最大アンペアを供給するために調整するために継続的に変化する場合があります。
緑の線を見ると、右上に鋭いピークがあることがわかります。これは最大電力点を表しています。 MPPT コントローラーが行うことは、その正確な点を「検索」し、電圧/電流変換を行ってバッテリーが必要とする正確な値に変更することです。 実際には、その峰は光の状況や天候の変化に応じて絶えず動き回ります。
非常に寒い条件下では、パネル温度が下がると電力出力が増加するため、120- ワットのパネルは実際には 130+ ワット以上の電力を供給できますが、その電力点を追跡する何らかの方法がない場合は、 、あなたはそれを失うことになります。 一方、非常に暑い条件下では、温度が上昇するにつれて電力が低下し、電力が失われます。 夏になると収穫量が少なくなるのはこのためです。
なぜ MPPT が必要なのでしょうか?
MPPT は次のような条件下で最も効果的です。冬季、曇りまたは霧の日、または追加の電力が最も必要なときです。
寒波
ソーラーパネルは低温でよりよく機能しますが、MPPT がなければそのほとんどが失われます。 寒くなる可能性が最も高いのは冬であり、この時期は日照時間が短く、バッテリーを充電するための電力が最も必要となる時期です。
バッテリー残量低下
バッテリーの充電状態が低いほど、MPPT はより多くの電流をバッテリーに流し込みます。これは、追加の電力が最も必要なときでもあります。 これらの条件を両方同時に持つこともできます。
長い配線
12- ボルトのバッテリーを充電していて、パネルが 30 フィート離れている場合、非常に太いワイヤーを使用しない限り、電圧降下と電力損失がかなり大きくなる可能性があります。 それは非常に高価になる可能性があります。 しかし、4 つの 12 ボルト パネルを直列に接続して 48 ボルトにすると、電力損失ははるかに少なくなり、コントローラーがその高電圧をバッテリーで 12 ボルトに変換します。 これは、コントローラーに電力を供給する高電圧パネル設定がある場合、はるかに細いワイヤを使用できることも意味します。
● PV モジュールがエネルギー源であるあらゆる用途において、MPPT ソーラーチャージコントローラーは、iv 曲線で示される太陽電池の電流-電圧特性の変動を検出して補正するために使用されます。
● MPPT ソーラー充電コントローラーは、太陽光発電システムが PV モジュールから最大電力を抽出する必要がある場合に必要です。これにより、PV モジュールは最大電力点に近い電圧で動作し、利用可能な最大電力を引き出すことができます。
● MPPT ソーラーチャージコントローラーを使用すると、バッテリーシステムの動作電圧よりも高い電圧出力の PV モジュールを使用できます。
MPPT ソーラー充電コントローラーを使用すると、ユーザーは PV モジュールを 24 または 48 V (充電コントローラーと PV モジュールに応じて) に配線し、12 または 24 V バッテリー システムに電力を供給できます。 これは、PV モジュールの最大出力を維持しながら、必要なワイヤ サイズを削減できることを意味します。
● MPPT ソーラーチャージコントローラーはシステムの複雑さを軽減しながら、システムの出力は高効率です。 さらに、より多くのエネルギー源での使用にも適用できます。 PV 出力電力は DC-DC コンバータを直接制御するために使用されるため。
● MPPT ソーラーチャージコントローラーは、小型水車、風力タービンなどの他の再生可能エネルギー源にも適用できます。
MPPT のアルゴリズム
MPPT のアルゴリズムは、最大の電力伝送を得るために実装されるさまざまなタイプのスキームです。 一般的なスキームには、増分コンダクタンス法、システム発振法、ヒルクライミング法、修正ヒルクライミング法、定電圧法などがあります。 他の MPPT 手法には、連続伝導モード (CCM) で動作するトラッキング パワー コンバータによる状態空間アプローチを使用する手法や、増分コンダクタンスと摂動と観測手法の組み合わせに基づく手法が含まれます。 MPPT を通じて PV 電源から抽出されたエネルギーは、負荷によって利用されるか、何らかの形式で保存される必要があります。たとえば、バッテリーに保存されるエネルギーや、将来燃料電池で使用する水素を生成するための電気分解に使用されるエネルギーです。 この観点から、グリッドに接続された PV システムは、追跡される任意の量の PV エネルギーをグリッドが吸収できるため、エネルギー貯蔵要件がまったくないため、非常に人気があります。
一般的で最も一般的に使用される MPPT スキームのいくつかを以下に説明します。
VMPP と Voc の比率は、{{0}}.78 にほぼ等しい定数です。 ここで、アレイ電圧は VMPP で表され、開回路電圧は Voc で表されます。検出された PV アレイ電圧は基準電圧と比較され、デューティ サイクルを制御する誤差信号が生成されます。 パワーコンバータのデューティサイクルにより、PV アレイ電圧が 0.78 × Voc に等しくなることが保証されます。 また、Voc は、アレイの背面に取り付けられたダイオードを使用して決定できます (アレイと同じ温度になるように)。 定電流がダイオードに供給され、その結果ダイオードにかかる電圧がアレイ VOC として使用され、VMPP の追跡に利用されます。
山登り法
最も一般的なアルゴリズムは山登り法です。 これは、デューティ サイクル「d」を一定の間隔で変化させ、その結果得られるアレイの電流値と電圧値を記録することによって適用され、それによって電力が得られます。 電力がわかったら、P-V 曲線の傾きまたは動作領域 (電流源または電圧源領域) のチェックが実行され、動作点が最大に近づく方向に d の変化が影響されます。電源電圧特性上のパワーポイント。このスキームのアルゴリズムを数式を使用して以下に説明します。
電圧源領域では、∂PPV / ∂VPV > 0=d=d + δd (つまり、増分 d)
現在のソース領域では、∂PPV / ∂VPV < 0=d=d - δd (つまり、d を減分)
最大電力点では、∂PPV / ∂VPV=0=d=d または δd=0 (つまり、d を保持)
これは、傾きが正であり、モジュールが定電流領域で動作していることを意味します。 傾きが負の場合 (Pnew < Pold)、この場合の動作領域は定電圧領域であるため、デューティ サイクルは減少します (d=d - δd)。 このアルゴリズムはマイクロコントローラーを使用して実装できます。
インクリメンタルコンダクタンス法
インクリメンタルコンダクタンス法では、PV アレイのインピーダンスとアレイの端子間に反映されるコンバータの実効インピーダンスを一致させることによる最大電力点が得られます。 一方、後者はデューティ サイクル値の増加または減少によって調整されます。 アルゴリズムは次のように説明できます。
電圧源領域の場合、∂IPV / ∂VPV > - IPV / VPV=d=d + δd (つまり、デューティ サイクルの増分)
電流源領域の場合、∂IPV / ∂VPV < - IPV / VPV=d=d - δd (つまり、デューティ サイクルの減少)
最大電力点では、∂IPV / ∂VPV=d=d または δd=0
増分コンダクタンス Mppt 法
オフグリッド太陽光発電システムは通常、夜間に負荷に電力を供給するためにバッテリーを使用します。 完全に充電されたバッテリ パックの電圧は PV パネルの最大電力点電圧に近い場合がありますが、バッテリの部分放電が発生する日の出時には当てはまりません。 PV パネルの最大電圧を下回る特定の電圧で充電が行われ、この不一致は MPPT を使用して解決できます。 グリッド接続された太陽光発電システムの場合、ソーラーモジュールから供給された電力はすべてグリッドに送られます。 したがって、グリッドに接続された太陽光発電システムの MPPT は、常に PV モジュールを最大電力点で動作させようとします。
MPPT ソーラーチャージコントローラーのアプリケーション
以下の基本的なソーラーパネル設置システムは、ソーラーチャージコントローラーとインバーターの重要なルールを示しています。 インバーター (バッテリーとソーラーパネルの両方からの DC 電力を AC 電力に変換する) は、充電コントローラーを介して AC 機器を接続するために使用されます。 一方、DC 機器をソーラー充電コントローラーに直接接続し、PV パネルや蓄電池を介して DC 電力を機器に供給することもできます。
ソーラー街路灯システムは、PV モジュールを使用して太陽光を DC 電力に変換するシステムです。 このデバイスは DC エネルギーのみを使用し、日中も夜間も見えないようにバッテリー コンパートメントに DC を蓄えるソーラー充電コントローラーが含まれています。
ソーラーホームシステムは、太陽電池モジュールから生成されたエネルギーを家電製品やその他の家庭用電化製品に供給するために使用します。 このデバイスには、バッテリー バンクに DC を蓄えるソーラー充電コントローラーと、電力網が利用できないあらゆる環境で使用できるスーツが含まれています。
ハイブリッド システムは、常時非常用電力またはその他の目的を提供するさまざまなエネルギー源で構成されています。 通常、太陽電池アレイをディーゼル発電機や再生可能エネルギー源（風力タービン発電機や水力発電機など）などの他の発電手段と統合します。 これには、バッテリーバンクに DC を蓄えるソーラー充電コントローラーが含まれています。
太陽熱送水システムは、太陽光発電を利用して、住宅、村、水処理、農業、灌漑、家畜などの用途のために自然および地表の貯水池から水を汲み上げるシステムです。
MPPT ソーラー充電コントローラーは、システムの出力を高く保ちながら、システムの複雑さを最小限に抑えます。 さらに、よりさまざまな他のエネルギー源と併用することができます。
私たちの工場
Zhejiang Hertz Electric Co., Ltd. は 2014 年に設立され、開発、製造、販売、アフターサービスに特化したハイテク企業で、中級および高級機器メーカーや産業オートメーション システム インテグレーターにサービスを提供しています。 当社は、高品質の生産設備と厳格なテストプロセスに基づいて、低電圧および中電圧インバーター、ソフトスターター、サーボ制御システムなどの製品と関連業界のソリューションをお客様に提供します。
当社は「ユーザーに最高の製品とサービスを提供する」というコンセプトを掲げ、あらゆるお客様のニーズに応えます。 現在、主に冶金、化学工業、製紙、機械およびその他の産業で使用されています。
認証
よくある質問
Q: MPPT は何をするのですか?
Q: MPPT またはインバーターが必要ですか?
Q: MPPT と PWM はどちらが優れていますか?
Q: MPPT コントローラーの利点は何ですか?
Q: インバータには MPPT が組み込まれていますか?
Q: 各ソーラー パネルに MPPT が必要ですか?
Q: すべてのインバータには MPPT が搭載されていますか?
Q: MPPT には追加コストを支払う価値がありますか?
Q: ソーラーパネルは直列または並列に接続する必要がありますか?
Q: MPPT の寿命はどれくらいですか?
Q: MPPT は過充電を防止しますか?
Q: インバーターなしで MPPT を使用できますか?
Q: MPPT 充電コントローラーは何ボルトまで対応できますか?
Q: MPPT をバッテリーなしで使用するとどうなりますか?
Q: MPPT は高電圧でより良く機能しますか?
Q: MPPT がソーラーパネルに使用されるのはなぜですか?
Q: ソーラー パネルを MPPT に適合させるにはどうすればよいですか?
Q: MPPT にはどのような種類がありますか?
Q: 従来の MPPT 手法とは何ですか?
Q: MPPT を確認するにはどうすればよいですか?
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