Kā MPPT tehnoloģija darbojas dažādos apgaismojuma apstākļos saules apgaismojuma sistēmās?

IekšāSaules ielas apgaismojumsSistēmas, fotoelementu paneļi uzlādē baterijas caur saules kontrolieri, un baterijas pēc tam darbina LED gaismas. MPPT kontrolieris nepārtraukti uzrauga spriegumu un strāvu no PV paneļiem un izmanto algoritmus, piemēram, traucēt un novērot vai pieaugt vadītspēju -dinamiski pielāgot darba punktu maksimālajai jaudas jaudai. Šis raksts ir vērsts uz to, kā MPPT tehnoloģija darbojas dažādos saules gaismas apstākļos.

 

1. Kas ir MPPT tehnoloģija?

Maksimālā jaudas punktu izsekošana (MPPT) ir galvenā tehnoloģija fotoelektriskajās sistēmās. Saules baterijas jauda nav fiksēta; Tas svārstās atkarībā no tādiem faktoriem kā saules izstarojums un apkārtējās vides temperatūra.

 

Tā kā PV moduļa sprieguma strāvas (VI) raksturlielumi ir nelineāri, pastāv īpašs punktu saukts par maksimālo jaudas punktu (MPP) -at, kuru sistēma sasniedz savu augstāko jaudas jaudu. MPPT galvenais mērķis ir nepārtraukti noteikt PV moduļa darbības īpašības un, izmantojot inteliģentus vadības algoritmus, nodrošināt, ka tas darbojas pēc iespējas tuvāk šim brīdim. Tas palielina saules enerģijas pārveidošanas efektivitāti un palielina kopējo enerģijas ražošanu.

 

 

2. Kāpēc MPPT tehnoloģijai ir nozīme?

Jebkurā PV sistēmā saules gaismas apstākļi pastāvīgi mainās tādu faktoru dēļ kā laika apstākļu variācijas un sezonālās maiņas. Bez MPPT saules paneļu jaudu nevar pilnībā izmantot. Piemēram, mākoņainās dienās vai, kad daļa paneļa ir aizēnota, izvade ievērojami samazinās. MPPT kompensē šīs izmaiņas, dinamiski pielāgojoties pašreizējiem apstākļiem, ļaujot PV paneļiem iegūt pēc iespējas vairāk enerģijas. Tam ir izšķiroša loma, lai uzlabotu saules enerģijas sistēmu ekonomisko vērtību un praktisko sniegumu.

 

 

3. MPPT tehnoloģijas darbība dažādos apgaismojuma apstākļos

3.1 Spēcīga saules gaisma skaidrās dienās

① PV moduļa izejas raksturlielumi

Spēcīgā saules gaismā skaidrās dienās fotoelektriskā (PV) moduļa izejas jauda ir salīdzinoši augsta. Šajā stāvoklī PV moduļa sprieguma strāvas (VI) līkne skaidri parāda izteiktu maksimālo jaudas punktu. Gan atvērtā ķēdes spriegums (spriegums, kad nav pievienota slodze), gan īssavienojuma strāva (strāva, ja pretestība ir nulle), ir salīdzinoši augsta.

 

② Kā MPPT darbojas šajā stāvoklī

MPPT kontrolieris nepārtraukti uzrauga PV moduļa spriegumu un strāvu. Parasti tiek izmantoti parastie algoritmi, piemēram, traucējumi un novērojumi (P&O). Kontrolieris ievieš nelielus traucējumus izejas spriegumam, kas ar gaismu palielina vai samazina to, lai noteiktu ietekmi uz izejas jaudu.

 

③ PATRUPĒT UN ATVĒRT (P&O) metode

Pēc katras sprieguma regulēšanas kontrolieris novēro izejas jaudas izmaiņas.

Ja sprieguma palielināšana rada lielāku jaudu, maksimālais jaudas punkts atrodas sprieguma palielināšanas virzienā, tāpēc kontrolieris turpina to palielināt.

 

Ja jauda samazinās, tas nozīmē, ka sistēma ir attālinājusies no MPP, un pēc tam spriegums tiek samazināts.

Izmantojot šo iteratīvo perturbācijas un novērošanas procesu, MPPT kontrolieris strauji un precīzi tiek bloķēts uz maksimālo jaudas punktu, saglabājot PV sistēmu darboties optimālā efektivitātē.

 

④ Lieta

• Sākotnēji PV modulis darbojas pie 17 V un 3A, ražojot 51W jaudas.
• MPPT kontrolieris palielina spriegumu līdz 18 V, strāva samazinās līdz 2,8A, un jaudas izeja samazinās līdz 50,4 W.
• Nosakot jaudas samazināšanos, kontrolieris pēc tam samazina spriegumu līdz 16 V. Pašreizējā palielinās līdz 3,2A, un jauda palielinās līdz 51,2W.

 

Pēc vairākām šādām korekcijām kontrolieris stabilizē darba punktu netālu no īstā maksimālā jaudas punkta, ļaujot efektīvu enerģijas novākšanu pat spēcīgā saules gaismā.

 

 

3.2 MPPT tehnoloģijas darbība mākoņainās dienās un zemas gaismas apstākļi

① PV moduļa izejas raksturlielumi

Mākoņainās dienās Saules izstarojums ievērojami pazeminās. Rezultātā gan PV moduļa atvērtā ķēdes sprieguma, gan īssavienojuma strāva samazinās, izraisot zemāku maksimālo jaudas punktu (MPP). Turklāt nevienmērīga apgaismojuma un mainīgu apstākļu dēļ MPP atrašanās vieta var ievērojami mainīties, un izejas raksturīgā līkne kļūst sarežģītāka un mazāk paredzamāka.

 

② Kā MPPT darbojas šajā stāvoklī

Šādos apstākļos MPPT kontrolieris joprojām izmanto izsekošanas algoritmus, lai atrastu optimālo darbības punktu. Tomēr plašākā MPP variāciju diapazona dēļ kontrolierim ir jāveic jutīgāki un adaptīvāki pielāgojumi. Šajos gadījumos bieži tiek izmantots pieaugošās vadītspējas (INCCOND) algoritms.

 

③ Papildu vadītspējas metode

Papildu vadītspējas algoritms nosaka MPP, salīdzinot PV moduļa tūlītēju vadītspēju (I/V) ar tā pieaugošo vadītspēju (ΔI/ΔV).

 

Kad modulis darbojas tieši MPP, abas vadītspējas vērtības ir vienādas.

 

Ja tie atšķiras, kontrolieris pielāgo izejas spriegumu, pamatojoties uz to relatīvajiem lielumiem, lai moduli virzītu tuvāk MPP.

Šī metode ļauj ātrāk un precīzāk izsekot vidē ar biežām vai straujām saules gaismas izmaiņām.

 

④ Lieta

• Iedomājieties mākoņainu dienu, kurā PV modulis sākotnēji darbojas 10 V un 1A, piegādājot 10 W jaudu.
• MPPT kontrolieris aprēķina momentānās un pakāpeniskās vadītspējas vērtības un secina, ka tās nav vienādas.
• Tas pielāgo spriegumu līdz 9 V, kā rezultātā strāva ir 1,2A un jaudas jauda ir 10,8 W.

 

Pēc vairākiem precīzi pielāgotiem pielāgojumiem kontrolieris tuvina PV moduli tuvu tā maksimālajam jaudas punktam, nodrošinot efektīvu enerģijas jaudu pat zema apgaismojuma apstākļos.

 

3.3. MPPT Tehnoloģijas darbība daļēji ēnojuma apstākļos

① PV moduļa izejas raksturlielumi

Kad PV modulis ir daļēji aizēnots, tā veiktspēja kļūst ievērojami sarežģītāka. Aizēnotās un ēnotas moduļa sekcijas mijiedarbojas, izraisot izejas raksturlīknes līknei, lai parādītu vairākus vietējos maksimālos jaudas punktus (vietējie MPP). Kopējais maksimālais jaudas punkts ēnojuma apstākļos parasti ir daudz zemāks nekā pilnā saules gaismā, un tā precīzo stāvokli ir grūtāk noteikt.

 

② Kā MPPT darbojas šajā stāvoklī

Daļēja ēnojuma apstākļos parastie MPPT algoritmi var neizdoties, jo tie mēdz kļūt par vietējo maksimumu, nevis globālo. Šādos gadījumos ir nepieciešamas progresīvākas optimizācijas metodes, piemēram, daļiņu spietu optimizācija (PSO).

 

③ Daļiņu spietu optimizācijas algoritms

PSO algoritms imitē putnu ganāmpulku sociālo izturēšanos, kas barojas ar pārtiku, lai atrastu globālo maksimālo jaudas punktu. Šajā kontekstā PV moduļa izejas spriegums un strāva tiek apstrādāts kā daļiņas novietojums un ātrums. Izmantojot kolektīvo intelektu un individuālo pieredzi, algoritms nepārtraukti pielāgo katras daļiņas pozīciju-IE, PV darbības punktu.

 

Tā vietā, lai koncentrētos uz vienu punktu, PSO vienlaikus novērtē vairākus iespējamos MPP. Atkārtojot atkārtotas iterācijas un informācijas apmaiņas starp daļiņām, sistēma saplūst uz globālo maksimumu, nodrošinot, ka modulis darbojas tuvu tā optimālajai jaudai pat sarežģītos ēnojuma scenārijos.

 

④ Lieta

• Iedomājieties saules masīvu, ko daļēji aizēno koku lapas. MPPT kontrolieris izmanto PSO algoritmu, sadalot vairākas daļiņas visā PV izejas līknē, lai attēlotu dažādus iespējamos darbības punktus.
• Pastāvīgā komunikācijā un adaptīvajā uzlabojumā daļiņas pakāpeniski saplūst netālu no globālā maksimālā jaudas punkta. Tā rezultātā pat daļēja ēnojuma laikā PV modulis joprojām var nodrošināt salīdzinoši augstu enerģijas līmeni.

 

Secinājums

MPPT tehnoloģija ir fundamentāla tehnoloģija, lai maksimāli palielinātu enerģijas patēriņuSaules ielas apgaismojumssistēmas. Analizējot sistēmas uzvedību trīs apgaismojuma apstākļos, pilna saules gaisma, mākoņainas debesis un daļēja ēnošana-šis raksts parāda, kā MPPT kontrolieri izmanto dažādus algoritmus (piemēram, traucējumus un novērojiet, pakāpenisku vadītspēju un daļiņu sparu optimizāciju), lai dinamiski pielāgotu darbības punktu. Šīs adaptīvās metodes nodrošina, ka PV moduļi konsekventi darbojas tuvu to maksimālajai efektivitātei, nodrošinot uzticamu veiktspēju plašā reālās vides vidē.