Matrice de panneaux solaires avec module MPPT chinois : 11 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Une brève description de mon point de vue sur le bon fonctionnement des panneaux solaires, et plutôt bon marché en plus…

Je ne garantis absolument aucun contenu, ce ne sont peut-être que les divagations d'un fou, en fait je soupçonne fortement qu'elles le sont…

Certaines images ont été trouvées en ligne et sont censées être libres d'utilisation, si vous trouvez une image protégée par le droit d'auteur, envoyez-moi une note.

Les cotes des panneaux solaires ne doivent être considérées que comme un guide très approximatif, les spécifications publiées sont ce qui est réalisable dans des conditions de laboratoire avec des sources lumineuses spécifiques, etc. En pratique, il n'est pas possible d'obtenir cette performance dans des conditions réalistes. Cependant, ils donnent un point de départ pour décider quoi obtenir. Pour autant que j'ai trouvé que les spécifications ne sont comparables qu'au sein du portefeuille d'un fabricant, la comparaison entre différents fabricants est au mieux une chance.

Des modules de régulateur de panneau solaire bon marché peuvent être trouvés sur eBay, AliExpress ou des sites similaires. Bien qu'ils soient assez différents, ils prétendent tous fonctionner parfaitement pour optimiser les performances des panneaux solaires. Malheureusement, ils ne disent pas tous la vérité.

Lorsque j'ai construit mes premiers panneaux solaires il y a quelques années, j'ai dû passer au crible de nombreuses informations avant de finalement comprendre ce que je crois maintenant être la vérité. Bien sûr, le développement continu peut conduire à quelque chose de complètement vrai demain..

Fondamentalement, il y a le choix entre les régulateurs PWM et MPPT, et pour les panneaux solaires, MPPT est la voie à suivre.

Un régulateur MPPT essaie d'utiliser le panneau solaire là où le panneau fournit le plus de puissance, MPPT = Max Power Point Tracking. Tout autre type de régulateur vous donnera une efficacité moindre car le panneau peut ne pas être à la hauteur de son plein potentiel, cela est vrai que vous utilisiez des panneaux chinois bon marché ou autre chose.

Le régulateur MPPT chinois bon marché que j'utilise est très basique, vous réglez la tension MPP et le régulateur essaie de la maintenir. Les régulateurs plus avancés feront régulièrement un « balayage » pour trouver le MPP (où la courbe est plate). Les moins chers sont parfaits pour des projets simples, mais si vous voulez extraire tout le jus de vos panneaux, vous ne pouvez pas lésiner là-dessus - et en prime, vous pouvez simplement tout mettre en place sans lire ce "mode d'emploi"…

Étape 1: Rassemblez vos ressources

Plus bas, je fais un bref aperçu des étapes que j'ai faites, une sorte de didacticiel.

Vous aurez besoin des éléments suivants.

- Panneau(x) solaire(s) (j'utilise un tas de panneaux chinois bon marché d'Ali, connectés en baies)

- Module MPPT (j'utilise des modules chinois bon marché d'Ali)

- Diodes Schottky (1 par panneau solaire)

- Résistances de puissance, valeurs fixes (j'utilise un mix de 10, 33, 47, 120, 330 Ohms, noté 3/4/5/9/10W)

- Résistance de puissance variable (j'utilise une résistance coulissante 100 Ohms/2A)

- DMM, j'en recommande 2, un pour mesurer la tension continue et un pour mesurer le courant continu

- Source de tension continue réglable

- Câbles

- Bière, il en faudra peut-être pas mal si le temps le permet

Étape 2: Déterminer l'utilisation prévue

Quelle est l'utilisation prévue de votre (vos) panneau(x) solaire(s) ?

Quelle est la tension de sortie souhaitée du mpdule MPPT ?

Dans mon cas, j'ai quelques utilisations assez similaires.

Tableau 1 - Chargeur de téléphone portable utilisé lors de la randonnée et du scoutisme (Tension cible 12,3 V)

Tableau 2 - Charge de la batterie du moteur de pêche à la traîne pour un petit bateau à rames (12 pieds) (Tension cible 13,6 V)

Tableau 3 - Charge de la batterie de démarrage pour un petit bateau à moteur (15 pieds) (Tension cible 13,6 V)

Étape 3: Connectez les panneaux solaires en baies

Selon votre utilisation, il peut être nécessaire de connecter le panneau en série ou en parallèle, peut-être même en combinaisons de ceux-ci, pour obtenir les volts/ampères nécessaires.

Je commence par souder les diodes Schottky en place, puis les câbles de connexion entre les panneaux pour former des matrices. Les diodes Schottky sont nécessaires car les panneaux diffèrent légèrement et je ne veux pas gaspiller de l'énergie en alimentant les panneaux à l'envers.

Réseau 1: CNC145x145-6, Star Solar. 4 panneaux connectés en série.

Tableau 2: CNC170x170-18, Star Solar. 6 panneaux connectés en parallèle.

Tableau 3: CNC170x170-18, Star Solar. 4 panneaux connectés en parallèle.

Étape 4: préparer la charge

J'ai soudé les résistances de puissance fixes en série en laissant les extrémités de la balise longues, ceci afin de permettre un réglage rapide de la charge fixe en déplaçant les pinces crocodiles.

La résistance de puissance variable est connectée en série avec les résistances fixes.

Étape 5: Préparatifs

Attendez une journée avec un ciel dégagé, même le plus petit nuage affectera votre consommation de bière.

Placez le tableau au soleil, assurez-vous qu'aucune pièce n'est ombragée.

Bien sûr, si vous n'avez qu'un seul panneau, les mêmes mesures sont effectuées pour cela.

Remarque: les conditions nuageuses affectent grandement la sortie réalisable, je suppose que les meilleurs panneaux sont probablement moins affectés que les moins chers que j'ai.

Ouvrez une bière et profitez de la vie un instant, préparez une deuxième bière si nécessaire.

Étape 6: Mesurez les paramètres du panneau

Ces étapes sont plutôt importantes, à moins que vous n'utilisiez un contrôleur MPPT à étalonnage automatique sophistiqué, ce que je ne suis pas…

Allez-y

Pour chaque groupe de panneaux solaires, je mesure les paramètres comme ci-dessous.

1. Connectez un multimètre numérique (réglé sur la tension continue) entre les connexions du réseau, mesurez et notez la tension (Voc). COV = _V

2. Connectez ensuite un multimètre numérique (réglé sur un courant continu de 10 A) entre les connexions du réseau, mesurez et notez le courant (Isc). Icc = _A

3. Effectuez des mesures rapides pour déterminer le MPP (Max Power Point) approximatif.

3a. Connectez un DMM (tension CC) entre les connexions du réseau et un autre DMM (courant CC) en série avec la charge.

3b. Notez la tension et le courant mesurés tout en faisant varier la charge.

3c. En calculant la puissance pour chaque point de mesure enregistré (P = V x I), nous pouvons rapidement déterminer le Max Power Point approximatif. Député approximatif: _ V

3d. Une autre façon (rapide et sale) d'obtenir un MPP approximatif consiste à calculer;

Vmpp = Voc x 0,8, Impp = Isc x 0,9

4. Sélectionnez les points de connexion appropriés pour les résistances fixes, permettant de focaliser la mesure autour du MPP (à partir de 3c). Ajustez lentement la résistance variable tout en notant les tensions et les courants.

J'essaie de viser des sauts de 0,1 V entre les mesures.

5. Répétez le calcul de puissance ci-dessus et déterminez Vmpp et Impp (où se trouve la puissance maximale).

6. Il pourrait être intéressant de voir comment le MPP mesuré se compare au MPP calculé;

MPP mesuré; Vmpp = _V, Impp = _A

MPP calculé; Vmpp = Voc x 0,8 = _V, Impp = Isc x 0,9 = _A

7. On peut, juste pour s'amuser, calculer le facteur de remplissage à ce stade, FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc)

Étape 7: ajustez le module MPPT en fonction de vos besoins

Ci-dessus, nous avons sélectionné notre tension de sortie souhaitée, ainsi que les paramètres dérivés en 2.1 seront essentiels pour ajuster correctement le module MPPT. Nous devons également connaître le courant de charge maximal (Ichg) et à quel courant la charge est considérée comme terminée (Idone).

Vmpp: _V / Vout: _V / Ichg: _A / Idone: _A

Procédure:

1. Connectez un multimètre numérique à la sortie MPPT (réglé sur tension continue)

2. Tournez les potentiomètres CC et CV complètement dans le sens des aiguilles d'une montre, tournez le potentiomètre MPPT complètement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre

3. Connectez une source de tension continue réglable à l'entrée MPPT, réglez la tension sur zéro avant de l'allumer.

4. Réglez la source de tension CC réglable sur Vmpp, tournez lentement le potentiomètre MPPT dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la tension de sortie cesse d'augmenter.

5. Tournez le potentiomètre CV dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le Vout souhaité soit réglé.

6. Court-circuitez la sortie via un multimètre numérique (réglé sur un courant continu de 10 A). Tournez le potentiomètre CC dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que l'Ichg souhaité soit réglé.

7. Le potentiomètre LED ajuste le courant auquel la LED changera de couleur, la valeur par défaut est 0,1 x Ichg. Pour régler, connectez une charge qui donne Idone, tournez le trimpot LED jusqu'à ce que la LED change de couleur.

Remarque: rien ne se passera à part le changement de couleur de la LED.

8. Le module MPPT est maintenant réglé et prêt à l'emploi.

Étape 8: Procédure pas à pas, Ma baie 1

Caractéristiques:

Panneau: CNC145x145-6, 4 panneaux en série.

Dimensions: 145x145x3mm

Puissances nominales: 6 V/3 W par panneau. 4 panneaux: 24V / 12W

1. Rassemblez les éléments nécessaires.

2. Les diodes Schottky et les connexions du panneau sont déjà en place.

3. Configuration de mesure comme indiqué.

4. Je commence par mesurer Voc et Isc.

5. Ensuite, je déconne un peu avec la charge pour obtenir un MPP approximatif.

6. Je reconfigure mes résistances fixes pour pouvoir concentrer mes mesures autour du MPP, j'ai fait deux séries pour essayer de localiser le MPP exact.

Résultats:

Voc: 25,9 V / Icc: 325 mA

Vmpp: 20.0V / Impp: 290mA

Pmpp calculé: Vmpp x Impp = 5,8 W

Juste pour le plaisir et la comparaison: MPP calculé; Vmpp = Voc x 0,8 = 20,7 V, Impp = Icc x 0,9 = 292 mA

Facteur de remplissage: FF = (Vmpp x Impp) / (Voc x Isc) = 0,69

Malheureusement, il me semble avoir égaré la feuille de travail Excel que j'utilisais, donc pas de graphiques ou de séries enregistrées pour ce tableau de panneaux.

Ajustement du module MPPT:

Vient ensuite les ajustements du module MPPT.

Lors de la sélection de Vout, j'ai décidé que je pouvais soit charger une batterie Li-Ion 12V, soit connecter la sortie à un module de charge USB 5V/2A (entrée 7,5-28VDC).

Le module MPPT a été ajusté à l'aide des paramètres suivants:

Vin = 20,0V / Vout = 12,3V / Ichg = 600mA / Idone = 100mA

1. Je « réinitialise » les potentiomètres comme décrit, je connecte mes multimètres numériques et je règle ma source de tension continue réglable sur Vin = 20,0 V

2. J'ajuste le potentiomètre MPPT jusqu'à ce que la tension de sortie cesse d'augmenter, puis j'utilise le potentiomètre CV pour régler la tension de sortie sur Vchg = 12,3V

3. Court-circuiter la sortie via un multimètre numérique (réglé sur courant continu 10A) J'ajuste le potentiomètre CC à Ichg = 600mA

4. En connectant ma charge de résistance, j'ajuste la charge jusqu'à ce que j'obtienne un courant de sortie = Idone = 100mA, en ajustant ensuite le potentiomètre de LED pour que la LED change juste de couleur.

5. La variation de la charge confirme que la LED change de couleur comme prévu. TERMINÉ!

Étape 9: Résultats - Ma baie 2

Caractéristiques:

Panneau: CNC170x170-18, 6 panneaux en parallèle.

Dimensions: 170x170x3mm

Valeurs nominales: 18 V/4,5 W par panneau. 6 panneaux: 18V / 27W

Résultats:

Voc: 20,2 V / Icc: 838 mA

Vmp: 15,6 V / Imp: 821 mA

Pmpp calculé: Vmpp x Impp = 12,8 W

Le réseau de panneaux fournit un peu moins de la moitié de la puissance nominale.

Ajustements MPPT:

Le module MPPT a été ajusté à l'aide des paramètres suivants:

Vin = 15,6V / Vout = 13,6V / Ichg = 850mA / Idone = 100mA

Étape 10: Résultats - Ma baie 3

Caractéristiques:

Panneau: CNC170x170-18, 4 panneaux en parallèle.

Dimensions: 170x170x3mm

Valeurs nominales: 18 V/4,5 W par panneau. 4 panneaux: 18V / 18W

Résultats:

Voc: 20,5 V / Icc: 540 mA

Vmp: 15,8 V / Imp: 510 mA

Pmpp calculé: Vmpp x Impp = 8,1 W

Le réseau de panneaux fournit un peu moins de la moitié de la puissance nominale.

Ajustements MPPT:

Le module MPPT a été ajusté à l'aide des paramètres suivants:

Vin = 15,8 V / Vout = 13,6 V / Ichg = 550 mA / Idone = 100 mA

Étape 11: Résultats - My Array 3 (jour nuageux)

Caractéristiques:

Panneau: CNC170x170-18, 4 panneaux en parallèle.

Dimensions: 170x170x3mm

Valeurs nominales: 18 V/4,5 W par panneau. 4 panneaux: 18V / 18W

Résultats:

Voc: 18,3 V / Icc: 29 mA

Vmpp: 14,2 V / Imp: 26 mA

Pmpp calculé: Vmpp x Impp = 0,37W

Même tableau et configuration que ceux utilisés à l'étape précédente, mais avec des résultats clairement différents.

Par rapport à la production obtenue par une journée ensoleillée, il est clair que ces panneaux ne seront pas très utiles par temps nuageux.