MPPT مخفف دنبال‌کننده نقطه بیشینه توان (Maximum Power Point Tracking) است و به تکنیک تنظیم شارژ بانک باتری میگویند. در واقع کنترل شارژ MPPT همانند گیربکس در یک خودرو است. هنگامی که با دنده اشتباهی در حال حرکت باشید، چرخ‌ها حداکثر توان را دریافت نمی‌کنند. زیرا موتور با سرعت کمتر یا بیشتر از سرعت مناسب کار میکند. هدف گیربکس تطبیق موتور و چرخ‌ها است به طوریکه موتور با سرعت مطلوبی در حال کار کردن باشد.
حال اجازه دهید یک ماژول PV را با موتور خودرو مقایسه کنیم. ولتاژ پنل همان سرعت موتور است. ولتاژ ایده‌آل همان ولتاژی است که در آن می‌توان به حداکثر توان رسید. به این ولتاژ، بیشینه نقطه توان میگویند. در برخی موارد به آن ولتاژ اوج توان (Vpp) میگویند. Vpp با شدت نور خورشید و دمای سلول خورشیدی تغییر میکند. ولتاژ باتری همان سرعت چرخ‌هاست. این پارامتر با وضعیت شارژ و هنگامی که باری روی سیستم هست تغییر میکند. برای یک سیستم ۱۲ ولتی، این پارامتر از ۱۱ تا ۱۴.۵ ولت تغییر میکند.
برای شارژ باتری، ماژول PV باید ولتاژی بیشتر از ولتاژ باتری به آن اعمال کند. اگر Vpp اندکی از ولتاژ باتری کمتر باشد، جریان به نزدیکی صفر افت پیدا میکند ( مانند وقتی که سرعت موتور کمتر از سرعت چرخ‌هاست). به همین خاطر، معمولا ماژول‌های PV با Vpp حدود ۱۷ ولت در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شوند؛ زیرا در روزهای خیلی گرم به ۱۵ ولت کاهش و در روزهای سرد به ۱۸ ولت افزایش پیدا میکند.
شکل (1): بلوک دیاگرام یک سیستم تامین انرژی خورشیدی
چه اتفاقی می‌افتد اگر Vpp خیلی بیشتر از ولتاژ باتری باشد؟ ولتاژ ماژول به کمتر از ولتاژ ایده‌آل افت پیدا میکند. کنترل شارژهای قدیمی مستقیما جریان PV را به باتری منتقل می‌کردند.
اجازه بدهید یک‌بار دیگر تشابه پنل خورشیدی و خودرو را بررسی کنیم. گیربکس خودرو نسبت بین سرعت و گشتاور را تغییر میدهد. در دنده‌های سنگین، سرعت چرخ‌ها کم و گشتاور آن‌ها زیاد است. به همین ترتیب MPPT نسبت بین ولتاژ و جریان اعمالی به باتری را تغییر میدهد. اگر ولتاژ اضافی از PV در دسترس باشد، آن‌گاه آن را به جریان اضافی برای باتری تبدیل میکند. علاوه بر این، MPPT شبیه یک گیربکس اتومات است. همچنان که Vpp پنل با دما و دیگر شرایط تغییر می کند، این تغییرات دنبال شده و متناسب با آن نسبت تبدیل تنظیم میشود. به همین خاطر به آن دنبال‌کننده بیشینه توان میگویند.
مزیت MPPT چیست؟
این تکنیک بستگی به آب و هوای منطقه شما، آرایش سلول‌ها و الگوی بار فصلی شما دارد. تقویت موثر جریان نیز هنگامی صورت می‌گیرد که Vpp حداقل 1 ولت از ولتاژ باتری بیشتر باشد. در هوای گرم، تا وقتی شارژ باتری‌ها خیلی کم نشوند، مساله‌ای از این بابت بوجود نمی‌آید. در هوای سرد Vpp تا ۱۸ ولت افزایش پیدا میکند. پس اگر در زمستان مصرف انرژی بیشتری دارید و آب و هوای سردی دارید، می‌توانید انرژی بیشتری در موقع نیاز بدست آورید.
مثالی از MPPT در یک روز سرد زمستانی:
اگر دما 7- درجه سانتی‌گراد و نسیمی در حال وزیدن باشد، دمای سلول خورشیدی تا حدود 0 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. Vpp=18v است. باتری‌ها کمی خالی هستند و بار روی سیستم است؛ بنابراین ولتاژ باتری 12 ولت است.
نسبت بین ولتاژ پنل و باتری ۱۸:۱۲ یا ۱.۵:۱ است.
تحت این شرایط، در حالت ایده‌آل با استفاده از MPPT 50% جریان بیشتری برای شارژ خواهیم داشت. اما در واقعیت همانند اصطکاک بین چرخدنده‌ها در خودرو، مدارات مربوط به این تکنیک تلفاتی دارند و طبق گزارشات، بین 20-30% تقویت جریان خواهیم داشت.
به عنوان مثالی دیگر، در شکل ۲ نمودار ولتاژ – جریان برای یک پنل خورشیدی نشان داده شده‌است. همانطور که نشان داده شده‌است، بیشینه توان کمتر از ۱۴۰ وات، با ولتاژ کمتر از ۳۲ ولت و جریان کمتر از ۴.۵ امپر است.
شکل (2): نمودار I-V یک پنل خورشیدی
تکنیک MPPT، با جاروب (sweep) دوره‌ای محدوده خروجی پنل خورشیدی و به خاطر سپردن وضعیت عملیاتی که بیشینه توان در آن بدست می‌آید، صورت می‌گیرد. پس از پایان جاروب وضعیت خروجی پنل، مدار کنترلی، پنل خورشیدی را به حالت بیشینه توان خود باز می‌گرداند. در خلال این جاروب‌های دوره‌ای، الگوریتم MPPT با بررسی نقطه کاری پنل، مطمئن میشود که پنل در بیشینه توان خود کار میکند.
دیدگاه خود را بنویسید