MPPT 또는 '최대 전력 점 추적' 컨트롤러는 PWM 컨트롤러보다 훨씬 정교하며 태양광 패널이 최대 전력 점에서 또는 더 정확히 말하면 최대 전력 출력을 위한 최적 전압에서 작동하도록 허용합니다. 이 스마트 기술을 사용하여 MPPT 태양광 충전 컨트롤러는 연결된 태양광 패널의 전압과 전압에 따라 최대 30% 더 효과적일 수 있습니다.
일반적인 참고로, MPPT 충전 컨트롤러는 두 개 이상의 태양광 패널을 사용하는 모든 고전력 시스템이나 패널 전압(Vmp)이 배터리 전압보다 8V 이상 높을 때 사용할 수 있습니다(아래 전체 정의 참조).
MPPT는 본질적으로 태양광 패널의 전력 출력을 최대화하는 효율적인 DC-DC 컨버터입니다. 최초의 MPPT는 1985년 호주의 작은 회사 AERL에 의해 발명되었으며 현재 거의 모든 그리드 연계 태양광 인버터와 많은 태양광 충전 컨트롤러에 유용하게 사용됩니다.
MPPT 태양광 충전 컨트롤러의 작동 이론은 낮 동안 태양광 패널에 조사되는 햇빛(조도)의 변화 정도 때문에 기본적입니다. 패널 전압과 전류는 지속적으로 변합니다. 가장 많은 전기를 얻기 위해 최대 전력 점 추적기는 패널 전압을 따라 '스위트 스팟' 또는 최대 전력을 제공하는 전압과 전류의 최적 조합을 찾습니다. MPPT는 날씨 조건에 관계없이 가장 많은 전기를 생산하기 위해 전압을 지속적으로 모니터링하고 변경하도록 프로그래밍되어 있습니다.
일반적으로 고급 MPPT 컨트롤러만 부분 음영을 감지하거나 여러 전력 점을 모니터링합니다. 이 기술을 사용하면 태양광 패널 성능이 향상되고 생산되는 에너지 양이 PWM 태양광 충전 컨트롤러보다 최대 30% 더 높을 수 있습니다.
광전지 어레이의 출력은 선형이 아닙니다. 햇빛 양, 대기 온도, 부하 상태에 의해 결정됩니다.
일정한 햇빛 강도와 환경 온도에서 광전지 어레이는 다양한 출력 전압에서 작동할 수 있습니다. 그러나 단 하나의 출력 전압에서만 광전지 어레이의 성능 품질을 달성할 수 있습니다. 이 지점에서 광전지 어레이의 작동 점은 출력 전력 전압 곡선의 최고 임계값을 초과하며, 이는 "최대 전력 점"으로 간주됩니다.
따라서 광전지 어레이의 작동 점을 최대 전력 점에 가깝게 유지하여 전체 성능을 높일 필요가 있습니다. 이 개념을 "최대 전력 점 추적"이라고 합니다.
다음은 MPPT 태양광 충전 컨트롤러의 일반적인 블록 다이어그램입니다.
이제 MPPT 태양광 충전 컨트롤러를 일반 태양광 충전 컨트롤러와 비교해 보겠습니다.
일반 태양광 충전 컨트롤러는 수동 자동차 변속기와 같습니다. 엔진 속도가 증가함에 따라 변속기를 적절히 올리지 않으면 자동차 속도에 확실히 영향을 미칩니다.
배포 전까지 일반 태양광 충전 컨트롤러의 충전 파라미터를 설정해야 합니다. 그러나 MPPT 태양광 충전 컨트롤러는 실시간으로 태양광 패널의 최대 전력 점을 모니터링하여 최대 성능을 달성합니다. 최대 전력 점을 관찰할 때 전압이 높을수록 피크 전력이 높고 충전 효율이 높습니다.
MPPT 태양광 충전 컨트롤러와 통합된 태양광 발전 시스템의 성능은 기존 태양광 충전 컨트롤러보다 50% 더 높습니다. 그러나 현실적인 평가에 따르면 주변 환경과 전기 손실에 따라 이 수치는 20%에서 30% 사이입니다.
결론적으로, 건설 비용으로 인해 RV에 장착된 태양광 패널 면적이 줄어듭니다. 또한 RV 태양광 패널의 평평한 설치로 인해 생산성 부족이 크게 발생합니다.
RV 태양광 시스템의 최대 성능을 달성하려면 적절한 태양광 충전 컨트롤러도 사용해야 합니다.
기본 예제로 이해해 봅시다. 더 자세한 내용은 다음 예제를 참조하세요.
각각 개방 회로 전압 22.5V인 4개의 100와트 지붕 태양광 패널이 모두 직렬로 연결되어 있다고 가정합니다. 어떤 MPPT 컨트롤러 정격이 적합할까요?
답변-
직렬 전압 = 22.5 × 4
V = 90V
MPPT 컨트롤러에 적힌 전압 정격은 90V이거나 컨트롤러가 90V를 수용해야 합니다.
MPPT 컨트롤러는 성능을 제한하므로 어레이를 원하는 만큼 크게 만들 수 있고 컨트롤러가 출력을 제한할 수 있습니다. 하지만 이는 기계가 있어야 할 만큼 효과적이지 않다는 의미입니다. MPPT 컨트롤러에는 암페어 표시가 있습니다(예: 40A MPPT 컨트롤러). 패널이 80A 전류를 생성할 수 있어도 MPPT 충전 컨트롤러는 최대 40A 전류만 생성할 수 있습니다.
MPPT 컨트롤러에는 암페어 표시가 있습니다(예: 40A MPPT 컨트롤러). PWM과 달리 MPPT 컨트롤러의 입력 전압 정격은 충전하는 배터리 뱅크보다 훨씬 높습니다. 이는 배터리 뱅크 전압으로 전압을 낮추고 전류를 높여 부족한 전력을 보충하는 MPPT 컨트롤러의 독특한 기능 때문입니다. 작은 시스템에서는 직렬 연결을 방지하기 위해 높은 입력 전압을 사용할 필요가 없지만, 큰 시스템에서는 매우 유용합니다.
컨트롤러 표시가 12V 또는 24V 배터리 뱅크를 수용할 수 있다고 가정해 봅시다. Rov의 중요성을 살펴보세요. 예를 들어 Rov-40이면 전류가 40A로 정격됩니다.
셋째, 최대 태양광 입력 전압을 봐야 합니다. 예를 들어 MPPT 컨트롤러가 100볼트 입력을 수용하면 최대 100볼트를 받아 12V 또는 24V 배터리로 낮출 수 있습니다. 4개의 100와트 패널이 직렬로 연결되어 있고 각각 개방 회로 전압이 22.5V라고 가정합니다. 직렬 4개는 4 × 22.5V = 90볼트로 컨트롤러가 고려할 수 있습니다.
다음과 같은 24V 정격 DC 부하가 있는 방이 있다고 가정합니다: 25W 램프 4개와 25W 선풍기 2개
위 모든 부하가 병렬로 연결된 두 개의 PV 모듈로 구동되며, 각 PV 모듈은 최대 전력 점 전류 IMP 5A와 단락 전류 ISC 8A를 가집니다. 이제 태양광 충전 컨트롤러의 공칭 시스템 전압, 공칭 PV 어레이 전류, 공칭 부하 전류를 찾아야 합니다.
총 DC 부하 = (램프 수 × 각 램프 와트) + (선풍기 수 × 각 선풍기 와트)
총 DC 부하 = (4 × 25) + (2 × 25) = 100 + 50 = 150W
태양광 충전 컨트롤러의 공칭 시스템 전압은 부하와 패널 어레이의 정격 전압과 동일합니다.
공칭 PV 어레이 전류 = 2 × 8 (각 PV 모듈의 단락 전류는 7A이고 병렬 연결)
공칭 PV 어레이 전류 = 16A
안전 계수 1.25를 고려하면 공칭 PV 어레이 전류는 1.25 × 16 = 20A
공칭 부하 전류 = 총 DC 부하 / 공칭 시스템 전압 = 150 / 24
공칭 부하 전류 = 6.25A
이 방식으로 PV 시스템에 6.25A MPPT 태양광 충전 컨트롤러가 필요합니다. 이전 게시물에서 PWM 및 MPPT 충전 컨트롤러 크기 선정에 대한 더 많은 해결 예제를 볼 수 있습니다.
태양광 충전 컨트롤러의 다른 유형은 무엇인가?
태양광 충전 컨트롤러에는 세 가지 유형이 있습니다.
1) 단순 1 또는 2단계 제어: 한두 단계에서 전압을 조절하기 위해 스위칭 트랜지스터를 가집니다.
2) PWM (펄스 폭 변조): 충전 컨트롤러의 전통적인 형태입니다(예: Xantrex, Blue Sky 등). 현재 업계 표준입니다.
3) 최대 전력 점 추적 (MPPT): MPPT는 태양광 패널 디스플레이의 최적 작동 전압과 전류를 식별하고 이를 배터리 셀 뱅크와 매칭합니다.
작업에 가장 적합한 충전 컨트롤러 선택 방법
MPPT(최대 전력 점 추적)는 현대적이고 더 효과적인 기술입니다. 태양광 패널 와트와 전압이 상승함에 따라 점점 더 많은 패널이 MPPT 충전 컨트롤러를 필요로 합니다.
MPPT 컨트롤러에서는 들어오는 태양광 전력이 비교적 높은 전압으로 들어오고 컨트롤러가 배터리 올바른 충전을 위해 전압을 낮춥니다. 들어오는 전류는 무시할 수 있는 손실로 비례하여 증가하여 매우 효과적인 태양광 충전기가 됩니다.
PWM(펄스 폭 변조) 충전 컨트롤러는 더 오래되고 덜 신뢰할 수 있는 하드웨어에 의존하며 태양광 패널 전압을 배터리 전압에 맞추도록 합니다. 예: 공칭 12볼트 태양광 패널을 PWM 충전 컨트롤러로 구동하려면 12볼트 배터리 뱅크가 필요합니다.
PWM 컨트롤러는 거의 신뢰할 수 없으며 효율성 부족으로 인해 들어오는 전력의 약 20%를 잃을 수 있습니다. 예: 100와트/12볼트 패널은 피크 조건에서 18볼트에서 약 5.5암페어를 출력합니다. PWM 컨트롤러 사용 시 전력이 약 14.5볼트, 5.5암페어 또는 80와트(14.5V × 5.5A = 80와트)로 감소합니다.
공칭 12V 또는 24V 태양광 패널 사용 등 장비 선택에 제한이 있습니다. 일반적으로 PWM 컨트롤러는 크기가 작고 배터리 뱅크와 같은 전압이 필요하므로 사용 가능한 장비 선택에 확고한 제한이 있습니다.
이 때문에 대부분의 주거용 고객은 더 큰 시스템에 MPPT 컨트롤러를 사용합니다. PWM 충전 컨트롤러는 RV, 소규모 오프그리드 통나무집, 제한된 전력량이 필요한 원격 산업 현장과 같은 소규모 애플리케이션에서도 유명합니다.
동일한 전기적 특성을 가진 태양광 설치에 충전 컨트롤러를 매칭할 수 있습니다. 최고의 컨트롤러를 선택하려면 다음 속성을 확인하세요:
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컨트롤러가 지방 건축 표준 및 안전 법규를 준수하도록 인증되었는지 확인하세요. 다음 정보를 찾으세요:
대부분의 컨트롤러는 추적 서비스에 연결되어 장치 성능을 원격으로 확인할 수 있습니다. 호환되는 추적 포털을 탐색하여 장치 성공 추적에 필요한 모든 기능을 제공하는지 확인하세요. 특정 경우 원격 모니터링 및 제어에는 추가 하드웨어가 필요할 수 있습니다.
많은 충전 컨트롤러가 인버터, 배터리 디스플레이, 자동 발전기 스타터, 리튬 이온 배터리 등과 네트워킹합니다. 컨트롤러의 네트워킹 기능을 확인하여 장치의 다른 측면과 잘 작동하는지 확인하세요.
보조 제어를 사용하면 최종 사용자가 정의한 기준에 따라 컨트롤러가 다른 장치 구성 요소를 자동으로 분리할 수 있습니다. 자동 스타터 스위치, 부하 전환 등 유선 장치 모니터링에 유용합니다. 일반적으로 시스템에 전력을 공급하기 위해 적절히 정격된 릴레이 추가가 필요합니다.
충전 컨트롤러 자체도 전기를 흡수하므로 신호 처리가 100% 신뢰할 수는 없습니다. 낮은 자체 소비와 높은 성능의 충전 컨트롤러를 찾으세요. 대부분의 MPPT 충전 컨트롤러는 98% 이상 효율적이며, PWM 컨트롤러와 저가형 MPPT 솔루션은 이에 미치지 못합니다.
다음 기본 태양광 패널 설치 시스템은 태양광 충전 컨트롤러와 인버터의 중요한 역할을 보여줍니다. 인버터(배터리와 태양광 패널의 DC 전력을 AC 전력으로 변환)는 충전 컨트롤러를 통해 AC 기기를 연결하는 데 사용됩니다. 반면 DC 기기는 태양광 충전 컨트롤러에 직접 연결되어 PV 패널과 저장 배터리를 통해 DC 전력을 기기에 공급할 수 있습니다.
태양광 가로등 시스템은 PV 모듈을 사용하여 햇빛을 DC 전기로 변환하는 시스템입니다. 이 장치는 DC 에너지만 사용하며 태양광 충전 컨트롤러를 사용하여 배터리 칸에 DC를 저장하여 낮이나 밤에 보이지 않게 합니다.
태양광 가정 시스템은 PV 모듈에서 생성된 에너지를 가정용 기기나 기타 가전제품에 공급합니다. 이 장치에는 배터리 뱅크에 DC를 저장하는 태양광 충전 컨트롤러와 전력 그리드를 사용할 수 없는 모든 환경에서 사용할 수 있는 슈트가 포함됩니다.
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태양광 양수 시스템은 자연 및 표면 저수지에서 가정, 마을, 수처리, 농업, 관개, 가축 및 기타 용도로 물을 퍼 올리기 위해 태양광 전력을 사용하는 시스템입니다.
MPPT 태양광 충전 컨트롤러는 시스템 출력을 높게 유지하면서 모든 시스템의 복잡성을 최소화합니다. 또한 다양한 다른 에너지 소스와 함께 사용할 수 있습니다.
산업기술
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