Napelem MPPT töltésvezérlő teszt

<-- vissza

Töltésvezérlő

Specifikáció

Bevezető

Sok angol és egyébként jó magyar nyelvű ismertető videók találhatóak szerte az Interneten, ezért most nem megyek bele a részletekbe. A lényeg, hogy létezik PWM modulált vagyis impulzus arányos kitöltéssel vezérelt töltésvezérlő, és a fejlettebb MPPT.

Mindkettő rendelkezik akkumlátor túltöltés védelemmel, azonban a nagy különbség a kettő között, hogy míg a PWM csak vezérel, az MPPT át is alakítja az átfolyó áramot, az alacsonyabb akku feszültséghez, így ideális esetben 30-40%-al is növeli a napelemből befolyó teljesítményt!

Kezdeti tapasztalatok

Mivel még mindig nem kapok megfelelő anyagi támogatást, így csak egy kis 3A-ig terhelhető áramkörrel kellett beérnem tesztelésként, viszont ez is több mint a semmi!
A tesztelést egy 10W 18V (550mA) polykristályos napelemmel, és egy HW-845 áramkörrel végeztem.

A beüzemelése nem volt nehézkes, +- vezetéket beforrasztottam az akku és a napelem forrasztási pontjaira, és már csak rá kellett kötnöm az eszközökre.
Már az első pillanatban meglepetésként ért, hogy a napelem oldali feszültség 0,5V hijján megegyezett, az akkura kötöt kimenettel, vagyis nem tudta beállítani a napelem optimális munkapontját!
Szerencsére néhány nap alatt rájöttem, hogy ezek (vagy legalább is ez) az MPPT áramkörök nem is olyan okosak, mint azt elméletben elmagyarázzák!
Az lenne a dolguk, hogy lekövessék/beállítsák a napelemek optimális teljesítmény leadási görbéjének a megfelelő pontját, vagyis az én esetemben kb. 18V feszültségen kellett volna tartania, hogy a legtöbb áram mellett, a legtöbb feszültséget adja le a napelem, majd ezt átkonvertálva 12-14V-ra.

Elméletben ahány Amperre tervezik őket, annyi leadására is képes napelemet kell ráadni, mert ha kevesebbet kapnak, nem veszik észre, és bezuhan a munkaponti feszültség!
Hosszas kísérletezések után végül rájöttem, hogy a probléma az áramkorlátozó R5 elenállásban rejlik! Első körben a sönt ellenállás arányos növelésével próbálkoztam, azonban ettől még mindig összeomlott a napelem feszültsége ha túllépte a beállított áramot. Ez esetben 3A helyett lett 0,5A vagyis 6-szoros a különbség, tehát a 0,04Ω * 6 = 0,24Ω.
Ezzel már el tudtam érni, hogy viszonylag hatékonyan alakítsa át a napelem áramát az áramkör, de csak addig, amíg el nem érte a beállított áramot, és afelett egyszerűen megállt.

Induktív ellenállásra módosított
Induktív ellenállásra módosított

Teszt eredmények

A korábbi számításokkal ellentétben a 0,24Ω ellenállás egyáltalán nem volt eredményes. Egészen 0,5Ω-ig felmentem, és akkor is csak azt vettem észre, hogy amíg el nem éri a kimeneti áram, az elvileg beállított értéket (jelen esetben ez 280mA volt), addig a napelemen mért feszültség 20v körül maradt, majd a 280mA-t átlépve egyszerűen csak bezuhant a napelem feszültsége, és nem volt képes beállítani, és tartani a 18,2V-ot!
Ez egy nagyon érdekes megfigyelés, ugyan is az áramkörnek állandóan szabályoznia kéne a kimeneti áramot úgy, hogy a napelem feszültsége ne essen 18V alá!

Na most jön az érdekes rész!
Az R5 ellenállást kicseréltem egy itthon éppen talált 4,7µH 0,03Ω induktív tekercsre, és láss csodát a néhány mA-től a maximális teljesítményig tartja a 19V körüli feszültésget, nem omlik össze, vagyis nem esik le 13v-ra, nem marad ott, hanem végig 17-19V között lavírozik beeső fény intenzitásával arányosan!
Persze ha letakarom valamivel, leesik a feszültésge az akku szintjére, de ahogy fényt kap, azonnal felugrik a feszültség is, pont úgy, ahogy kellene!

Konklúzió

Lehet tervezési hiba, nem tudom, de aki ennek a töltésvezérlőnek a megvásárlásán töri fejét, mindenképp javaslom az R5 ellenállást kicserélni egy 4,7µH 0,03Ω induktív tekercsre, hogy ténylegesen úgy működjön, ahogy kell.
Vagyis mindig a maximumot hozza ki a napelemből.

Mivel ez egy nagyon szűkös költségvetésű alap teszt volt, ezért ha bárki kíváncsi nagyobb teljesítémnyű napelem mellett, hogyan viselkedik, nagyobb/kisebb értékű (1-10-47µH) tekercs mellett, az vegye fel velem a kapcsolatot emailben:
Vagy támogass meg Patreon-on, hogy tudjam finanszírozni ezt a pár ezer, esetleg pár tízezer forintos tételt!

készült: 2024. július