एमपीपीटी क्या है?

तो यहाँ एक मज़ेदार बात है जो पिछले मंगलवार को घटी। मैं हमारी खरीद टीम के डेव (आप जानते हैं, वह व्यक्ति जो हमेशा आपूर्तिकर्ता के लीड टाइम के बारे में शिकायत करता है) के साथ कॉफी पी रहा था, और उसने मुझसे पूछा: "आर एंड डी बैठकों में आप एमपीपीटी के बारे में क्या बातें करते रहते हैं?"

वाक़ई उचित प्रश्न। हम इन संक्षिप्त शब्दों को शादी में कंफ़ेटी की तरह इधर-उधर फेंक देते हैं, लेकिन इंजीनियरिंग बुलबुले के बाहर के अधिकांश लोगों को बिल्कुल भी पता नहीं होता है कि हम किस बारे में बात कर रहे हैं।

एमपीपीटी का मतलब अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग है। और नहीं, इसके बावजूद कि कुछ बिक्री ब्रोशर ऐसा कहते हैं, यह कोई जादुई ब्लैक बॉक्स नहीं है जो सिर्फ "आपके सौर पैनलों को बेहतर बनाता है।" एक बार जब आप डराने वाले नाम से आगे निकल जाते हैं तो यह वास्तव में बहुत सीधा हो जाता है।

ठीक है, तो इसे चित्रित करें। आपकी छत पर एक सोलर पैनल लगा हुआ है। काफी सरल लगता है - सूरज की रोशनी इस पर पड़ती है, बिजली निकलती है, काम पूरा हो जाता है। सिवाय इसके कि यह इतना आसान नहीं है, है ना?

सोलर पैनल अजीब हैं. चाहे आप उनके साथ कुछ भी करें, वे आपको निरंतर मात्रा में शक्ति नहीं देते हैं। आप उनसे जो लोड कनेक्ट करते हैं उसके आधार पर वे वोल्टेज और करंट में परिवर्तन उत्पन्न करते हैं, और यहां किकर है: वोल्टेज और करंट का केवल एक विशिष्ट संयोजन है जहां आपको उस पैनल से अधिकतम संभव बिजली मिलती है।

हम इसे अधिकतम पावर प्वाइंट या एमपीपी कहते हैं। आकर्षक नाम, मुझे पता है।

अब, यह बिंदु लगातार घूमता रहता है। बादल ऊपर से गुजरता है? एमपीपी चलता है. तापमान में परिवर्तन? एमपीपी चलता है. पैनल थोड़ा धूल भरा हो गया है? आपने अनुमान लगाया, एमपीपी चलता है। यह आंखों पर पट्टी बांधकर चलते लक्ष्य पर निशाना साधने की कोशिश करने जैसा है।

सारा (हमारी प्रमुख सिस्टम डिजाइनर - शानदार महिला, कॉफी में भयानक स्वाद) ने पिछले महीने एक ग्राहक को यही बताया था: "कल्पना करें कि आप एक बाल्टी में पानी भरने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन नल का दबाव बदलता रहता है, और सर्वोत्तम प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए आपको लगातार समायोजित करने की आवश्यकता है कि आप वाल्व को कितनी दूर तक खोलते हैं।" पूर्ण तो नहीं, लेकिन बात समझ में आ गई।

एमपीपीटी मानक बनने से पहले - हम यहां 1990 के दशक के मध्य की बात कर रहे हैं - अधिकांश सौर प्रतिष्ठानों में जिसे हम पीडब्लूएम नियंत्रक कहते हैं, उसका उपयोग किया जाता था। पीडब्लूएम का मतलब पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन है, जो यह कहने का एक शानदार तरीका है कि वे चार्जिंग को नियंत्रित करने के लिए आपके पैनल और बैटरी के बीच कनेक्शन को वास्तव में तेजी से चालू और बंद करते हैं।

समस्या? पीडब्लूएम नियंत्रक मूल रूप से आपके बैटरी वोल्टेज से मेल खाने के लिए आपके पैनल वोल्टेज को नीचे खींचते हैं। इसलिए यदि आपके पास 36V का सौर पैनल और 12V की बैटरी है, तो आप उस वोल्टेज का एक बड़ा हिस्सा बर्बाद कर रहे हैं। यह एक स्पोर्ट्स कार खरीदने और उसे केवल पहले गियर में चलाने जैसा है। निश्चित रूप से, यह काम करता है, लेकिन खूनी मुद्दा क्या है?

वास्तव में, मेरे गैराज में अभी भी इन प्राचीन पीडब्लूएम इकाइयों में से एक है जो हमने 2009 में बनाई थी। यह अब एक अच्छा पेपरवेट है।

MPPT

एक एमपीपीटी नियंत्रक मौलिक रूप से अलग है। आपके पैनल वोल्टेज को केवल बैटरी स्तर तक कम करने के बजाय, यह वास्तव में उस उच्च वोल्टेज को कम बैटरी वोल्टेज पर अधिक करंट में परिवर्तित करने के लिए DC -DC कनवर्टर (इसे एक इलेक्ट्रॉनिक गियर बॉक्स के रूप में सोचें) का उपयोग करता है।

यहां भौतिकी का अंश है, लेकिन मैं इसे संक्षिप्त रखने का वादा करता हूं: पावर=वोल्टेज × करंट। इसलिए यदि आपको अपने पैनल (108W) से 3A पर 36V मिला है, तो MPPT नियंत्रक उसे 9A पर लगभग 12V में बदल सकता है (108W भी, कुछ नुकसान घटाकर)। आपको वही बिजली मिल रही है, बस एक अलग रूप में जिसका आपकी बैटरी वास्तव में उपयोग कर सकती है।

लेकिन रुकिए, और भी बहुत कुछ है! (मैं बहुत सारे सूचना-विज्ञापन देख रहा हूं)

एमपीपीटी नियंत्रक यह रूपांतरण केवल एक बार नहीं करता है और इसे एक दिन में कॉल करता है। यह लगातार पैनल के आउटपुट को मापता है, पैनल पर आने वाले लोड को बदलता है, फिर से मापता है, और उस मीठे स्थान - अधिकतम पावर पॉइंट - को खोजने के लिए समायोजन करता रहता है - जहां यह किसी भी समय आपके पैनल से अधिकतम संभव शक्ति निकाल रहा है।

यह यह नृत्य प्रति सेकंड दर्जनों बार कर रहा है। सारा दिन, हर दिन.

अब यह वह जगह है जहां यह दिलचस्प हो जाता है, और जहां हमारी जैसी कंपनियां तकनीकी समीक्षा बैठकों में बहस करने में बहुत अधिक समय व्यतीत करती हैं।

एमपीपी को ट्रैक करने के लिए बहुत सारे अलग-अलग एल्गोरिदम हैं:

गड़बड़ी और निरीक्षण (पी एंड ओ)– यह पुराना विश्वसनीय है. नियंत्रक ऑपरेटिंग बिंदु को एक दिशा में घुमाता है, जांचता है कि बिजली ऊपर गई या नीचे, फिर उसी के अनुसार फिर से इशारा करता है। सरल, प्रभावी, लेकिन एमपीपी के चारों ओर ऐसे घूम सकता है जैसे कोई नशे में धुत होकर कीहोल खोजने की कोशिश कर रहा हो। हम इसे अपनी मॉडल एस-150 श्रृंखला में उपयोग करते हैं क्योंकि यह सिद्ध है और लागू करने में सस्ता है।

वृद्धिशील संचालन- गणितीय रूप से अधिक सुंदर, कथित रूप से अधिक सटीक। यथार्थ में? शैक्षणिक दस्तावेज़ों के दावे के बावजूद, मैंने इसे वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में P&O से नाटकीय रूप से बेहतर प्रदर्शन करते कभी नहीं देखा। हमने पिछली गर्मियों में तीन महीनों (जून से अगस्त 2022) तक दोनों तरफ से परीक्षण किया, और ऊर्जा उत्पादन में अंतर 2% से कम था। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए अतिरिक्त प्रोसेसिंग ओवरहेड इसके लायक नहीं है।

फ्रैक्शनल ओपन सर्किट वोल्टेज- पैनल के खुले {{0}सर्किट वोल्टेज के आधार पर अनुमान लगाता है। तेज़ लेकिन कम सटीक. कुछ सस्ती चीनी इकाइयाँ इसका उपयोग करती हैं, और आप बता सकते हैं - वे पर्याप्त हैं लेकिन बढ़िया नहीं हैं।

फिर आपके पास सभी आकर्षक नई विधियाँ हैं - तंत्रिका नेटवर्क, फ़ज़ी लॉजिक, स्लाइडिंग मोड नियंत्रण। और देखिए, मुझे यकीन है कि अनुसंधान प्रयोगशालाओं और विशिष्ट अनुप्रयोगों में उनका अपना स्थान है, लेकिन 95% इंस्टॉलेशन के लिए? P&O ठीक से काम करता है।

हमारे विपणन विभाग के टॉम हमें चर्चा कारक के लिए "एआई-संचालित एमपीपीटी" लागू करने के लिए प्रेरित करते रहते हैं। हम उसे बताते रहते हैं कि तंत्रिका नेटवर्क का इस एप्लिकेशन के लिए कोई मतलब नहीं है और यह बिना किसी वास्तविक लाभ के केवल लागत और जटिलता जोड़ देगा। ये बहस अक्टूबर से चल रही है. सहायता भेजें.

MPPT

"लेकिन यह कितना बेहतर है?" - प्रत्येक। अकेला। ग्राहक। बैठक।

ठीक है, तो 2022 में हमारे द्वारा किए गए फ़ील्ड परीक्षणों के कुछ वास्तविक आंकड़े यहां दिए गए हैं:

दक्षिणी स्पेन (मलागा क्षेत्र, यदि आप उत्सुक हैं) में हमारे प्रतिष्ठानों में, हमने देखा:

एमपीपीटी बनाम पीडब्लूएम: औसतन 25-30% अधिक ऊर्जा अर्जित की गई

सर्वोत्तम सुधार: 45% (यह आंशिक छायांकन के साथ दिसंबर में था)

सबसे खराब सुधार: 15% (मध्य-गर्मी, साफ दिन, जब पीडब्लूएम भी अपेक्षाकृत अच्छा काम करता है)

सुधार सबसे बड़ा तब होता है जब:

आपके पैनल का वोल्टेज बैटरी वोल्टेज से बहुत अधिक है

आपके पास आंशिक छायांकन है

तापमान में बहुत अंतर होता है

आपके पास सरणी में बेमेल पैनल हैं

यह तब सबसे छोटा होता है जब सब कुछ आदर्श होता है - जो मूल रूप से वास्तविक दुनिया में कभी नहीं होता है।

मैं आपको पूर्ण सर्किट आरेख से बोर नहीं करूंगा, लेकिन यहां मूल टोपोलॉजी है:

अधिकांश एमपीपीटी नियंत्रक अपने पावर स्टेज के रूप में हिरन कन्वर्टर (स्टेप{0}}डाउन), बूस्ट कन्वर्टर (स्टेप{1}}अप), या बक{2}}बूस्ट कन्वर्टर (दोनों कर सकते हैं) का उपयोग करते हैं। हम आम तौर पर हिरन टोपोलॉजी के साथ जाते हैं क्योंकि अधिकांश सौर पैनल उन बैटरियों की तुलना में अधिक वोल्टेज वाले होते हैं जिन्हें वे चार्ज कर रहे हैं।

नियंत्रण अनुभाग में आमतौर पर होता है:

एक माइक्रोकंट्रोलर (हम अपनी प्रीमियम लाइन में STM32 श्रृंखला का उपयोग करते हैं)

वोल्टेज और वर्तमान सेंसर

तापमान सेंसर (पैनल, बैटरी और नियंत्रक के लिए)

किसी प्रकार का उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस (एलसीडी स्क्रीन, ब्लूटूथ, जो भी हो)

वास्तव में यही है. सारा जादू सॉफ़्टवेयर में है - एल्गोरिदम जो तय करता है कि ऑपरेटिंग बिंदु को कैसे समायोजित किया जाए।

हमारी नई मॉडल थोड़ा ज़्यादा? शायद। लेकिन पिछले साल ऑस्ट्रेलिया में प्रतिस्पर्धी इकाई में आग लगने की घटना (नाम नहीं बताऊंगा, लेकिन आपने शायद इसके बारे में सुना होगा) के बाद, हम जोखिम नहीं उठा रहे हैं।

"एमपीपीटी आपको आपके पैनल से अधिक शक्ति देता है"- नहीं। आपका पैनल वही उत्पादन करता है जो वह सूर्य के प्रकाश के आधार पर पैदा करता है। एमपीपीटी केवल यह सुनिश्चित करता है कि आप उपलब्ध बिजली को बर्बाद करने के बजाय उसका उपयोग कर रहे हैं।

"आपको छोटे सिस्टम वाले एमपीपीटी की आवश्यकता नहीं है"- बकवास। यहां तक कि एक छोटी सी प्रणाली से भी लाभ होता है। निश्चित रूप से, पूर्ण ऊर्जा लाभ छोटा है, लेकिन प्रतिशत के हिसाब से यह वही है।

"एमपीपीटी केवल ग्रिड-टाई सिस्टम के लिए है"- यह भी गलत है। बैटरी चार्जिंग के लिए बढ़िया काम करता है, वास्तव में यहीं पर हम अपनी अधिकांश बिक्री देखते हैं।

"सभी एमपीपीटी नियंत्रक मूलतः एक जैसे हैं"– हा! इंजीनियरिंग टीम को यह बताओ. हम दक्षता, थर्मल प्रबंधन, विश्वसनीयता को अनुकूलित करने में कई महीने बिताते हैं। लेकिन मैं मानता हूँ, औसत उपयोगकर्ता के लिए, एक £50 चीनी इकाई और हमारा £400 नियंत्रक हो सकता हैप्रतीत होनासमान। जब तक सस्ता छह महीने के बाद विफल न हो जाए, यानी।

देखिए, मुझे आपको अपने उत्पाद बेचने चाहिए, लेकिन ईमानदारी से कहूं तो (अपने बॉस को यह न बताएं कि मैंने यह कहा था):

यदि आपके पास बहुत छोटा सिस्टम (50W से कम) है, केबल कम चलती है, आपके पैनल का वोल्टेज आपकी बैटरी के वोल्टेज से काफी मेल खाता है, और आपका बजट सीमित है - तो PWM ठीक हो सकता है। आप मेज पर कुछ ऊर्जा छोड़ देंगे, लेकिन कभी-कभी यह एक स्वीकार्य व्यापार छूट है।

पिछले साल हमारे पास एक ग्राहक था जो स्कॉटिश हाइलैंड्स में एक छोटे मौसम स्टेशन को बिजली देना चाहता था . 20W पैनल, 12V बैटरी, £30 बजट। मैंने एक सस्ते PWM नियंत्रक की अनुशंसा की। उसने वैसे भी हमारी एमपीपीटी इकाई खरीदी क्योंकि "वह सर्वश्रेष्ठ चाहता था।" बिल्कुल सही, यह उसका पैसा है, लेकिन उस निर्णय पर ROI शायद कभी नहीं है।

यह तकनीक कहां जा रही है? खैर, हम कुछ रुझान देख रहे हैं:

वितरित एमपीपीटी- पूरे एरे के लिए एक बड़े नियंत्रक के बजाय, प्रत्येक पैनल पर छोटे ऑप्टिमाइज़र। छायांकन के लिए बेहतर है, लेकिन लागत और जटिलता जोड़ता है। हम वर्तमान में नॉर्वे में एक पायलट प्रोजेक्ट में इनका परीक्षण कर रहे हैं।

क्लाउड कनेक्टिविटी- हर कोई चाहता है कि उसका सोलर कंट्रोलर उसके स्मार्टफोन से बात करे। हाँ हाँ, क्यों नहीं। हमारा ऐप वास्तव में काफी अच्छा है, भले ही मैं खुद ऐसा कहता हूं। आप वास्तविक समय का प्रदर्शन, ऐतिहासिक डेटा देख सकते हैं और कुछ गलत होने पर यह आपको सचेत कर देगा। हमने पिछले सप्ताह एक अपडेट जारी किया था, जो बैटरी की स्थिति के बारे में {{6}चार्ज अनुमान को ठीक करता है - यह पहले लगभग 5% बहुत आशावादी था।

बेहतर एल्गोरिदम-यह मेरा व्यक्तिगत जुनून है। मैं एक भविष्य कहनेवाला एल्गोरिदम पर काम कर रहा हूं जो ट्रैकिंग मापदंडों को पूर्व-{1}समायोजित करने के लिए मौसम पूर्वानुमान डेटा का उपयोग करता है। क्या यह काम करता है? कभी-कभी। क्या यह प्रयास के लायक है? जूरी अभी भी बाहर है.

MPPT

सामान्य गलतियाँ जानने के लिए काफी समय से ऐसा कर रहा हूँ:

इसे ठीक से आकार दें– 10A पैनल के लिए 60A MPPT नियंत्रक न खरीदें। यह बेकार है. समान रूप से, यह सोचकर इसे छोटा न करें कि आप पैसे बचाएंगे। जब आप बाद में अनिवार्य रूप से और पैनल जोड़ देंगे तो आप इसे नुकसान पहुंचाएंगे।

शांति रखो– ये चीजें गर्मी पैदा करती हैं. इसे सीधे धूप में किसी सीलबंद डिब्बे में न रखें। हाँ, लोग वास्तव में ऐसा करते हैं। नहीं, मुझे समझ नहीं आता क्यों।

बैटरी तापमान सेंसर- इसका इस्तेमाल करें! चार्जिंग वोल्टेज का तापमान {{0}मुआवजा होना चाहिए। कमरे के तापमान और सहारा के मध्य भाग के लिए अलग-अलग वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

केबल का आकार- हमें नियंत्रकों के ठीक से काम न करने के बारे में बहुत सी कॉलें आती हैं, और लगभग हमेशा कम आकार के केबल ही वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनते हैं। हमारी वेबसाइट पर खूनी केबल आकार कैलकुलेटर का उपयोग करें।

सेटिंग्स मायने रखती हैं- डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स रूढ़िवादी हैं। मैनुअल पढ़ें (मुझे पता है, चौंकाने वाला सुझाव) और इसे अपने विशिष्ट बैटरी प्रकार के लिए कॉन्फ़िगर करें।

तो, एमपीपीटी क्या है? यह मूल रूप से एक स्मार्ट इलेक्ट्रॉनिक मैचमेकर है जो यह सुनिश्चित करता है कि आपका सौर पैनल और बैटरी यथासंभव कुशलता से एक साथ काम कर रहे हैं, आपके सेटअप से हर संभव वाट को निचोड़ने के लिए बदलती परिस्थितियों में लगातार समायोजन कर रहे हैं।

क्या यह इस लायक है? अधिकांश इंस्टॉलेशन के लिए, बिल्कुल। पीडब्लूएम की तुलना में एमपीपीटी नियंत्रक की अतिरिक्त लागत का भुगतान एक या दो साल के भीतर बढ़ी हुई ऊर्जा उपज के रूप में होता है।

क्या हम पक्षपाती हैं क्योंकि हम उन्हें बेचते हैं? ज़रूर। लेकिन हम उन पर विश्वास भी करते हैं, अन्यथा हम पिछले 15 वर्षों में प्रौद्योगिकी को परिष्कृत करने और बाजार में संभवतः कुछ सर्वश्रेष्ठ एमपीपीटी नियंत्रकों के निर्माण में खर्च नहीं करते। (और हाँ, मुझे पता है कि हर कंपनी ऐसा कहती है, लेकिन हमारी कंपनी वास्तव में ऐसा कहती है। मुझसे लड़ो।)

वैसे भी, यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें टिप्पणियों में छोड़ें या मुझे एक ईमेल भेजें। या इससे भी बेहतर, मार्च में एम्स्टर्डम एक्सपो में मुझे पकड़ लें। मैं बहुत अधिक कॉफी पीऊंगा और जो कोई भी सुनेगा उसे एमपीपीटी समझाऊंगा।

ओह, और एक त्वरित प्लग - अपने एमपीपीटी को एक के साथ जोड़ेंआयनिक लिथियम बैटरीयदि आप कर सकते हैं। तेज़ चार्जिंग विशेषता वास्तव में नियंत्रक को कम सर्दी के दिनों में ठीक से काम करने देती है। हम पिछले साल से इस कॉम्बो का परीक्षण कर रहे हैं और दक्षता लाभ ईमानदारी से उल्लेख के लायक है।