Solar cell กับ ระบบ MPPT

MPPT คืออะไร

MPPT ย่อมาจาก Maximum Power Point Tracking หรือที่เข้าใจง่ายๆคือ จุดที่ทำให้ได้พลังงานมากที่สุด
แล้วจุดไหนล่ะ ที่ให้พลังงานมากที่สุด ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจตัวแปรของสิ่งที่เราจะใช้งานก่อน ใน บทความนี้ขอกล่าวถึงระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ หรือ โซล่าเซล
หากเราดูที่คุณสมบัติของโซล่าเซลจะพบค่ากระแสและแรงดันดังนี้
Peak Power Output (W)  100W ==> กำลังไฟฟาสูงสุด
Maximum Power Voltage (V) 17.5V ==> แรงดันไฟฟ้าที่ให้กำลังไฟสูงสุด เอาไปใช้ในการหา MPPT
Maximum Power Current (A) 5.72A ==> กระแสไฟฟ้าที่ให้กำลังไฟสูงสุด เอาไปใช้ในการหา MPPT
Short Circuit Current(A)  6.30A ==> กระแสไฟฟ้าสูงสุด เมื่อเอา+ กับ - แตะกัน ไม่ควรทำนะครับ
Open Circuit Voltage(V) 21.5V ==> แรงดันไฟฟ้าที่ให้กำลังไฟสูงสุด เมื่อไม่ต่อโหลด

ค่า 100W =17.5V * 5.72A จุดนี้เองที่เราจะเอาไปทำระบบ MPPT

หลักการทำงานของ Maximum Power Point Tracking

หลักการสำคัญของระบบ MPPT คือ วิธีการที่ทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์จ่ายพลังงานให้ได้มากที่สุด หรือ โดยการทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด
MPPT ทำงานโดยการตรวจสอบที่เอาท์พุตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในระบบ จากนั้นกำหนดค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถจ่ายออกเพื่อทำการประจุลงในแบตเตอรี่ และทำการแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าสูงสุดในการประจุแบตเตอรี่ ทำให้การสูญเสียพลังงานน้อยลง

ยกตัวอย่างคราวๆนะครับของจริงมีตัวแปรเยอะเดี๋ยวงง
ใช้แผง 100W ใช้งานตอนเช้ากระแสที่จ่ายได้สูงสุด สมมุติว่าได้ 2A ที่ แรงดัน 17.5V (5.72A คือค่าที่วัดได้ตอนเที่ยง) และ 3A เมื่อ Short Circuit หากใช้ ตัวชาร์จแบต แบบ PWM ค่ากระแสสูงสุดที่จ่ายได้ คือ 2A ไม่ว่าแบตเตอรี่จะมีแรงดันต่ำหรือสูง
(10.5V - 14.5V) สมมุติว่าแบตเตอรี่มีแรงดัน 10.5V ค่าพลังงานสูงสุดที่จ่ายได้เท่ากับ 10.5V * 2A = 21W แต่ถ้าเป็น ระบบ MPPT ตัวชาร์จแบตจะทำการแปลงไฟจาก 17.5V ไปเป็น 10.5V ด้วยระบบ Switching (หลายคนอาจจะไม่เข้าใจ) ทำให้ได้กระแสเพิ่มเป็น 2.6A หรือ 10.5 * 2.6 = 27.3W(คิดที่ค่าประสิทธิภาพในการแปลงที่ 80%, 17.5 * 2 * 0.8 /10.5 = 2.6) จะเห็นว่าระบบ MPPT จะจ่ายพลังงานได้สูงกว่า 6.3W

หากคิดที่การจ่ายกระแสตอนเที่ยงวันสมมุติว่าได้ 5A ที่ แรงดัน 17.5V และ 6A เมื่อ Short Circuit หากใช้ ตัวชาร์จแบต แบบ PWM ค่ากระแสสูงสุดที่จ่ายได้ คือ 5A สมมุติว่าแบตเตอรี่มีแรงดัน 10.5V ค่าพลังงานสูงสุดที่จ่ายได้เท่ากับ 10.5V * 5A = 52.5W แต่ถ้าเป็น ระบบ MPPT ตัวชาร์จแบตจะทำการแปลงไฟจาก 17.5V ไปเป็น 10.5V ด้วยระบบ Switching ทำให้ได้กระแสเพิ่มเป็น 6.667A หรือ 10.5 * 6.667 = 70W(คิดที่ค่าประสิทธิภาพในการแปลงที่ 80%, 17.5 * 5/10.5 = 6.667) จะเห็นว่าระบบ MPPT จะจ่ายพลังงานได้สูงกว่า 17.5W

จะเห็นว่าระบบ MPPT จะรักษาระดับแรงดันให้ได้ 17.5V เพื่อให้ได้พลังงานสูงที่สุด
ทั้งหมดนี้เป็นหลักการคร่าวๆนะครับ อาจจะมีแตกต่างกันบ้างแล้วแต่ใครจะออกแบบโดยใช้จุดไหนเป็นจุดหลักเพื่อให้ได้พลังงานสูงที่สุด

สำหรับ Kasettech เรากำลังอยู่ในขั้นตอนการสดสอบและพัฒนาต้นแบบ โซล่าชาร์จเจอร์ สำหรับแบตเตอร์รี่ ระบบ MPPT สำเร็จเมื่อไหร่จะมารายงานผลนะครับ