MPPT-трекер в инверторе: как работает и сколько трекеров нужно

Солнечная панель — не батарейка с фиксированным напряжением. В зависимости от того, какой ток с неё берут, меняется и напряжение, а мощность, их произведение, имеет чёткую вершину. MPPT (Maximum Power Point Tracking, отслеживание точки максимальной мощности) — часть инвертора, которая постоянно держит панели именно на этой вершине.

Точка максимальной мощности

В паспорте панели есть четыре ключевые цифры. Пример для панели около 450 Вт: напряжение холостого хода Voc = 49,5 В, ток короткого замыкания Isc = 11,6 А, напряжение в точке максимальной мощности Vmp = 41,5 В, ток в этой точке Imp = 10,9 А. На холостом ходу и при коротком замыкании мощность нулевая, а в точке максимума Vmp × Imp = 41,5 × 10,9 ≈ 452 Вт. Эта точка движется: при меньшей освещённости падает ток, в жару — напряжение (примерно на 0,3 % на каждый градус нагрева элементов), на морозе напряжение растёт.

Как трекер её находит

Трекер — это преобразователь постоянного тока, который меняет «нагрузку» для панелей. Самый распространённый алгоритм — «возмущение и наблюдение»: трекер немного меняет напряжение, смотрит, выросла или упала мощность, и движется в сторону роста. При частичном затенении байпасные диоды создают на кривой несколько вершин, поэтому современные инверторы периодически сканируют весь диапазон, чтобы не застрять на локальной. Точность отслеживания в паспортах — больше 99 %.

Что означают цифры MPPT в паспорте

• Максимальное входное напряжение — абсолютный предел; превышение даже морозным солнечным утром может повредить инвертор.
• Диапазон MPPT — в нём трекер ищет точку максимума; часто отдельно указывают более узкий диапазон, в котором доступна полная мощность.
• Стартовое напряжение — с которого инвертор включается утром.
• Максимальный ток на трекер — рабочий ток, который трекер может взять. Если панели дают больше, инвертор просто ограничит мощность.
• Максимальный ток короткого замыкания — Isc цепочки не должен его превышать.

Расчёт цепочки

Возьмём инвертор с пределом 600 В и диапазоном MPPT 160–550 В и панель из примера выше. Температурный коэффициент Voc — −0,27 %/°C, минимальная температура — −20 °C, то есть на 45 °C ниже стандартных 25 °C. Напряжение вырастет на 45 × 0,27 ≈ 12 %: 49,5 × 1,12 ≈ 55,5 В. Максимум панелей в цепочке: 600 ÷ 55,5 ≈ 10,8, значит 10.

Минимум считаем для жары: летом элементы нагреваются до 65–70 °C, и Vmp падает примерно на 13 %: 41,5 × 0,87 ≈ 36 В. 160 ÷ 36 ≈ 4,4 — нужно как минимум 5 панелей. Итак, для этого инвертора цепочка — от 5 до 10 панелей, а оптимально, когда рабочее напряжение ближе к середине диапазона MPPT.

Сколько трекеров нужно

• Один скат, одна ориентация, без тени — достаточно одного трекера; две одинаковые цепочки можно соединить параллельно на одном входе, если хватает тока.
• Два ската (восток и запад) или разный наклон — каждое направление на свой трекер.
• Цепочки разной длины или из разных панелей — только на разные трекеры: параллельно соединяют лишь одинаковые цепочки.
• Частичная тень на части поля — затенённые панели лучше вынести на отдельный трекер.

Следите за током: две параллельные цепочки по 13,5 А дают 27 А, поэтому трекер на 16 А для них не подходит, а на 32 А — да. Большие коммерческие инверторы имеют 6–10 и больше трекеров.

Сколько панелей на киловатт инвертора

Мощность панелей обычно делают на 10–30 % больше мощности инвертора: паспортную мощность панели выдают редко, а в часы пика инвертор просто ограничивает выход. Предел перегрузки по постоянному току указывает производитель в строке «максимальная мощность PV»; превышать его не стоит, даже если напряжение и ток в норме.

То же касается гибридных и автономных инверторов: трекер работает одинаково, но предел напряжения PV у недорогих автономных моделей ниже — у части 145 В, у более новых 450–500 В, поэтому и цепочки там короче. А в солнечных контроллерах с ШИМ (PWM) отслеживания точки максимума нет вовсе: панель просто подключается к батарее, и её напряжение «проседает» до напряжения аккумулятора.