أقصى نقطة قوة تتبع – HiSoUR والفن تاريخ معلومات السفر

يعتبر التتبع الأقصى لنقطة الطاقة (MPPT) أو في بعض الأحيان مجرد تتبع نقطة القدرة (PPT) تقنية تستخدم عادة مع توربينات الرياح وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لزيادة استخراج الطاقة في جميع الظروف.

على الرغم من أن الطاقة الشمسية يتم تغطيتها بشكل أساسي ، إلا أن المبدأ ينطبق بشكل عام على المصادر ذات الطاقة المتغيرة: على سبيل المثال ، نقل الطاقة الضوئية وطبقات الحرارة الحرارية.

توجد الأنظمة الكهروضوئية الشمسية في العديد من التكوينات المختلفة فيما يتعلق بعلاقتها بالأنظمة العاكسة أو الشبكات الخارجية أو بطاريات البطارية أو الأحمال الكهربائية الأخرى. وبغض النظر عن الوجهة النهائية للطاقة الشمسية ، فإن المشكلة المركزية التي تتناولها MPPT هي أن كفاءة نقل الطاقة من الخلية الشمسية تعتمد على كمية ضوء الشمس التي تسقط على الألواح الشمسية والخصائص الكهربائية للحمل. ومع تباين كمية ضوء الشمس ، تتغير خاصية الحمل التي تعطي أعلى كفاءة في نقل القدرة ، بحيث يتم تحسين كفاءة النظام عند تغيير خصائص التحميل للحفاظ على نقل الطاقة بأعلى كفاءة. وتسمى خاصية الحمل هذه أقصى نقطة للطاقة (MPP) و MPPT هي عملية العثور على هذه النقطة والحفاظ على خاصية الحمل هناك. يمكن تصميم الدوائر الكهربائية لعرض الأحمال التعسفية للخلايا الضوئية ، ثم تحويل الجهد ، التيار ، أو التردد لتناسب الأجهزة أو الأنظمة الأخرى ، وتحل MPPT مشكلة اختيار أفضل تحميل يتم تقديمه إلى الخلايا من أجل الحصول على أكثر قوة قابلة للاستخدام.

الخلايا الشمسية لها علاقة معقدة بين درجة الحرارة والمقاومة الكلية التي تنتج كفاءة خرج غير خطية والتي يمكن تحليلها على أساس منحنى IV. إن الغرض من نظام MPPT هو اختبار خرج الخلايا الكهروضوئية وتطبيق المقاومة المناسبة (الحمولة) للحصول على أقصى قدرة لأي ظروف بيئية معينة. عادة ما يتم دمج أجهزة MPPT في نظام محول الطاقة الكهربائية الذي يوفر تحويل التيار الكهربائي أو التيار والترشيح والتنظيم لقيادة الأحمال المختلفة ، بما في ذلك شبكات الكهرباء أو البطاريات أو المحركات.

تقوم العواكس الشمسية بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد وقد تتضمن MPPT: حيث تقوم هذه المحولات بتجربة طاقة الخرج (منحنى IV) من الوحدات الشمسية وتطبيق المقاومة المناسبة (التحميل) للحصول على أقصى قدر من الطاقة.
القوة في MPP (Pmpp) هي نتاج الجهد MPP (Vmpp) و MPP الحالي (Impp).

تعريفات

عرض وحدة شمسية مضاءة بشكل موحد
يتم تطبيق المخطط الحالي للجهد الكهربي ، كما هو موضح في المقابل ، بطريقة تُظهر الاتجاه التقني الحالي للتيار العكسي المقاس للخلية الشمسية. وبالتالي يتم تطبيق التيار بشكل إيجابي في الإضاءة ، على النقيض من خاصية الصمام الثنائي الكلاسيكية.

تُسمى النسبة بين الحد الأقصى من الطاقة P MPP للخلية الشمسية عند نقطة القدرة القصوى ومنتج جهد الدائرة المفتوحة UL وقصيرة الدائرة الحالية IK عامل التعبئة FF:
$FF = {\ frac {P _ {{\ rm {MPP}}}}} {U _ {{\ lm {L}}}} \ cdot I _ {{{\ rm {K}}}} }$

مع وظيفة الجهد الدائرة المفتوحة للوحدة الشمسية:

$U _ {{\ rm {L}}}} = m \ cdot U _ {{{\ rm {T}}}} \ cdot \ ln \ left ({\ frac {I _ {{{\ rm {Ph }}}}} {I _ {{{\ rm {S}}}}}} + 1 \ right)$
$م$ = عامل الصمام الثنائي
$U _ {{{\ rm {L}}}}$ = فتح دائرة الجهد
$أنا _ {{{{{}}}}}$ = تشبع الحالية
$U _ {{{\ rm {}}}}$ = درجة حرارة الجهد
$أنا _ {{{rm {ph}}}}$ = Photocurrent

يرتفع الضوء قليلا مع زيادة درجة الحرارة وعادة ما يتم إهماله من الناحية العملية. مع زيادة التشعيع من وحدة الطاقة الشمسية ، يزيد التيار تقريبًا تقريبًا ، تزداد القوة. التوتر بالكاد يتغير. مع زيادة درجة الحرارة ، ينخفض الجهد بشكل طفيف ، لأن تيار التشبع ، والذي يسمى أيضًا التيار المظلم ، يزداد.

الطاقة الناتجة عن ناتج التيار والتيار تقل بالتالي مع التشعيع المستمر وزيادة درجة حرارة الوحدة. القيم النموذجية هي -0.45٪ لكل كلفن للخلايا الشمسية السليكونية البلورية.

يتم تحديد الخصائص التالية في خاصية الجهد الحالي كميزات تمييز للتكيف الناجح للطاقة:
وينطبق ذلك على تعديل الأداء في MPP: ${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} I} {\ mathrm {d} U}} = - {\ frac {I} {U}}}$

في MPP ، تلمس خاصية IU القطع الزائد مع P = Pmpp = const.
يقسم MPP ظلها إلى قسمين متساويين.

القطر في مستطيل إحداثيات النقطة موازٍ للماس.

تكون خصائص التعرف نتيجة لخاصية الأداء القصوى المحلية (dp / dU = 0). وهي مناسبة تمامًا لتحديد أو التحقق من موضع MPPs في المنحنيات المميزة حتى بدون وجود محور أداء. كما أنها قابلة للتطبيق في حالة فقد المقياس.

النظر في عدة وحدات الطاقة الشمسية المتصلة مع تظليل جزئي
تظهر الأشكال المتجاورة سلسلة من عشرة وحدات شمسية متصلة في سلسلة: يمثل المنحنى المتقطع باللون الأزرق الحالة التي يتم فيها تشعيع جميع الوحدات بشكل موحد. يقف المنحنى الأسود في حالة وجود اثنين من الوحدات العشرة في الظل ، ولا يتلقى سوى 20٪ من الإشعاع مقارنة بالوحدات الأخرى (بواسطة الأشعة المنتشرة).

يمكن ملاحظة أنه في الحالة المظللة ، لم يعد هناك حد أقصى لأداء واحد فقط ، بل عدة مرات. يبرز باللون الأخضر هو “MPP العالمي” ، أي النقطة الفعلية للحد الأقصى من الطاقة. تم وضع علامة باللون الأحمر على “MPP المحلي” ، أي نقطة عالية محلية على منحنى الأداء.

يكمن سبب هذه العملية في الثنائيات الجانبية ، التي يتم دمجها في الوحدات الشمسية لحماية الخلايا الفردية: في MPP المحلي ، يتم تشغيل جميع الوحدات بنفس التيار المنخفض الذي يمكن للوحدات المظللة توفيره (عن طريق التشعيع المنتشر) . فقط عند انخفاض الجهد أو زيادة التيار ، تستجيب الثنائيات الجانبية للوحدات المظللة وتغلق أجزاء الوحدة هذه قصيرة ، لذا قم بتوصيلها. ونتيجة لذلك ، يكون جهد السلسلة أقل (الوحدات المظللة “مفقودة” بالفعل في السلسلة) ، ولكن التيار أعلى من ذلك بكثير ، وهو ما يفسر القوة الأعلى عند الحد الأقصى العالمي.

خلفية
تتميز الخلايا الكهروضوئية بعلاقة معقدة بين بيئتها التشغيلية والقدرة القصوى التي يمكن أن تنتجها. عامل التعبئة ، FF المختصر ، هو معامل يميز السلوك الكهربائي غير الخطي للخلية الشمسية. يتم تعريف عامل التعبئة على أنه نسبة الطاقة القصوى من الخلية الشمسية إلى منتج جهد الدائرة المفتوحة Voc وقصيرة الدائرة الحالية Isc. في البيانات المجدولة ، غالبًا ما يستخدم لتقدير الطاقة القصوى التي يمكن أن توفرها الخلية مع الحمل الأمثل تحت ظروف معينة ، P = FF * Voc * Isc. بالنسبة لمعظم الأغراض ، FF و Voc و Isc هي معلومات كافية لإعطاء نموذج تقريبي مفيد للسلوك الكهربائي للخلية الفولتية الضوئية في الظروف العادية.

بالنسبة لأي مجموعة من ظروف التشغيل ، تحتوي الخلايا على نقطة تشغيل واحدة حيث ينتج عن قيم التيار (I) والجهد (V) للخلية خرج طاقة قصوى. هذه القيم تتوافق مع مقاومة تحميل معينة ، والتي تساوي V / I كما هو محدد في قانون أوم. يتم إعطاء الطاقة P بواسطة P = V * I.تعمل الخلية الكهروضوئية ، لغالبية منحنىها المفيد ، كمصدر تيار مستمر. ومع ذلك ، في منطقة MPP للخلية الكهروضوئية ، فإن منحنى له علاقة أسية عكسية تقريبًا بين التيار والجهد. من نظرية الدارة الأساسية ، يتم تحسين القدرة المنبعثة من أو إلى جهاز حيث يكون المشتق (بيانيا ، المنحدر) dI / dV للمنحنى IV مساوياً ومقابل نسبة I / V (حيث dP / dV = 0). هذا هو المعروف باسم الحد الأقصى للطاقة نقطة (MPP) ويقابل “الركبة” من المنحنى.

حمل مع المقاومة R = V / I يساوي المتبادل من هذه القيمة يوجه أقصى قدر من الطاقة من الجهاز. يسمى هذا أحيانًا “المقاومة المميزة” للخلية. هذه كمية ديناميكية تتغير حسب مستوى الإضاءة ، بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل درجة الحرارة وعمر الخلية. إذا كانت المقاومة أقل أو أعلى من هذه القيمة ، فإن الطاقة المسحوبة ستكون أقل من الحد الأقصى المتاح ، وبالتالي لن يتم استخدام الخلية بكفاءة كما يمكن أن تكون.تستخدم أجهزة تعقب نقاط الطاقة القصوى أنواعًا مختلفة من دارات التحكم أو المنطق للبحث عن هذه النقطة ، وبالتالي السماح لدائرة المحول لاستخراج الطاقة القصوى المتوفرة من الخلية.

التنفيذ
عندما يتصل الحمل مباشرة باللوحة الشمسية ، فإن نقطة التشغيل في اللوحة نادرا ما تكون في ذروة الطاقة. تستمد المعاوقة المشاهدة من قبل لوحة نقطة التشغيل للوحة الشمسية. وبالتالي ، من خلال تغيير المعاوقة التي تراها اللوحة ، يمكن نقل نقطة التشغيل إلى أعلى نقطة للطاقة. بما أن الألواح هي أجهزة DC ، فيجب استخدام المحولات DC-DC لتحويل معاوقة دائرة واحدة (مصدر) إلى الدائرة الأخرى (الحمل). تغيير نسبة واجب محول DC-DC يؤدي إلى تغيير المعاوقة كما يراها الفريق. عند نقطة معاوقة معينة (أو نسبة الرسوم) ستكون نقطة التشغيل في نقطة ذروة نقل الطاقة. يمكن أن يختلف المنحنى الرابع للوحة بشكل كبير مع تباين الظروف الجوية مثل الإشعاع ودرجة الحرارة. لذلك ، ليس من الممكن إصلاح نسبة الرسوم بمثل ظروف التشغيل المتغيرة ديناميكياً.

تستخدم تطبيقات MPPT الخوارزميات التي تقوم في كثير من الأحيان بتجميع الفولتات والتيارات ، ثم ضبط نسبة الرسوم حسب الحاجة. يتم استخدام Microcontrollers لتنفيذ الخوارزميات. غالبًا ما تستخدم التطبيقات الحديثة أجهزة كمبيوتر أكبر للتحليلات والتنبؤ بالأحمال.

تصنيف
يمكن أن يتبع المتحكمون عدة استراتيجيات لتحسين خرج الطاقة في مصفوفة. قد تقوم أجهزة تعقب نقاط الطاقة القصوى بتنفيذ خوارزميات مختلفة والتبديل بينها استنادًا إلى ظروف تشغيل الصفيف.

Perturb ومراقبة
في هذه الطريقة تقوم أداة التحكم بضبط الجهد بمقدار صغير من المصفوفة والقوة. في حالة زيادة الطاقة ، يتم إجراء المزيد من التعديلات في هذا الاتجاه حتى لا تزداد الطاقة. وهذا ما يسمى بالضجر وملاحظة الطريقة وأكثرها شيوعًا ، على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن تؤدي إلى اهتزازات خرج الطاقة. يشار إليها باسم طريقة تسلق التل ، لأنها تعتمد على ارتفاع منحنى القوة ضد الجهد تحت نقطة القوة القصوى ، والسقوط فوق تلك النقطة. Perturb والمراقبة هي طريقة MPPT الأكثر استخدامًا نظرًا لسهولة التنفيذ. قد ينتج عن Perturb ومراقبة الطريقة كفاءة عالية المستوى ، شريطة اعتماد إستراتيجية مناسبة للتسلق والتنبؤ بالتسلق.

تصرف تدريجي
في طريقة التوصيل التدريجي ، يقيس جهاز التحكم التغيرات التزايدية في صفيف التيار الكهربي الحالي والجهد للتنبؤ بتأثير تغيير الجهد. تتطلب هذه الطريقة إجراء المزيد من العمليات الحسابية في وحدة التحكم ، ولكن يمكن تتبع الحالات المتغيرة بسرعة أكبر من الضجة ومراقبة الطريقة (P & amp؛ O). مثل خوارزمية P & amp؛ O ، يمكنها أن تنتج تذبذبات في خرج القدرة. تستخدم هذه الطريقة التصريف المتزايد (dI / dV) للمصفوفة الضوئية لحساب علامة التغير في القوة بالنسبة للجهد (dP / dV).

تحسب طريقة التوصيل التراكمي نقطة القوة القصوى من خلال المقارنة بين التوصيل التزايدي (IΔ / VΔ) وسلوك التوصيل (I / V). عندما يكون هذان هما نفس (I / V = IΔ / VΔ) ، فإن جهد الخرج هو MPP. تحافظ وحدة التحكم على هذا الجهد حتى يتغير التشعيع وتتكرر العملية.

تعتمد طريقة التوصيل التدريجي على الملاحظة التي تشير إلى أن أقصى نقطة للطاقة dP / dV = 0 ، وأن P = IV. يمكن التعبير عن التيار من الصفيف كدالة للجهد: P = I (V) V. لذلك ، dP / dV = VdI / dV + I (V). ضبط هذا يساوي صفر الإنتاجية: dI / dV = -I (V) / V. لذلك ، يتم تحقيق أقصى نقطة للطاقة عندما يكون التصريف المتزايد مساوياً للسلبية للتوصيل اللحظي.

الإجراءات الفنية

“إدارة الظل”
تبحث جميع الطرق الموضحة أدناه عن MPP بزيادات صغيرة نسبيًا حول الحد الأقصى الحالي للأداء. هذا له ميزة أن يعمل مولد الطاقة الشمسية على مقربة من MPP في معظم الأوقات (“كفاءة تكيف MPP”). العيب هو أن تعقب في مولد للطاقة الشمسية مظللة جزئيا غالبا ما يظل في MPP المحلي (انظر أعلاه) ، دون العثور على الطريق إلى MPP العالمي.

هذا هو السبب في أن معظم الشركات المصنعة العاكس قد دمجت الآن وظيفة إضافية ، والتي تعمل على فترات منتظمة (عادة كل 5-10 دقائق) بسرعة كبيرة سمة كاملة لمولد الطاقة الشمسية للبحث عن MPP العالمي. يُشار إلى هذه الميزة باسم “إدارة الظل” أو “إدارة الظل” ، وأحيانًا كـ “وظيفة مسح” ، ولا تستبدل تتبع MPP المستمر.

بالنسبة لغالبية الشركات المصنعة يتم تنشيط الوظيفة من المصنع ، للآخرين يمكن تفعيلها في القائمة. يتم إعطاء خسارة الإنتاجية الناتجة عن العبور المنتظم للمنحنى المميز (حيث لا يتم تشغيل المولد بشكل طبيعي في MPP) على سبيل المثال كـ “& lt؛ 0.2٪” ، على سبيل المثال تسمى مدة اجتياز المنحنى المميز بـ 2 ثانية .

وتجدر الإشارة إلى أن نطاق جهد الدخل للعاكس هو عامل مقيد: فقط إذا كان عدد الوحدات غير المظللة كافياً للوصول إلى الحد الأدنى لجهد الدخل الخاص بالعاكس مع هذه الوحدات وحدها ، فإنه يمكنه التحكم في MPP العالمي. لذلك ، من المهم تكوين سلاسل طويلة بشكل كاف للتظليل. (أصبح استخدام الظلال سابقًا لتشكيل العديد من السلاسل القصيرة عتيقًا منذ إدخال إدارة الظل.)

طريقة زيادة الجهد
في أبسط طريقة للعثور على الحد الأقصى من الطاقة ، يقوم متتبع MPP باستمرار بزيادة الحمل على الخلية الشمسية من الصفر ، مما يزيد من إنتاج الطاقة. إذا تم الوصول إلى الحد الأقصى من الطاقة ، تبدأ الطاقة في الانخفاض مرة أخرى ، والتي تعمل كمعيار إنهاء لعملية البحث.هذه عملية تكرارية تعمل باستمرار على معالج دقيق في جهاز تعقب MPP ، بحيث أنه حتى مع تغيير ظروف التشعيع هناك دائمًا عملية في نقطة الطاقة القصوى. في حالة وجود مولد للطاقة الشمسية مظلل جزئيًا ، تظل وحدة التحكم عند الحد الأقصى المحلي إذا كانت (عن طريق الصدفة) في ذلك.

طريقة التحميل يقفز
في طريقة قفزات الحمل (بالإنجليزية Perturb and observe) ، تقوم أداة التحكم دوريًا بتغيير حمل الخلية الشمسية بخطوات صغيرة (خطوة الحمولة) في اتجاه معين ثم تقيس الطاقة التي ترسلها الخلية الشمسية. إذا كانت القدرة المقاسة الآن أعلى من القدرة المقاسة للفترة السابقة ، تحافظ وحدة التحكم على اتجاه البحث هذا وتجعل قفزة القوة التالية. إذا كانت القدرة المقاسة أصغر من فترة القياس الأخيرة ، تقوم وحدة التحكم بتغيير اتجاه البحث وتقوم الآن بتنفيذ قفزات الحمل في الاتجاه المعاكس. وبهذه الطريقة ، يتم البحث عن الحد الأقصى من الطاقة بشكل مستمر ، مما يؤدي إلى عدم العثور على النقطة القصوى للقدرة القصوى مطلقًا ، ولكنها تقترب من قفزة تحميل واحدة ، وهي ليست مشكلة إذا كانت صغيرة بما يكفي. يخلق نوع من التذبذب الأداء الأقصى. إذا كان مولد الطاقة الشمسية مظللًا جزئيًا ، تظل وحدة التحكم عند الحد الأقصى المحلي إذا كانت (عن طريق الصدفة) عندها.

ارتفاع المواصلة
تعتمد فكرة طريقة التصرف المتزايد على إيجاد القوة القصوى على أساس التفاضل والتوصيل المحدد للخلية الشمسية. تتميز نقطة القدرة القصوى بحقيقة أن التغيير في خرج الطاقة فيما يتعلق بالتغير في الجهد يصبح صفرًا. اعتمادا على أي جانب من منحنى الطاقة هو نقطة الحمل الحالية ، فإن نسبة الجهد الكهربائي تزداد أو تقل مع تغيير الحمل ، مما يؤدي إلى المعادلات التالية:

على يمين الحد الأقصى:
${\ frac {dP} {dU}}> 0$

بجوار الحد الأقصى:
${\ frac {dP} {dU}} <0$

من خلال تحويل المعادلات ، يتم الحصول على الشروط التالية لوحدة التحكم ، حيث I و U هي القيم الحالية المقاسة لفترة التحكم و dI ، dU هي التغييرات على فترة التحكم السابقة.

على يمين الحد الأقصى:
${\ frac {dI} {dU}}> - {\ frac {I} {U}}$

بجوار الحد الأقصى:
${\ frac {dI} {dU}} <- {\ frac {I} {U}}$

في الحد الأقصى للأداء:
${\ frac {dI} {dU}} = - {\ frac {I} {U}}$

باستخدام هذا الشرط ، تقوم وحدة التحكم بتغيير الحمل لكل خطوة دورة التحكم خطوة في الاتجاه الذي تقترب فيه من حالة الطاقة القصوى المطلوبة. إذا كان النظام يفي بهذا الشرط ، فقد تم العثور على الحد الأقصى للأداء ويمكن إنهاء البحث. إذا تغيرت طاقة الخرج بسبب كثافة الإضاءة للخلية الشمسية ، فإن وحدة التحكم تستأنف عملية البحث.

في حالة وجود مولد للطاقة الشمسية مظلل جزئيًا ، تظل وحدة التحكم عند الحد الأقصى المحلي إذا كانت (عن طريق الصدفة) في ذلك.

طريقة التوتر المستمر
تعتمد طريقة الجهد المستمر على العلاقة بين جهد الدائرة المفتوحة للخلية الشمسية والجهد الذي تعطي فيه الخلية الشمسية الطاقة القصوى.وبالتالي ، يمكن إتمامه على أساس معرفة جهد الدائرة المفتوحة بالقدر الضروري لإزالة أقصى جهد ممكن لتحميل الطاقة وبالتالي الحمل. نظرًا لأنه يتم تغيير جهد الفلطية استنادًا إلى معلمات مختلفة ، يجب أن تقوم وحدة التحكم بقياسها بشكل دوري أثناء التشغيل. لهذا الغرض ، يتم فصل الحمل عن الخلية الشمسية طوال مدة قياس الجهد. على أساس الجهد الذي لا يتم قياسه الآن ، يمكن لجهاز التحكم حساب الحمل الأمثل وتعيينه عند إعادة توصيل الحمل والخلية الشمسية. نظرًا لأن العلاقة بين جهد الدائرة المفتوحة والجهد الأمثل للحمل هي طريقة تجريبية محددة سلفًا وتعتمد على العديد من المعلمات ، لا يتم تحقيق أقصى قدر ممكن من الطاقة. وبالتالي ، فإن الخوارزمية بالمعنى الدقيق للكلمة ، لا أحد يبحث عن الحد الأقصى من الطاقة الفعلية ، ولا يعمل في مولد الطاقة الشمسية teilverschattetem.

التنفيذ الفني

البرمجيات
في التطبيقات الفنية لهذه الطريقة ، عادةً ما يقوم متحكم دقيق أو معالج إشارة رقمية بإحدى الطرق الممكنة. في هذه الحالة ، المعالج ، بيانات القياس المطلوبة التي يقدمها محول تمثيلي إلى رقمي ، والتي يمكن من خلالها إجراء الحسابات الضرورية وتمرير النتيجة عن طريق تعديل عرض النبض إلى محول DC-DC.

المعدات
بما أن حمولة الخلية الشمسية يتم ضبطها على أساس جهد التحميل ، ولكن يجب أن يكون جهد الخرج المنظم ثابتًا تقريبًا ، فإنه يتطلب محول DC-DC لضبط اختلاف الجهد ، وبالتالي يمكن للحمل على الخلية الشمسية. في حالة وجود نظام كهروضوئي ، من الممكن جداً بالنسبة لنطاق الجهد لجهد الحمل الأمثل للخلية الشمسية أن يتحرك حول فولطية المركب المراد شحنه. وبالتالي ، يمكن أن يكون جهد الدخل لمحول DC-DC أكبر وأصغر من جهد الخرج. لتلبية هذا المطلب ، فإنه يتطلب طوبولوجيا محول ترضي هذه الميزة ، مثل المحول العكسي ، المحول المقسم المحول الأعلى (محول UC ، محول SEPIC ، العاكس المزدوج).

الاجتياح الحالي
يستخدم أسلوب المسح الحالي شكل موجة كنس لتيار مصفوفة كهروضوئية ، بحيث يتم الحصول على الخصائص IV للصفيف الكهروضوئي ويتم تحديثها على فترات زمنية محددة. ويمكن عندئذ حساب الجهد الأقصى لنقطة الطاقة من المنحنى المميز في الفترات الزمنية نفسها.

الجهد المستمر
يستخدم المصطلح “جهد ثابت” في تتبع MPP لوصف تقنيات مختلفة من قبل مؤلفين مختلفين ، حيث يتم تنظيم جهد الخرج إلى قيمة ثابتة تحت كل الظروف وحيث يتم تنظيم جهد الخرج بناءً على نسبة ثابتة إلى قياس الدائرة المفتوحة الجهد (المركبات العضوية المتطايرة). يشار إلى الأسلوب الأخير في المقابل على أنه طريقة “الجهد المفتوح” من قبل بعض المؤلفين. إذا كان جهد الخرج ثابتًا ، فلا توجد محاولة لتتبع الحد الأقصى من الطاقة ، لذلك لا يمثل الحد الأقصى لتقنية تتبع نقطة القوة بالمعنى الدقيق ، على الرغم من أنه يتمتع ببعض المزايا في الحالات التي يميل فيها فشل تتبع MPP إلى الفشل ، وبالتالي يتم استخدامه أحيانًا لإكمال طريقة MPPT في تلك الحالات.

في طريقة MPPT “الفولطية الثابتة” (المعروفة أيضًا باسم “طريقة الجهد المفتوح”) ، يتم إيقاف الطاقة التي يتم تسليمها للحمول ويتم قياس جهد الدائرة المفتوحة بتيار صفر. ثم تستأنف وحدة التحكم التشغيل بالجهد المتحكم به بنسبة ثابتة ، مثل 0.76 ، من VOC ذات الدائرة المفتوحة. عادة ما تكون هذه القيمة التي تم تحديدها لتكون نقطة القوة القصوى ، إما تجريبيا أو على أساس النمذجة ، لظروف التشغيل المتوقعة.وبالتالي يتم الاحتفاظ بنقطة التشغيل للمصفوفة الكهروضوئية بالقرب من MPP من خلال تنظيم جهد المصفوفة ومطابقته بالجهد المرجعي الثابت Vref = kVOC. يمكن أيضًا اختيار قيمة Vref لإعطاء أداء مثالي مقارنة بالعوامل الأخرى بالإضافة إلى MPP ، لكن الفكرة المركزية في هذه التقنية هي أن Vref يتم تحديده كنسبة إلى VOC.

واحد من التقريبات المتأصلة في طريقة نسبة “الجهد المستمر” هو أن نسبة MPP إلى VOC تكون ثابتة تقريبًا ، لذا فهي تترك مجالًا لمزيد من التحسين المحتمل.

مقارنة بين الأساليب
يعتبر كل من الاضطراب والمراقبة ، والتوصيل التدريجي ، أمثلة على طرق “تسلق التلال” التي يمكن أن تجد الحد الأقصى المحلي لمنحنى الطاقة لحالة التشغيل الخاصة بالصفيف الكهروضوئي ، وبالتالي توفر نقطة قوة حقيقية قصوى.

تتطلب عملية الضجيج والمراقبة إخراج طاقة متذبذبة حول نقطة الطاقة القصوى حتى في ظل حالة الإشعاع الثابتة.

تتميز طريقة التوصيل التراكمي بميزة أكثر من الضجيج ومراقبة (P & amp؛ O) ، حيث يمكنها تحديد نقطة القوة القصوى دون التذبذب حول هذه القيمة. يمكن أن تؤدي إلى أقصى قدر من تتبع نقطة الطاقة في ظل ظروف تشعيع متغيرة بسرعة مع دقة أعلى من الضجة ومراقبة طريقة. ومع ذلك ، فإن طريقة التوصيل التدريجي يمكن أن تنتج تقلبات (عن غير قصد) ويمكن أن تؤدي بطريقة متقطعة في ظروف جوية سريعة التغير. يتم تقليل تردد أخذ العينات بسبب التعقيد الأعلى للخوارزمية مقارنةً بالطريقة P & amp؛ O.

في طريقة نسبة الجهد المستمر (أو “الجهد المفتوح”) ، يجب ضبط التيار من الصفيف الكهروضوئي على صفر لحظيًا لقياس جهد الدائرة المفتوحة ثم بعد ذلك يتم ضبطه على نسبة محددة مسبقًا من الجهد المقاس ، عادةً حوالي 76٪. قد يتم إهدار الطاقة خلال الوقت الذي يتم فيه تعيين التيار إلى الصفر. تقريب 76٪ لأن نسبة MPP / VOC ليست دقيقة بالضرورة. على الرغم من أن التطبيق بسيط ومنخفض التكلفة ، إلا أن الانقطاعات تقلل من كفاءة المجموعة ولا تضمن العثور على الحد الأقصى الفعلي للطاقة. ومع ذلك ، قد تصل كفاءات بعض الأنظمة إلى أكثر من 95٪.

وضع MPPT
المحولات الشمسية التقليدية تؤدي MPPT للمجموعة PV بأكمله (اقتران وحدة) ككل. في مثل هذه الأنظمة ، يتدفق التيار نفسه ، الذي يمليه العاكس ، عبر جميع الوحدات في السلسلة (السلسلة). لأن الوحدات المختلفة لها منحنيات IV مختلفة و MPPs مختلفة (بسبب التسامح في التصنيع ، التظليل الجزئي ، إلخ) هذه البنية تعني أن بعض الوحدات ستعمل تحت MPP ، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة.

تقوم بعض الشركات (انظر مُحسِّن الطاقة) بوضع الحد الأقصى من تعقب نقاط الطاقة في الوحدات الفردية ، مما يسمح لكل منها بالعمل بأقصى كفاءة بالرغم من التظليل غير المتساوي ، أو التلوّث ، أو عدم التوافق الكهربائي.

تقترح البيانات وجود عاكس واحد مع MPPT واحد لمشروع يحتوي على وحدات تواجه الشرق والغرب لا يمثل أي عيوب بالمقارنة مع وجود اثنين من العاكسون أو واحد العاكس مع أكثر من MPPT.

عملية مع البطاريات
في الليل ، قد يستخدم النظام الكهروضوئي خارج الشبكة البطاريات لتزويد الأحمال. على الرغم من أن فولتية البطارية المشحونة بالكامل قد تكون قريبة من الحد الأقصى لجهد نقطة الجهد الكهروضوئية ، فمن غير المرجح أن يكون ذلك صحيحًا عند شروق الشمس عندما يتم تفريغ البطارية جزئيًا. قد يبدأ الشحن بجهد كبير أقل من الجهد الكهربي للوحة الكهروضوئية ، ويمكن لـ MPPT حل هذا الخطأ.

عندما تكون البطاريات الموجودة في نظام خارج الشبكة مشحونة بالكامل ويتجاوز الإنتاج الكهروضوئي الحمولات المحلية ، لن تتمكن MPPT بعد الآن من تشغيل اللوحة عند أقصى نقطة للطاقة حيث أن الطاقة الزائدة لا تحتوي على حمولة لاستيعابها. يجب أن تقوم MPPT بعد ذلك بنقل نقطة تشغيل لوحة PV بعيداً عن نقطة الطاقة القصوى حتى يتطابق الإنتاج تمامًا مع الطلب. (النهج البديل الذي يشيع استخدامه في المركبات الفضائية هو تحويل الطاقة الكهروضوئية الفائضة إلى حمل مقاوم ، مما يسمح للوحة أن تعمل باستمرار في نقطة ذروة الطاقة الخاصة بها).

في النظام الكهروضوئي المرتبط بالشبكة ، سيتم إرسال جميع الطاقة المولدة من وحدات الطاقة الشمسية إلى الشبكة. لذلك ، فإن MPPT في نظام PV متصل بالشبكة سيحاول دائمًا تشغيل الوحدات الكهروضوئية في أقصى نقطة للطاقة.