ردیابی نقطه حداکثر توان

ردیابی نقطه حداکثر توان ( به انگلیسی: Maximum power point tracking ( MPPT ) ) یک روش برای به حداکثر رساندن توان خروجی توربین های بادی و سیستم های فتوولتائیک ( PV ) است. سیستم های فتوولتاییک به صورت های گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. در معمول ترین کاربرد، توانی که توسط پنل های خورشیدی تولید می شود توسط اینورتر آفتابی به جریان متناوب تبدیل شده و مستقیماً به شبکهٔ برق سراسری وصل می شود. در مدل دوم، بخشی از توان خروجی اینورتر به شبکهٔ برق و بخشی از آن به بانک باتری منتقل می شود. در روش سوم هیچ توانی به شبکه برق منتقل نمی شود و توان تولیدی پنل ها توسط یک اینورتر با قابلیت mppt، به بانک باتری منتقل می شود.
این مقاله در مورد نحوهٔ عملکرد و کاربردهای mppt در سیستم های برق خورشیدی است. در سلول های خورشیدی یک رابطهٔ پیچیده بین دما و مقاومت کل وجود دارد که موجب به وجود آمدن راندمان غیر خطی می شود. وظیفه mppt اینست که از خروجی پنل های خورشیدی نمونه برداری کرده و مقدار جریان و ولتاژ پنل ها را برای انتقال حداکثر توان در شرایط مختلف محیطی، تنظیم کند. در واقع وظیفهٔ آن این است که مقدار عرضه و تقاضا را در هر لحظه برابر نگه دارد. المان های mppt درون مبدل توان الکتریکی ( converter ) قرار دارند. این مبدل ها وظیفه تبدیل ولتاژ و جریان، فیلتر کردن، رگوله کردن و… را به منظور راه اندازی موتورها، شارژ بانک باتری و غیره را بر عهده دارند.
• اینورترها، برق DC تولیدی پنل ها را به برق AC تبدیل می کنند که ممکن است خود به سیستم mppt نیز مجهز یاشند.
• نقطهٔ ماکزیمم توان عبارت است از حاصلضرب ولتاژ نقطه ماکزیمم ولتاژ ( Vmpp ) در جریان نقطه ماکزیمم توان ( Impp ) .
در شرایط مختلف کاری سلول های خورشیدی ( مثلاً طلوع آفتاب، نیمروز، غروب آفتاب ) ، پنل ها، توان لحظه ای مشخصی دارند که عبارت است از ولتاژ پنل ها ضربدر جریان دهی پنل ها. حال اگر ولتاژ را بر جریان تقسیم کنیم، مقاومت داخلی پنل ها در آن لحظه و به ازای مقدار مشخص تابش خورشید بدست می آید. طبق قوانین اولیه مداری، برای انتقال حداکثر توان به بار باید مقاومت بار با مقاومت سایر قسمت های مدار برابر باشد ( RL=Rth ) . به دلیل اینکه آفتاب در طول روز حرکت می کند، شدت تابش متغیر بوده و مقدار جریان دهی و ولتاژ پنل ها نیز متغیر خواهد بود. در اینجا سیستم mppt وارد عمل شده و با برابر نگه داشتن مقاومت داخلی پنل ها با مقاومت بار، سبب آن می شود که در طول روز حداکثر توان به بار منتقل شود. از آنجایی که مقاومت بار ثابت است و تغییر نمی کند ( مثلاً یک لامپ ) لذا mppt با تغییر مقدار ولتاژ و جریان پنل ها، تطبیق امپدانس را انجام می دهد. واضح است که اگر مقاومت بار تغییر کند ( مثلاً یک لامپ به همراه یک شارژر موبایل ) ، در اینصورت نیز مقادیر جریان و ولتاژ پنل ها توسط mppt تغییر می یابد. همان طور که در شکل رو به رو مشاهده می شود، با افزایش شدت تابش نور آفتاب، در یک ولتاژ ثابت، میزان جریان دهی سلول ها نیز افزایش می یابد. یک مصرف کننده با مقدار مقاومت R=V/I، باید بتواند "حداکثر توان" را از پنل ها دریافت کند یا به عبارت دیگر باید توان دریافتی بار برابر با نقطه توان ماکزیمم پنل ها در آن لحظه باشد ( زانو منحنی در شکل ) که در این صورت باید مقاومت داخلی پنل ها با مقاومت بار برابر باشد. مقاومت داخلی پنل ها یک پارامتر متغیر است و به عواملی چون میزان تابش آفتاب و دمای پنل ها وابسته است. اگر این مقاومت بیشتر یا کمتر از مقاومت بار باشد، میزان توان انتقالی به بار حداکثر نخواهد بود و به عبارت دیگر بهره پنل ها کم می شود. ردیاب های نقطه ماکزیمم توان، روش های گوناگونی را بکار می گیرند تا بتوانند نقطه حداکثر توان را پیدا کرده و بازده سلول های خورشیدی را در مقدار حداکثر نگه دارند.