태양광가로등 컨트롤러 MPPT와 PWM방식의 차이.

[TDMallN]

기존 저희회사 일체형태양광 가로등을 비교하여 설명하겠습니다.

배터리는 리튬이온 배터리를 적용하였습니다.

먼저 MPPT(Maximum Power Point Tracking)입니다.

태양광 컨터롤러들은 항시 태양광패널에서 생성되는 전압을 다시 배터리의 충전전압으로 변경시킵니다. 예를 들면 12V의 배터리를 충전하기 위해서는 정격전압이 약17~18V의 전압이 생성되는 태양광패널(전지판)이 필요합니다. 패널에서 나오는 전압을 컨트롤러를 통하지 않고 테스트기를 사용하여 전압(개방전압[Open-Circuit Voltage]-태양광패널에 아무것도 연결되지 않은 상태) 측정을 하면 약 21V 의 전압이 측정됩니다. 하지만 컨트롤러를 통하여 배터리로 가는 전압은 배터리의 만충전압에 맞춰집니다. 예를들면 리튬이온전지는 1셀당 3.7V의 전압입니다. 이것을 3셀 직렬로 연결한다면 11.1V입니다.

이를 충전하기 위해서는 약12V~13V의 전압이 필요합니다.

배터리가 충전상태일 경우에는 충전전압이 변경됩니다. 이 때 전압을 최대전압(Voltage At Pmax) 과 가장 근접한, 또는 가장 효율적인 전압을 찾아 충전전압으로 맞춰주는 방식이 MPPT방식 입니다.

ex) 18V 65W 단결정패널(맨위사진)이 있습니다.

보통은 18V의 태양광패널에서 컨트롤러를 통하여 배터리 쪽으로 흐른다면 약12V~13V로 전압이 내려갑니다. 이때 전압이 12~13으로 떨어지는게 아니라, 최고점 상태의 전압을 컨트롤러에서 찾아내는 방식이 MPPT방식입니다.

사진(1)에서 보는것과 같이 12V~13V사이의 전압이 아닌 최고19V까지의 전압이 유지됩니다. 그래서 평균 19V / 3.65 = 약 69.35W 의 시간당 전력을 배터리로 보냅니다. 태양광패널의 사양인 65W보다 좀 더 많은 전력을 보내게 됩니다.

아래 사진은 MPPT 컨트롤러를 사용하여 가로등램프를 작동시키는 환경입니다. 중간에 보이는 파라미터는 PV에서 컨트롤러로 보내지는 측정 치수 입니다. 보통 PWM컨트롤러는 18.92V를 잡는게 아니라 (2)번 사진처럼 충전전압으로 잡힙니다. 보통 12V정도입니다. 여기서 만약 가짜 MPPT를 사용하신다면 배터리 BMS나 셀을 아작낼 수 있습니다. 충전전압을 18V 상태로 배터리로 보내면 당연히 문제가 됩니다. (사진1)의 맨 위쪽에 보이는 파라미터가 배터리 잔량과 전압을 체크하는 장치입니다. 자세히 보시면 10.9V를 가르킵니다. 이것은 전력량만 높게 배터리로 보내지고 전압은 충전 전압으로 정상적으로 보내지고 있다는 겁니다.

저렴한 건 이유가 있습니다. 제대로 작동하는 MPPT 컨트롤러를 사용하시길 바랍니다.

MPPT 컨트롤러 파라미터 (사진1)

이와는 다르게 PWM(Pulse With Modulation)방식은 태양광패널에서 발생되는 전압은 배터리의 충전전압으로 변경되어 11~13V까지의 전압으로 내려갑니다.

ex) 18V 65W --> 배터리충전시 13V로 변경 --> 전류값은 기존 18V에 대한 값.

12.26V (사진2의 현 충전전압) * (최대전류값) 3.65A = 44.75W 의 양을 시간당 생산합니다.

(사진의 2.85A는 오후 4시정도에 사진을 찍어서 최대치가 아닐때 입니다.)

(기존 태양광패널의 표기상에 18V 65W = 3.65A 입니다.)

이 처럼 PV패널 용량의 수치상 65W를 만들어 내진 못합니다.

충전 전압이 바뀌어도 최대치 전류값(3.65A)는 변함이 없기 때문에 이런 수치가 나오는것입니다.

PWM 컨터롤러 측정 파라미터(사진2)

같은 용량의 태양광패널(전지판)일 지라도 컨트롤러의 방식 때문에

PWM방식은 시간당 44.75W / MPPT방식은 69.35W...많은 차이가 아니라고 하지만 많은 차이입니다...

특히 우리나라 같이 일조량이 적은곳은 조금이라도 많은 전기를 만들어 배터리에 공급해주는쪽이 좋을듯 합니다... 하지만 가격차이가 좀 있다는것이.......

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