Πληροφορίες ελεγκτών φόρτισης

Ένα Φ/Β πάνελ μετατρέπει το ηλιακό φως σε συνεχές ρεύμα. Έτσι, το ρεύμα από το Φ/Β πάνελ θα μπορούσε να τροφοδοτηθεί απευθείας στην μπαταρία, η οποία επίσης αποθηκεύει την ηλεκτρική ενέργεια ως συνεχές ρεύμα, το οποίο με τη σειρά του θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εξυπηρέτηση των καταναλωτών DC.

Ωστόσο, η τάση των φωτοβολταϊκών είναι υψηλότερη από την τάση μιας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας και ως εκ τούτου μπορεί να καταστρέψει μια μπαταρία όταν φορτιστεί απευθείας. Επιπλέον, μια βαθιά εκφόρτιση της μπαταρίας μπορεί να μειώσει σημαντικά την αντοχή της όταν τα φορτία της χρησιμοποιούνται υπερβολικά. Ο ρυθμιστής φόρτισης προστατεύει την μπαταρία από την βαθιά εκφόρτιση, υπερφόρτωση και βραχυκυκλώματα. Επεκτείνει σημαντικά την ανθεκτικότητα των μπαταριών και θα πρέπει να εφαρμόζεται καταρχήν με αυτοσυντηρούμενα ηλιακά συστήματα.

Τύποι ρυθμιστών φόρτισης

Σειριακοί ρυθμιστές φόρτισης

Όταν φτάσει στο τέλος της τάσης φόρτισης, ένας σειριακός ρυθμιστής διακόπτει την τροφοδοσία της μονάδας χρησιμοποιώντας ρελέ ή αγωγό ισχύος και την ενεργοποιεί ξανά μετά από μια καθορισμένη πτώση τάσης. Απενεργοποιεί την περαιτέρω ροή ρεύματος στις μπαταρίες όταν είναι γεμάτες.

Ρυθμιστές φόρτισης διακλάδωσης

Ένας ρυθμιστής διακλάδωσης μειώνει συνεχώς την ισχύ της μονάδας όταν φτάσει στο τέλος της τάσης φόρτισης. Επειδή όμως η μονάδα συνεχίζει να παράγει ρεύμα, το περιττό μέρος της ισχύος της μονάδας χρησιμοποιείται ως ρεύμα βραχυκυκλώματος χωρίς κανένα πρόβλημα. Αυτή η μέθοδος είναι ιδανική για την μπαταρία καθώς η φόρτιση είναι ασφαλής και γρήγορη.

Ρυθμιστές φόρτισης MPPT

Οι ρυθμιστές φόρτισης MPPT κάνουν τα Φ/Β πάνελ να λειτουργούν στη βέλτιστη τάση εξόδου ισχύος. Το ρεύμα ρυθμίζεται από την τάση της μπαταρίας, επομένως κάνουν το σύστημα να δέχεται υψηλές τάσεις εισόδου από την ηλιακή συστοιχία. Η παραγόμενη ισχύς μπορεί να χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά.

Τι σημαίνει PWM;

Το Pulse Wide Modulation είναι ένας ειδικός αλγόριθμος φόρτισης που χρησιμοποιείται στους περισσότερους Ρυθμιστές φόρτισης φόρτισης αλλά και σε άλλες ηλεκτρικές συσκευές. Είναι το πιο αποτελεσματικό μέσο για την επίτευξη σταθερής φόρτισης της μπαταρίας με εναλλαγή των συσκευών ισχύος του ελεγκτή ηλιακού συστήματος. Όταν μια τάση μπαταρίας φτάσει στο σημείο ρύθμισης ρύθμισης, ο αλγόριθμος PMW μειώνει το ρεύμα φόρτισης για να αποφευχθεί η θέρμανση και η εκτόνωση αερίου της μπαταρίας. Το αποτέλεσμα είναι υψηλότερη απόδοση φόρτισης, γρήγορη επαναφόρτιση και υγιής μπαταρία σε πλήρη χωρητικότητα.

Η επιλογή του κατάλληλου ελεγκτή ηλιακής φόρτισης εξαρτάται από τρεις παράγοντες:

  • Ρεύμα (Α)
  • Ρεύμα φορτίου (Α) και
  • Τάση (V).

Αυτοί οι παράγοντες προκαθορίζονται από τα συστατικά που θα εφαρμοστούν.

Ρεύμα και ρεύμα φορτίου

Ο ρυθμιστής φόρτισης πρέπει να μπορεί να απορροφά το μέγιστο ρεύμα που ρέει στο σύστημα. Επομένως, πρέπει πρώτα να ελέγξετε ποιο ρεύμα ρέει με τη μονάδα (Ρεύμα) και ποιο ρεύμα ρέει με τον καταναλωτή (ρεύμα φορτίου). Ο επιλεγμένος ρυθμιστής φόρτισης θα πρέπει σε κάθε περίπτωση να καλύπτει τα αναμενόμενα ρεύματα ενώ τα πιθανά ρεύματα του ρυθμιστή φόρτισης δεν πρέπει να γίνεται υπέρβαση.

Τάση

Συχνά χρησιμοποιούνται 12 συστήματα VDC, τόσο από την πλευρά του καταναλωτή (ρεύμα φορτίου) όσο και από την πλευρά της μπαταρίας. Ωστόσο, είναι επίσης δυνατή η χρήση συστημάτων μπαταριών με 24 VDC και 48 VDC. Τα δεδομένα της μονάδας, το ρεύμα φορτίου και η τάση καθορίζονται από τον κατασκευαστή.

Βασικά, οι Ρυθμιστές φόρτισης διακρίνονται μεταξύ ελεγκτών διακλάδωσης, ελεγκτών φόρτισης σειράς και ελεγκτών φόρτισης με λειτουργία MPPT.

Η τάση φορτίου με τους Ρυθμιστές φόρτισης διακλάδωσης και φόρτισης σειράς καθορίζεται από την μπαταρία. Επιλέξτε έναν ελεγκτή διακλάδωσης ή σειράς όταν το ρεύμα της μπαταρίας είναι υψηλότερο από το ρεύμα της μονάδας. Οι Ρυθμιστές φόρτισης φόρτισης με λειτουργία MPPT (Maximum Power Point Tracking) προσαρμόζονται ανά πάσα στιγμή στη μέγιστη τάση της μονάδας, μειώνοντας τις υψηλότερες τάσεις στην τάση που απαιτείται για την μπαταρία. Έτσι διασφαλίζουν ότι η τρέχουσα απόδοση είναι υψηλότερη. Επιλέξτε έναν έλεγχο φόρτισης με MPPT όταν το ρεύμα της μπαταρίας είναι χαμηλότερο από το ρεύμα της μονάδας.

Επιπλέον, η χρήση πολύ υψηλότερης τάσης DC στην πλευρά εισόδου επιτρέπει τη χρήση λεπτότερου καλωδίου, μειώνοντας το κόστος του καλωδίου και διευκολύνοντας την εγκατάσταση. Ειδικά όταν χρησιμοποιείται σε ψυχρότερες περιοχές ή όταν η απόσταση από την ηλιακή μονάδα έως την μπαταρία είναι μεγάλη (μακριά καλώδια), ο ρυθμιστήςMPPT εξασφαλίζει υψηλότερες αποδόσεις ρεύματος. Οι μικρές συσκευές παρέχονται συχνά με 5 VDC μέσω βύσματος USB. Τα συστήματα Pico καθώς και ορισμένοι Ρυθμιστές φόρτισης φόρτισης ή μετατροπείς παρέχουν εξόδους USB, όχι για μετάδοση δεδομένων αλλά για τροφοδοσία 5 VDC. Αυτές οι έξοδοι USB μπορούν να φορτίζουν κινητά τηλέφωνα και μπαταρίες ή να παρέχουν μικροσκοπικά φορτία όπως λαμπτήρες, ραδιόφωνο, συσκευές αναπαραγωγής MP3.

Πώς λειτουργούν οι Ρυθμιστές φόρτισης φόρτισης PWM και MPPT;

Ρυθμιστές φόρτισης PWM

Ένας ρυθμιστήςPWM συνδέει μια ηλιακή μονάδα με μια μπαταρία, το ρεύμα ρέει στη συνέχεια μέσω του ελεγκτή προς την μπαταρία. Η τάση της μονάδας σχεδόν μειώνεται στην τάση της μπαταρίας. Βασικά δεν συμβαίνει τίποτα άλλο από το παραπάνω παράδειγμα όταν συνδέουμε μια ηλιακή μονάδα απευθείας σε μια μπαταρία 12 V. Όταν όμως η μπαταρία γεμίσει (φθάνει η τάση απορρόφησης), ο ηλιακός ρυθμιστής αρχίζει να λειτουργεί. Διαχωρίζει τη μονάδα και την μπαταρία μεταξύ τους και όταν η τάση της μπαταρίας πέσει μερικά millivolt, η ηλιακή μονάδα ενεργοποιείται ξανά. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Αυτή η λειτουργία ελέγχου ονομάζεται διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM). Οι ηλιακές μονάδες παρέχουν ένα συγκεκριμένο ρεύμα ανάλογα με το ηλιακό φως. Αυτό το ρεύμα είναι ανεξάρτητο από την τάση της μονάδας. Κατά συνέπεια, το ίδιο ρεύμα ρέει στα 18 V ή 13 V. Ωστόσο, η μονάδα παρέχει ισχύ (μετρούμενη σε watt). Η ισχύς είναι το γινόμενο της τάσης και του ρεύματος. Όποιος έδωσε προσοχή στη φυσική εκείνη την εποχή γνωρίζει ότι είναι δυνατός ο υπολογισμός της ηλεκτρικής ισχύος απλά πολλαπλασιάζοντας την τάση και το ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, η ισχύς στα 18 V είναι μεγαλύτερη από ό,τι στα 13 V εάν χρησιμοποιείται το ίδιο ρεύμα ως βάση.

Ρυθμιστές φόρτισης MPPT

MPPT = Multi Power Point Tracking στα Αγγλικά. Ένας ρυθμιστήςMPPT σαρώνει την καμπύλη ισχύος της φωτοβολταϊκού πάνελ και βρίσκει το υψηλότερο σημείο ισχύος. Συνήθως μια μονάδα παρέχει τη μέγιστη ισχύ σε τάση 16-18V. Στη συνέχεια, η ισχύς της μονάδας μετατρέπεται στην τάση της μπαταρίας, όπως ένας μετατροπέας τάσης που μετατρέπει τα 12V σε 230V ή τα 24V σε 12V. Αυτή η μέθοδος είναι τόσο αποτελεσματική που παρά τις απώλειες στον ρυθμιστή, πολύ περισσότερη ισχύς μεταφέρεται στην μπαταρία μέσω της μετατροπής τάσης από ότι με έναν ρυθμιστή PWM. Ακολουθεί ένα σύντομο παράδειγμα: 100 Wp φέρνουν (υποδειγματικά!) στον ήλιο 18 V και 5 A (αντιστοιχούν σε 90 W). Με έναν ρυθμιστή PWM μπορείτε να φορτίσετε μια μπαταρία 13,5 V με ρεύμα φόρτισης 5 A. Που αντιστοιχεί σε ισχύ 67,5 W (ακριβώς στα 13,5 V). Με ρυθμιστή MPPT τα 5 A και 18 V μετατρέπονται σε τάση μπαταρίας και στα 13,5 V ρέουν 6,66 A (90W).