Solar Charge Controller: Panduan Definitif

//Solar Charge Controller: Panduan Definitif

Solar Charge Controller: Panduan Definitif

Solar Charge Controller: Panduan Definitif

Bab 1: Apa itu pengontrol muatan solar?

Pengontrol pengisian daya surya, atau pengatur pengisian daya surya, adalah instrumen penting di hampir semua sistem tenaga surya yang menggunakan baterai sebagai solusi penyimpanan energi kimia. Ini digunakan secara mandiri atau sistem tenaga surya hibrida tetapi tidak digunakan dalam sistem yang diikat dengan jaringan lurus, yang tidak memiliki baterai isi ulang.

sistem tenaga surya yang berdiri sendiri

Sistem tenaga surya yang berdiri sendiri

Dua fungsi dasarnya sangat sederhana:

  1. Mencegah baterai dari pengisian daya yang berlebihan
  2. Menghalangi aliran arus balik.

Pengisian yang berlebihan dapat menyebabkan baterai menjadi terlalu panas, atau, dalam kemungkinan yang ekstrim, kebakaran. Baterai yang dibanjiri siklus jauh yang berlebihan juga bisa mengeluarkan gas hidrogen, yang eksplosif. Terlebih lagi, pengisian daya yang berlebihan akan dengan cepat merusak baterai, sehingga memperpendek umurnya secara dramatis.

Baterai asam timbal yang terbakar

Baterai asam timbal yang terbakar

Pengontrol pengisian daya surya dapat menghalangi aliran arus balik dari baterai ke panel surya di malam hari ketika tegangan panel surya lebih rendah daripada baterai.

Selain itu, pengontrol pengisian daya surya memiliki fitur opsional lainnya, seperti sensor & kompensasi suhu baterai, Pemutus tegangan rendah (LVD), Kontrol beban (senja hingga fajar), Layar, pemantauan jarak jauh, dan kontrol beban pengalihan.

Mari selami artikel ini untuk memeriksa fungsi & fitur ini satu per satu.

SEPERTI ARTIKEL INI? KLIK DI SINI UNTUK MENCARI INI

Bab 2: Mengisi daya baterai: Pengisian daya multi-tahap

Kembali ke Indeks

Tapi sebelum kita terjun langsung ke Bab 3: Fungsi dan fitur pengontrol muatan solar, lebih baik kita melihat informasi yang diperlukan tentang pengisian baterai.

Jika Anda sudah cukup akrab dengan informasi ini, Anda bisa langsung ke bab 3 dari sini.

Tuang air ke dalam gelas

Tuang air ke dalam cangkir

2.1 Penafsiran singkat

Bayangkan menuangkan air ke dalam cangkir - pada awalnya, Anda akan menuangkan lebih cepat; ketika cangkir hampir penuh, aliran air melambat sehingga air tidak akan meluap dari cangkir. Sebaliknya, jika Anda terus menuangkan air dengan kecepatan yang lebih cepat, sulit bagi Anda untuk menghentikan aliran air di akhir, dan air akan meluap dari cawan itu.

Mengisi daya baterai surya

Mengisi daya baterai surya

Teori yang sama berlaku untuk mengisi daya baterai:

  • Ketika baterai lemah, pengontrol pengisian daya memberikan banyak energi untuk pengisian cepat
  • Ketika baterai hampir penuh, ia memperlambat pengisi daya dengan mengatur voltase dan arusnya.
  • Ketika baterai sudah penuh, ia hanya mengirimkan sedikit daya untuk menjaga muatan penuh.

Inilah yang disebut pengisian multi-tahap.

2.2 Contoh: Tahapan 3-4

Tetapkan Poin:

Untuk memastikan Anda dapat dengan mudah memahami konten berikut, yang merujuk pada contoh pengisian daya multi-tahap (Tahapan 3-4), mari kita jelaskan dulu jargon “set point”.

Secara singkat,

pengontrol pengisian daya surya diatur untuk mengubah laju pengisian pada voltase tertentu, yang disebut titik setel.

Setel poin biasanya dikompensasi suhu, dan kami akan membahas topik ini setelah contoh pengisian multi-tahap.

Sekarang, mari kita telusuri contoh secara rinci

Berikut ini adalah contoh dari MorningStar, yang memiliki tahap pengisian daya 4.

Tahap pengisian daya MorningStar 4

Sumber: MorningStar, 4 tahapan pengisian daya

2.2.1 Stage 1: Muatan Massal

Pada tahap ini, bank baterai rendah, dan tegangannya lebih rendah dari titik setel tegangan penyerapan. Jadi, pengontrol pengisian daya surya akan mengirimkan sebanyak mungkin energi matahari yang tersedia ke bank baterai untuk diisi ulang.

2.2.2 Stage 2: Biaya Penyerapan

Ketika tegangannya mencapai titik setel tegangan serap, tegangan output dari pengontrol muatan matahari akan mempertahankan nilai yang relatif konstan. Input tegangan stabil mencegah bank baterai dari pemanasan berlebihan dan penyerangan dgn gas beracun yang berlebihan. Umumnya, bank baterai dapat terisi penuh pada tahap ini.

2.2.3 Stage 3: Mengambang biaya

Seperti yang kita ketahui, bank baterai terisi penuh pada tahap penyerapan, dan baterai yang terisi penuh tidak dapat mengubah energi surya menjadi energi kimia lagi. Daya lebih lanjut dari pengontrol muatan hanya akan diubah menjadi pemanas dan gas beracun, karena pengisian daya yang berlebihan.

Trickle from tap

Trickle from tap

Tahap float dirancang untuk mencegah bank baterai dari pengisian berlebih jangka panjang. Pada tahap ini, pengontrol pengisian daya akan mengurangi tegangan pengisian dan menghasilkan daya yang sangat kecil, seperti tetesan, untuk menjaga bank baterai dan mencegah pemanasan dan penyerangan gas lebih lanjut.

2.2.4 Stage 4: Biaya penyetaraan

Biaya penyetaraan menggunakan tegangan yang lebih tinggi daripada pengisian daya serap, sehingga dapat meratakan semua sel di bank baterai. Seperti kita ketahui, baterai dalam seri atau / dan paralel merupakan bank baterai. Jika beberapa sel di bank baterai tidak terisi penuh, tahap ini akan membuat semuanya terisi penuh dan menyelesaikan semua reaksi kimia baterai.

Air mendidih

Air mendidih

Karena ini mengikuti tahap 3 (ketika bank baterai terisi penuh), ketika kita menaikkan tegangan dan mengirimkan lebih banyak daya ke baterai, elektrolitnya akan terlihat seperti mendidih. Pada kenyataannya, itu tidak panas; itu adalah hidrogen yang dihasilkan dari elektrolit, menghasilkan banyak gelembung. Gelembung ini mengaduk elektrolit.

Mengaduk elektrolit secara teratur dengan cara ini sangat penting untuk bank baterai yang banjir.

Kita dapat menganggapnya sebagai harga berlebih secara berkala, tetapi bermanfaat (kadang-kadang penting) untuk baterai tertentu, seperti baterai yang dibanjiri dan bukan baterai yang disegel, seperti AGM dan Gel.

Biasanya Anda dapat menemukan dalam spesifikasi baterai berapa lama biaya pemerataan akan bertahan, dan kemudian mengatur parameter pada pengontrol pengisian daya.

2.3 Mengapa bank baterai kebanjiran perlu disamakan

Singkatnya,

untuk mencegah sulfasi baterai timbal-asam.

reaksi kimia pemakaian

Reaksi kimia pemakaian

Reaksi kimia pemakaian baterai menghasilkan kristal sulfat timbal lunak, yang biasanya melekat pada permukaan pelat. Jika baterai terus bekerja dalam kondisi seperti ini, seiring waktu berlalu, kristal sulfat lunak akan berlipat ganda dan menjadi semakin sulit, menjadikannya sangat sulit untuk dikonversi kembali menjadi yang lunak, atau bahkan lebih jauh lagi mengaktifkan bahan yang merupakan bagian dari elektrolit.

Sulfasi baterai timbal-asam adalah momok kegagalan baterai. Masalah ini biasa terjadi pada bank baterai jangka panjang yang kekurangan biaya.

Jika terisi penuh, kristal sulfat lunak dapat dikonversi kembali menjadi bahan aktif, tetapi baterai surya jarang diisi penuh, terutama dalam sistem PV surya yang tidak dirancang dengan baik, di mana panel surya terlalu kecil atau bank baterai terlalu besar .

Sulfasi baterai timbal-asam

Sulfasi baterai timbal-asam

Hanya biaya berlebih secara berkala pada tegangan tinggi yang dapat mengatasi masalah ini; yaitu, pemerataan pengisian, yang bekerja pada tegangan tinggi, menghasilkan gelembung dan mengaduk elektrolit. Itu sebabnya tahap 4 sangat penting untuk bank baterai yang banjir. Dalam banyak sistem tenaga surya off-grid, kami biasanya menggunakan generator + charger untuk menyamakan baterai solar yang banjir secara berkala, sesuai dengan spesifikasi baterai.

2.4 Kontrol mengatur titik vs suhu

Karena titik setap penyerapan (tahap 2), titik set apung (tahap 3) dan titik set penyetaraan (tahap 4) semua dapat dikompensasi dengan suhu jika ada sensor suhu, kami ingin menyimpan beberapa kata untuk ini sedikit tema.

Pada beberapa pengontrol pengisian daya tingkat lanjut, titik setel pengisian multi-tahap berfluktuasi dengan suhu baterai. Ini disebut fitur "kompensasi suhu".

Pengontrol memiliki sensor suhu, dan ketika suhu baterai rendah, titik setel akan dinaikkan, dan sebaliknya - akan menyesuaikan sesuai setelah suhu semakin tinggi.

Probe sensor suhu

Probe sensor suhu

Beberapa pengontrol memiliki sensor suhu bawaan, sehingga harus dipasang di dekat baterai untuk mendeteksi suhu. Yang lain mungkin memiliki probe suhu yang harus dipasang ke baterai secara langsung; kabel akan menghubungkannya ke pengontrol untuk melaporkan suhu baterai.

Jika baterai Anda diterapkan pada situasi di mana fluktuasi suhu lebih besar dari 15 derajat Celcius setiap hari, lebih baik menggunakan pengontrol dengan kompensasi suhu.

2.5 Control mengatur poin vs jenis baterai

Ketika kita datang ke jenis baterai, artikel lain tentang baterai surya dianjurkan.

Sebagian besar sistem tenaga surya mengadopsi siklus dalam, baterai timbal-asam, yang di dalamnya terdapat tipe 2: tipe terendam dan tipe tersegel. Baterai yang dibanjiri asam timbal tidak hanya ekonomis, tetapi juga lazim di pasaran.

Berbagai jenis baterai solar

Berbagai jenis baterai solar

Jenis baterai juga memengaruhi desain titik setel untuk pengontrol pengisian daya surya; pengendali modern memiliki fitur untuk memungkinkan Anda memilih jenis baterai sebelum menghubungkan ke sistem tenaga surya.

2.6 Menentukan titik set yang ideal

Akhirnya, kita sampai pada teori tentang menentukan set point yang ideal. Terus terang, ini lebih tentang keseimbangan antara pengisian cepat dan pemeliharaan tetesan pengisian. Pengguna sistem tenaga surya harus mempertimbangkan berbagai faktor, seperti suhu sekitar, intensitas matahari, jenis baterai, dan bahkan muatan alat rumah.

Anda hanya perlu mengatasi faktor 1 atau 2 teratas; itu sudah cukup dalam banyak kasus.

SEPERTI ARTIKEL INI? KLIK DI SINI UNTUK MENCARI INI

Bab 3: Apa fungsi pengontrol muatan solar?

Kembali ke Indeks

3.1 Mencegah biaya terlalu tinggi

Ketika baterai terisi penuh, ia tidak dapat menyimpan lebih banyak energi matahari sebagai energi kimia. Tetapi jika daya terus diterapkan pada baterai yang terisi penuh pada tingkat tinggi, daya akan berubah menjadi panas dan gas, yang akan muncul sebagai baterai yang banjir dengan banyak gelembung dari elektrolit. Itu adalah gas hidrogen, yang dihasilkan dari reaksi kimia. Gas-gas ini berbahaya karena bersifat eksplosif. Pengisian yang berlebihan juga mempercepat penuaan baterai. Dan kemudian kita membutuhkan pengontrol muatan matahari.

Baterai rusak karena kelebihan biaya

Baterai rusak karena kelebihan biaya

Fungsi utama dari pengontrol muatan matahari adalah untuk mengatur tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel surya yang menuju baterai untuk mencegah baterai dari pengisian yang berlebihan dan menjamin baterai kondisi kerja yang aman dan umur yang lebih lama.

Ada jenis-jenis regulator 3:

1. Regulator saat ini

Regulator saat ini bertindak seperti sakelar. Ini hanya mengaktifkan atau menonaktifkan sirkuit untuk mengontrol aliran energi ke bank baterai, seperti pengisian daya tahap 1. Mereka biasanya disebut pengontrol shunt, yang tidak lagi digunakan karena teknologi mereka yang usang.

2. Modulasi lebar pulsa (PWM)

Kontroler shunt mematikan arus sepenuhnya, sementara kontroler PWM mengurangi arus secara bertahap. PWM lebih mirip dengan pengisian daya float tahap 3.

Kami akan melakukan diskusi mendalam tentang PWM dan MPPT ketika kami memulai topik: PWM VS MPPT mana yang lebih baik.

3. Regulator tegangan

Pengaturan tegangan umum. Pengontrol pengisian daya surya mengatur pengisian sebagai respons terhadap tegangan baterai. Cukup sederhana. Ketika tegangan baterai mencapai nilai tertentu, pengontrol melindungi baterai dari pengisian berlebih dengan mengurangi daya. Ketika tegangan baterai turun karena sejumlah besar konsumsi daya, controller akan memungkinkan pengisian daya massal lagi.

3.2 Memblokir arus balik

Fungsi utama kedua adalah untuk mencegah aliran arus balik.

Pada malam hari, atau kapan pun tidak ada sinar matahari, panel surya tidak memiliki daya untuk diubah menjadi listrik, dan, dalam sistem tenaga surya, tegangan bank baterai akan lebih tinggi daripada tegangan panel surya, karena kita semua tahu aliran listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah. Jadi, tanpa pengontrol biaya, listrik akan mengalir dari bank baterai ke panel surya, yang merupakan pemborosan daya, karena sistem tenaga surya mengambil upaya untuk mengumpulkan energi di siang hari tetapi menyia-nyiakannya di malam hari. Meskipun kerugiannya hanya sedikit sebanding dengan total energi yang dikumpulkan, itu tidak sulit untuk dipecahkan.

Memblokir Arus Balik di malam hari

Memblokir Arus Balik di malam hari

Kontroler solar charge dapat mengatasi masalah ini.

Sebagian besar pengontrol memungkinkan aliran hanya pergi dari panel surya ke bank baterai dengan merancang ke sirkuit semikonduktor, yang hanya melewatkan arus dalam satu arah.

Beberapa pengendali memiliki sakelar mekanis, yang juga disebut relai. Ketika relay mengklik dan mematikan, Anda akan mendengar bunyi berisik. Ketika tegangan panel surya lebih rendah daripada bank baterai, ia mendeteksi dan kemudian mematikan sirkuit, melepaskan panel surya dari bank baterai.

3.3 Kontrol beban

Beberapa pengendali muatan matahari dirancang dengan kontrol beban, memungkinkan Anda untuk menghubungkan beban DC, seperti lampu LED (contoh nyata ada di situs web kami lampu jalan LED surya all-in-one), langsung ke pengontrol pengisian daya matahari, dan kontrol beban akan menghidupkan dan mematikan lampu sesuai dengan pengaturan awal (tegangan baterai, sensor fotosel, atau timer).

Solar charge controller di lampu jalan surya

Solar charge controller di lampu jalan surya

Misalnya, biasanya ada timer di lampu jalan surya LED, dan kontrol beban akan membaca waktu dari timer dan kemudian jalankan perintah: nyalakan LED di 7: 00 pm saat senja dan matikan di 6: 00 am pagi selanjutnya. Atau kontrol beban akan membaca informasi dari sensor fotosel dan kemudian mengontrol LED dan mematikan sesuai dengan kecerahan lingkungan sekitar.

3.4 Pemutus tegangan rendah (LVD)

Bayangkan Anda mendidihkan air dalam panci dan Anda lupa mematikan api sampai air mendidih benar-benar menguap; tidak ada lagi air di panci kering dan panci terlalu panas. Panci hancur secara permanen. Dengan cara yang sama, pemakaian baterai surya sepenuhnya akan menghasilkan kerusakan permanen pada baterai.

Panci dibakar

Panci dibakar

Baterai siklus dalam banyak digunakan dalam sistem tenaga surya. Depth of Discharge (DOD) bisa sebesar 80%; Namun, mereka rentan terhadap kerusakan permanen jika habis hingga 90% atau, lebih buruk lagi, 100%.

Jika Anda menunggu untuk mematikan beban DC dari baterai Anda sampai Anda menemukan lampu Anda redup, kerusakan baterai mungkin sudah terjadi. Baik kapasitas baterai dan harapan hidup akan berkurang setiap kali ketika terjadi over-discharge. Jika baterai diatur untuk bekerja dalam kondisi over-discharge semacam ini untuk jangka waktu tertentu, itu akan hancur dengan cepat.

Satu-satunya solusi praktis untuk melindungi baterai dari pelepasan berlebih adalah dengan mematikan dan menghidupkan beban (seperti peralatan, lampu LED, dan sebagainya), asalkan tegangan pulih dari pengisian dalam jumlah besar.

Biasanya, jika baterai 12V turun ke 10.9 volt, baterai akan berada di ambang pemakaian berlebih. Dengan cara yang sama, 21.9 volt untuk baterai 24V.

Pemutusan tegangan rendah

Pemutusan tegangan rendah

Jika tata surya rumah Anda memiliki beberapa beban DC, fitur LVD diperlukan. Beberapa LVD diintegrasikan ke dalam pengontrol biaya sementara yang lain tidak.

3.5 Perlindungan kelebihan beban

Sekering

Sekering

Ketika aliran arus input jauh lebih tinggi dari apa yang bisa ditangani oleh rangkaian dengan aman, sistem Anda kelebihan beban. Ini dapat menyebabkan sistem Anda menjadi terlalu panas atau bahkan menyebabkan kebakaran. Kelebihan muatan dapat disebabkan oleh berbagai alasan, seperti desain kabel yang salah (korsleting), atau alat yang bermasalah (kipas macet). Umumnya, reset tombol tekan dirancang untuk sirkuit perlindungan kelebihan beban.

Namun, ada perlindungan bawaan berlebih di setiap pengontrol muatan solar; sistem tenaga surya yang besar biasanya membutuhkan perlindungan keselamatan ganda: sekering atau pemutus sirkuit. Jika kapasitas dukung kawat lebih kecil dari batas kelebihan controller, maka pemasangan sekring atau pemutus di sirkuit Anda adalah suatu keharusan.

3.6 Menampilkan

Layar pengontrol pengisian solar bervariasi dari indikator LED hingga layar LCD, dengan informasi voltase dan arus. Tampilan ke sistem tenaga surya adalah apa yang dasbor konsol untuk mobil. Mereka memberi Anda data terperinci sehingga Anda dapat memantau keadaan bank baterai Anda: berapa banyak energi yang Anda gunakan atau hasilkan.

Pengontrol pengisian daya surya dengan indikator LED

Pengontrol pengisian daya surya dengan indikator LED

Jika sistem Anda sudah memiliki monitor mandiri, maka fitur tampilan tidak akan penting. Bahkan monitor termurah akan mencakup meter dasar, seperti halnya pengendali.

Pengontrol pengisian daya surya dengan Layar LCD

Pengontrol pengisian daya surya dengan Layar LCD

SEPERTI ARTIKEL INI? KLIK DI SINI UNTUK MENCARI INI

Bab 4: Pengontrol biaya PWM

Kembali ke Indeks

4.1 Daftar istilah yang perlu diketahui

Pada awalnya, kita akan membahas beberapa glosarium - lihat tabel berikut.

NominalSelVocVmp
12V3622V17V
20V6038V30V
24V7244V36V
  • Voc, tegangan rangkaian terbuka, adalah tegangan maksimum melintasi sel PV, ketika Anda mengukur panel surya dalam kondisi pengujian standar teoritis (STC) dengan hanya voltmeter yang terhubung. Tegangan yang diterima meter adalah Voc.
  • Vmp, tegangan pada daya maksimum, adalah tegangan output panel surya ketika terhubung dengan sistem PV.
  • Tegangan nominal adalah tegangan referensi yang digunakan untuk mengkategorikan peralatan surya dalam sistem off-grid. Dalam sistem grid-terikat, tegangan nominal (12v, 24v dan 48v) tidak ada artinya.
120W nominal 12V panel surya Monocrystalline dengan potongan-potongan silikon kotak 36

120W nominal 12V panel surya Monocrystalline dengan potongan-potongan silikon kotak 36

Meskipun mengisi daya baterai membutuhkan voltase lebih tinggi, voltase nominal dapat membantu Anda mengetahui peralatan yang sesuai (seperti bank baterai) yang dapat digunakan oleh panel surya.

Jadi,

panel surya 12V sebenarnya memiliki Voc 22V dan Vmp 17V, dengan potongan-potongan silikon kotak 36 di sisi depan.

Demikian pula,

panel surya 24V memiliki Voc 44V dan Vmp 36V, dengan potongan silikon kotak 72.

Anda mungkin bertanya-tanya: mengapa panel 12-volt bukan 12 volt?

ini masalahnya.

4.2 Mengapa 12-volt panel adalah 17 volt

Baterai 12V yang terisi penuh sebenarnya sekitar 12.6 volt; untuk mengisi baterai 12V, kita membutuhkan tegangan input yang lebih tinggi - sekitar 13.7-14.4 volt dari panel surya. Tapi mengapa kami mendesain panel surya Vmp ke 17V dan bukan hanya 14V?

Voc panel surya diukur di bawah Kondisi Uji Standar atau STC, dan Vmp juga diukur di bawah STC, di mana suhu sekitar tidak terlalu panas, intensitas sinar matahari sempurna - tidak ada awan, tidak ada kabut. Namun, kita tidak selalu seberuntung itu. Jika kita menghadapi cuaca buruk - misalnya, hari berawan atau mendung - tegangan panel surya akan turun; jadi, panel harus dirancang dengan tegangan ekstra sehingga sistem Anda masih dapat menerima tegangan yang cukup, bahkan jika cuaca tidak ideal; yaitu tidak ada sinar matahari.

Jenis pengontrol 4.3 Charge:

Ada tipe-tipe 3 dari pengendali muatan matahari:

  • Pengontrol shunt
  • PWM
  • MPPT

Pengontrol shunt: Kami menyebutkan pengendali shunt ketika kami berbicara tentang peraturan saat ini - mereka bertindak seperti saklar, menghidupkan dan mematikan aliran arus ke baterai. Anda mungkin masih melihat beberapa pada sistem lama, meskipun mereka sudah dikeluarkan dari pasar. PWM dan MPPT adalah tipe utama 2 yang berlaku saat ini.

Sekarang

Mari kita masuk ke PWM dulu.

4.4 Apa itu pengendali muatan daya PWM?

PWM (Pulse Width Modulated), secara harfiah, bekerja dengan memodulasi lebar pulsa saat ini.

PWM mengirim ke pulsa pengisian daya yang terputus-putus daripada output daya yang stabil. Ini beroperasi lebih seperti pengisian float tahap-3 yang menghasilkan aliran arus ke baterai.

Tetapi seberapa cepat (frekuensi) dan berapa lama (lebar) denyut nadi yang dihasilkan ditentukan oleh kondisi baterai yang dideteksi. Jika baterai sudah terisi penuh, dan beban dalam sistem tidak berfungsi, PWM hanya akan mengirim pulsa yang sangat singkat setiap beberapa detik; untuk baterai yang kosong, pulsa akan mendekati berkelanjutan. Ini adalah prinsip kerja dasar.

Meskipun PWM lebih murah daripada MPPT, karena pulsa tajam yang dihasilkan PWM, ketika memproses sakelar yang cepat dan tidak aktif selama bekerja, TV, radio atau sinyal telepon Anda mungkin sering terganggu. Itulah kelemahan inheren dari PWM.

Ketika sistem Anda memilih PWM sebagai pengontrol pengisian daya, penting untuk membuat tegangan nominal panel surya sama dengan tegangan nominal bank baterai;

yaitu,

PWM dalam sistem 12V

PWM dalam sistem 12V

jika bank baterai Anda adalah 12V, Anda juga harus memilih panel surya 12V.

PWM dalam sistem 24V

PWM dalam sistem 24V

Dan jika bank baterai Anda adalah 24V, maka Anda harus menggunakan panel surya 24V, atau menyambungkan dua panel surya 12V secara seri, untuk membuatnya menjadi 24V.

PWM dalam sistem 48V

PWM dalam sistem 48V

Tetapi jika bank baterai Anda adalah 48V, maka Anda perlu mengirim empat panel surya 12V secara seri, atau dua panel surya 24V secara seri, untuk mendapatkan 48V.

Dan sebagainya.

Sementara itu, pastikan spesifikasi PWM cocok dengan bank baterai Anda juga.

4.5 Seberapa besar pengontrol pengisian daya surya yang saya butuhkan: PWM

Bagaimana cara mengukur PWM ketika kita merancang sistem PV off-grid?

Langkah 1, Dapatkan Isc (Short Circuit Amps) dan panel surya Voc (Open-Circuit Voltage) dari papan namanya, dan cari tahu berapa banyak string secara paralel dalam susunan surya.

papan nama panel surya

Papan nama panel surya

Dari papan nama,

kita membaca Voc 22.1V dan Isc 8.68A, dan kami mengkonfirmasi bahwa itu adalah panel surya 12V nominal dari Voc.

Mari kita mulai dengan contoh sederhana dan menganggap kita hanya memiliki string 1 secara paralel.

Langkah 2, Gandakan Isc dengan jumlah string secara paralel.

8.68Isc x 1 string = 8.68A

Langkah 3, kalikan dengan faktor keamanan 1.25. (Mengapa faktornya adalah 1.25: lihat NEC 690.8 (A) (1) Sirkuit Sumber Fotovoltaik Arus)

8.68Isc x 1 string x 1.25 = 10.85A

Jadi, kita dapat memilih PWM yang kapasitas muatnya saat ini harus lebih besar dari 10.85A.

PWM dalam sistem string 24V 2

PWM dalam sistem string 24V 2

Sekarang, mari kita periksa contoh lain dengan string 2 di paralel 2 menggunakan panel 140w yang sama yang disebutkan tadi.

Tapi ingat - kita menggunakan pengontrol muatan PWM, jadi kita perlu memperhatikan berapa banyak panel yang berada di dalam senar sehingga voltase array surya cocok dengan voltase bank baterai.

Dalam contoh ini, kita memiliki rangkaian paralel 2 dan panel 2 secara seri, sehingga susunan surya untuk sistem baterai 24V.

8.68Isc x 2 string x 1.25 = 21.7A

Pengontrol muatan surya 25A PWM sudah cukup.

SEPERTI ARTIKEL INI? KLIK DI SINI UNTUK MENCARI INI

Bab 5: Pengontrol biaya MPPT

Kembali ke Indeks

5.1 Bagaimana cara kerja kontroler charge solar MPPT?

Apa arti MPPT?

MPPT adalah akronim untuk Pelacakan Titik Daya Maksimum, yang merupakan jenis pelacakan digital elektronik.

MPPT lebih canggih - dan juga lebih mahal - dari keduanya. MPPT memiliki sekitar 94% - efisiensi konversi 98%. Itu adalah daya masuk (dari panel surya) hampir sama dengan daya keluar (ke bank baterai).

Pengontrol muatan MPPT membaca output panel surya dan tegangan baterai untuk mengetahui titik daya terbaik untuk menarik dari panel surya; kemudian, MPPT mengubah tegangan ke bawah untuk memenuhi tegangan pengisian baterai sambil menaikkan arus. Dengan melakukan ini, MPPT dapat meningkatkan energi yang akhirnya kita dapatkan dari panel surya hampir 40%, dibandingkan dengan PWM, karena PWM tidak dapat meningkatkan arus untuk melacak titik daya maksimum.

Tidak seperti PWM, yang membutuhkan voltase yang sesuai dengan kedua sisi, MPPT dapat diterapkan pada sistem PV, yang mana tegangan array surya lebih tinggi dari pada bank baterai. Fitur ini membawa banyak manfaat bagi MPPT, yang akan kita bahas nanti Bab 6

Sekarang,

mari kita beralih ke contoh sehingga Anda dapat menangkap intinya dengan cepat.

5.2 Bagaimana cara mengukur mppt solar charge controller?

Ingat panel 20V nominal dengan potongan 60 sel?

Di sirkuit PWM, mereka terlalu besar untuk menyamai bank baterai 12V dan terlalu kecil untuk bank baterai 24V, tetapi MPPT dapat mengatasi situasi yang memalukan ini.

Panel 20V memiliki 30Vmp dan 9A Imp, dan daya pengenalnya = 30 x 9 = 270W.

Asumsikan panel 20V berlaku untuk baterai 12V. MPPT akan mengkonversi 30V ke sekitar 14V untuk mengisi baterai, dan meningkatkan arus sehingga dapat menarik daya maksimum dari panel surya.

Jika kita menurunkan 30V ke 14V, laju penurunannya adalah

30 / 14 = 2.14.

Maka peningkatan arus adalah

9 x 2.14 = 19.28A.

Akhirnya,

30 x 9 = 14 x 19.28 = 270 watt (daya sama dengan daya mati);

karena arus keluaran adalah 19.28A, kami mengalikannya dengan faktor aman 1.25.

Kita mendapatkan

19.28 x 1.25 = 24.1A.

Jadi, sebaiknya kita memilih MPPT dengan kapasitas saat ini lebih besar dari 24.1A.

Contoh lain dengan string 2 dalam paralel 2 menggunakan panel 20V nominal untuk mengisi baterai 12V: total daya dalam

270 x 4 = 1080 W.

Output saat ini akan menjadi

1080 / 14 = 77.14A.

Kalikan dengan 1.25

77.14 x 1.25 = 96.43A.

Jadi, kita akan memilih MPPT 100A.

5.3 Charge controller sizing: voltase controller

Satu hal lagi yang perlu kita perhatikan ketika mengukur pengontrol muatan solar adalah voltase. Pastikan pengontrol mampu membawa tegangan input dari panel. Pengontrol muatan 150V hanya dapat membawa tiga panel nominal 20v secara seri. Anda mungkin bertanya-tanya ... 3 x 20 = 60V? Itu jauh dari 150V!

Mengapa?

Itu karena tegangan aktual yang dihasilkan panel surya bisa jauh lebih tinggi daripada 20V; terkadang, lebih tinggi dari Vmp 30V. Jadi, kami menggunakan Voc untuk melakukan perhitungan. Voc = 38V.

3 x 38 = 114V

Kemudian tiga panel 20V nominal dalam seri adalah 114V

Tabel NEC 690.7

Tabel NEC 690.7

Karena tegangan panel akan meningkat pada cuaca dingin, lihat Tabel NEC 690.7. Lalu kami mengambil faktor teraman, 1.25, kalikan 114v dengan 1.25,

kita mendapatkan

114 x 1.25 = 142.5V.

Sekarang Anda dapat memahami mengapa pengontrol 150V hanya dapat mendukung tiga seri 20V, terutama di musim dingin.

Saat ini, pengendali yang baru dikembangkan dapat memiliki tegangan yang jauh lebih tinggi; beberapa model bahkan mendukung input 700V. Ini sangat penting ketika array surya Anda ditempatkan jauh dari bank baterai Anda.

Mari kita telusuri alasannya di bab 6.

SEPERTI ARTIKEL INI? KLIK DI SINI UNTUK MENCARI INI

Bab 6: PWM vs MPPT

Kembali ke Indeks

6.1 PWM vs MPPT: Mana yang lebih baik?

Kami telah mempelajari tentang fitur-fitur dari kedua kontroler (PWM & MPPT) di bab-bab sebelumnya. Kami mencatat dengan baik bahwa PWM tidak mengubah tegangan ekstra menjadi arus, yang menghasilkan tingkat konversi daya yang rendah. Dengan kata lain, PWM tidak mentransfer semua energi yang dikumpulkan oleh panel surya ke baterai, tetapi MPPT selalu melacak titik daya maksimum dari panel dan menyesuaikan arus dan tegangannya sehingga dapat mentransfer semua energi yang dikumpulkan oleh panel surya. ke baterai.

PWM vs MPPT

PWM vs MPPT

Contoh nyata akan menjelaskan ini dengan jelas:

Formula fisik dasar:

Daya (watt) = V (Volt) x I (Amp)

Jika kita menggunakan panel surya 12V nominal, 100W untuk mengisi daya sistem baterai 12V, Vmp sebenarnya adalah 17V, dan kita dapat menghitung output saat ini:

I = Daya / V

I = 100 / 17 = 5.88 amp

Sekarang kita tahu output panel adalah 17V dan 5.88A.

Skenario 1: Sistem fotovoltaik dengan PWM solar charge controller.

PWM akan menarik tegangan ke tegangan pengisian baterai - perkiraan 14V. Setelah melalui PWM, energi matahari hanya tersisa 14V dan 5.88A.

Yaitu:

P = V x I = 14 x 5.88 = 82.32 W

Skenario 2: Sistem fotovoltaik dengan MPPT solar charge controller.

MPPT tidak hanya menarik tegangan ke 14V, tetapi juga meningkatkan arus, sehingga daya hampir sama dengan daya keluar.

Jadi, jika voltase berkurang sebesar 17 / 14 = 1.21

Maka arus ke baterai meningkat sebesar 1.21, kita dapatkan

5.88 x 1.21 = 7.11A

Total daya padam

P = 14 x 7.11 = 99.54 W

Dalam contoh ini, daya yang terbuang oleh PWM adalah

99.54 - 82.32 = 17.22W

Hampir energi 20% tidak dikonversi menjadi energi kimia baterai. Jika kita mempertimbangkan skenario dalam susunan surya yang besar, kerugiannya bisa luar biasa.

Jadi, lebih baik menggunakan MPPT untuk array surya besar.

6.2 Kekuatan MPPT

a) Efisiensi konversi tinggi

Jika sistem fotovoltaik Anda dilengkapi dengan array surya yang besar, MPPT akan menjadi pilihan terbaik untuk meningkatkan konversi energi surya, terutama dalam cuaca dingin, karena tegangan panel akan naik ketika suhu turun. Tingkat konversi MPPT dapat naik dari 20% ke 40%. Itu adalah energi hijau dan gratis yang benar-benar menghemat uang untuk tagihan Anda.

Array panel surya dalam jarak

Array panel surya dalam jarak

b) Menurunkan energi yang hilang pada kabel atau menurunkan biaya untuk membeli kabel.

Tolong ingat Formula hukum Ohm

V (Volts) = R (Ohm) x I (Amps)

Output daya PO (Watts) = V (Volts) x I (Amps)

So

Kehilangan resistensi PR(Watts) = R (Ohm) x I2 (Amps)

Kemudian, jika panel PV Anda dipasang jauh dari bank baterai Anda, kehilangan daya hambatan kabel cukup besar (PR = R x I2 ). Di sini R mewakili hambatan kabel. R bertambah seiring bertambahnya panjang kabel:

Formula tahan kabel

Formula tahan kabel

Tetapi jika kita menggandakan Tegangan array surya dengan kabel mereka dalam lebih banyak seri, menurut PO = V x I, tidak ada perubahan output daya totalPO , jadi arus yang melalui kabel saya harus setengah.

Akhirnya, resistance PR(Watts) = R (Ohm) x I2 (Amps) akan menjadi seperempat dari sebelumnya.

Faktanya, dengan MPPT, Anda dapat menaikkan voltase susunan surya bahkan lebih tinggi untuk mengurangi aliran arus.

Dalam hal ini, kami meningkatkan tegangan panel untuk mengurangi kehilangan resistansi melalui kabel, dan karena kami menggunakan MPPT, yang selalu melacak untuk memanen daya maksimum dari panel, kami tidak memiliki limbah tegangan seperti yang mungkin dimiliki PWM.

Kami dapat meninjau topik ini dari aspek lain. Jika Anda tidak dapat menaikkan tegangan panel, maka Anda harus mencari solusi untuk mengurangi resistansi kabel, karena resistansi = resistivitas × panjang / area, sepertinya satu-satunya cara adalah menggunakan kabel dengan area melintang yang besar, dan itu akan menjadi masalah besar lainnya. jumlah uang yang dihabiskan.

Singkatnya, ketika datang dengan sistem kecil, PWM adalah solusi yang baik karena murah, tetapi untuk sistem besar, dalam rangka meningkatkan tingkat konversi dan tidak menyia-nyiakan kapasitas panel surya dalam memanfaatkan energi surya, MPPT lebih disukai. MPPT akan selalu diterapkan pada sistem daya yang lebih tinggi.

6.3 Pro dan kontra

Diperlukan informasi yang berpengetahuan luas dari konten sebelumnya sebelum membuat keputusan untuk membeli pengontrol biaya solar untuk sistem PV Anda. Tabel perbandingan, daftar perbedaan antara PWM dan MPPT, juga disarankan. Jadi, kami menggabungkan pro dan kontra mereka agar lebih nyaman bagi Anda untuk meninjau.

ProKekurangan
PWM
  • Teknologi PWM telah tersedia dalam sistem PV untuk waktu yang lama dan merupakan teknologi yang relatif stabil dan matang
  • Mereka hemat biaya dan terjangkau bagi sebagian besar konsumen
  • PWM dapat menahan hingga beban amp 60 saat ini
  • Kebanyakan PWM memiliki struktur pembuangan panas yang masuk akal yang memungkinkan mereka untuk bekerja terus menerus
  • PWM hadir dalam berbagai ukuran untuk disesuaikan dengan berbagai aplikasi
  • Jika PWM diterapkan pada sistem surya fotovoltaik, tegangan panel surya harus cocok dengan bank baterai
  • Kapasitas beban saat ini dari satu PWM belum dikembangkan dan masih hanya hingga 60 amp
  • Beberapa pengontrol biaya PWM berukuran lebih kecil tidak dapat didaftar UL karena desain strukturnya yang buruk
  • Beberapa PWM berukuran lebih kecil tidak memiliki alat kelengkapan saluran
  • PWM terkadang memiliki masalah gangguan sinyal. Pengendali menghasilkan suara di TV atau radio
  • PWM membatasi ekspansi sistem surya fotovoltaik sampai batas tertentu
  • Ini tidak dapat diterapkan pada array surya off-grid tegangan tinggi
MPPT
  • MPPT memaksimalkan konversi energi surya dari panel PV, dan nilainya bisa lebih efisien 40 dari PWM
  • MPPT dapat digunakan dalam kasus di mana tegangan panel surya lebih tinggi dari tegangan baterai.
  • MPPT dapat menahan arus beban hingga 80
  • MPPT memiliki jaminan lebih lama dari PWM
  • MPPT tidak membatasi ekspansi panel surya dalam sistem
  • MPPT adalah satu-satunya solusi untuk sistem tenaga surya hibrida
  • MPPT lebih mahal dari PWM. Harga beberapa model dua kali lipat dari pengontrol biaya PWM
  • Karena MPPT memiliki lebih banyak komponen dan fungsi, ukuran fisiknya lebih besar dari PWM.
  • MPPT lebih rumit, jadi sebagian besar waktu, kita perlu mengikuti panduan ketika mengukur array surya
  • Pengontrol surya MPPT terus-menerus memaksa susunan panel surya yang dihubungkan dengan string

6.4 Apakah setiap sistem PV surya memerlukan pengontrol muatan?

Jawabannya adalah tidak.

Secara umum, jika panel surya Anda kurang dari 5 watt untuk setiap baterai jam 100, maka Anda tidak memerlukan pengontrol pengisian daya surya.

Ini adalah rumus yang bisa kita gunakan:

Quotient = Kapasitas Baterai (Jam Amp) / Imp panel surya (Amp)

Jika hasil bagi lebih besar dari 200, Anda tidak perlu controller; jika tidak, Anda sebaiknya menginstal controller.

Misalnya, jika Anda memiliki baterai 200AH dan panel 20W, hasil bagi adalah 200 / 1.18 = 169.5; dalam hal ini, Anda memerlukan pengontrol.

Jika Anda memiliki baterai 400AH dan panel 10W, hasil bagi adalah 400 / 0.59 = 677.9; dalam hal ini, Anda tidak perlu controller.

Glosarium

  • Tetapkan Poin: Tegangan spesifik yang ditetapkan untuk pengendali biaya untuk mengubah tingkat pengisian.
  • DoD: Depth of Discharge, proporsi kapasitas baterai (jam amp) dihapus dari baterai yang terisi penuh. Misalnya, jika total kapasitas baterai adalah 100 Ah dan 40 Ah sudah habis, maka DoD adalah 40%.
  • Baterai Deep Cycle: Baterai timbal-asam, yang selalu dapat habis dalam kondisi pengisian daya rendah. Baterai dalam siklus memiliki DoD tinggi.
  • Imp: Saat ini pada daya maksimum; hasil bagi daya maksimum oleh Vmp.
  • STC: Kondisi uji standar, kondisi ideal di laboratorium tempat fixture diuji.
  • Voc: Tegangan sirkuit terbuka, tegangan maksimum melintasi sel PV, ketika Anda mengukur panel surya dalam kondisi pengujian standar teoritis (STC) dengan hanya voltmeter yang terhubung. Tegangan yang didapat meter adalah Voc.
  • Vmp: Tegangan pada daya maksimum, tegangan output dari panel surya ketika terhubung ke sistem PV.
  • Tegangan nominal: Tegangan referensi yang digunakan untuk mengkategorikan peralatan surya dalam sistem off-grid. Dalam sistem grid-terikat, tegangan nominal (12v, 24v dan 48v) tidak ada artinya.
  • Adalah C: Arus hubung singkat, arus maksimum yang melintasi sirkuit eksternal yang tanpa beban atau hambatan.
By | 2019-12-09T07:21:48+00:00 Desember 9th, 2019|berita perusahaan|0 Komentar