+ 86 15992930017-|peter@china-streetlight.com

Solar Charge Controller: คู่มือการแตกหัก

//Solar Charge Controller: คู่มือการแตกหัก

Solar Charge Controller: คู่มือการแตกหัก

Solar Charge Controller: คู่มือการแตกหัก

เนื้อหา

ตอนที่ 1: ตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

เครื่องควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Charge Controller) หรือเครื่องควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเครื่องมือสำคัญในระบบพลังงานแสงอาทิตย์เกือบทั้งหมดที่ใช้แบตเตอรี่เป็นสารละลายสำหรับเก็บพลังงานเคมี มันถูกใช้ในแบบสแตนด์อะโลนหรือ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสาน แต่ไม่ได้ใช้ในระบบที่เชื่อมโยงกับกริดซึ่งไม่มีแบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ได้

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลน

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลน

ฟังก์ชั่นพื้นฐานสองอย่างนั้นง่ายมาก:

  1. ป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จไฟเกิน
  2. บล็อกการไหลของกระแสย้อนกลับ

การบรรจุมากเกินไปอาจทำให้แบตเตอรี่ร้อนจัดหรือไฟไหม้ได้ แบตเตอรีที่มีน้ำท่วมรอบลึกที่มีประจุมากเกินไปอาจปล่อยแก๊สไฮโดรเจนซึ่งเป็นวัตถุระเบิด ยิ่งไปกว่านั้นการชาร์จไฟมากเกินไปจะทำลายแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เผาแล้ว

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เผาแล้ว

ตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์สามารถป้องกันการไหลของกระแสย้อนกลับจากแบตเตอรี่ไปยังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในเวลากลางคืนเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่ำกว่าของแบตเตอรี่

นอกจากนี้ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ยังมีคุณสมบัติเพิ่มเติมอื่น ๆ เช่นเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบตเตอรี่ & การชดเชย, การปลดการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LVD), การควบคุมโหลด (มืดถึงรุ่งเช้า), การแสดง, การตรวจสอบระยะไกลและการควบคุมโหลด

ลองดำดิ่งลงในบทความเพื่อตรวจสอบฟังก์ชั่นและคุณสมบัติเหล่านี้ทีละคน

ชอบบทความนี้ไหม คลิกที่นี่เพื่อทวีต

บทที่ 2: การชาร์จแบตเตอรี่: การชาร์จแบบหลายขั้นตอน

กลับไปที่ดัชนี

แต่ก่อนที่เราจะดำดิ่งลงไปโดยตรง บทที่ 3: ฟังก์ชั่นและคุณสมบัติของตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์เราควรดูข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับการชาร์จแบตเตอรี่

หากคุณคุ้นเคยกับข้อมูลนี้แล้วคุณสามารถข้ามไปยัง 3 บท จากที่นี่.

เทน้ำลงในถ้วย

เทน้ำลงในถ้วย

2.1 การตีความโดยย่อ

ลองจินตนาการว่าการเทน้ำลงในถ้วย - ในตอนแรกคุณจะเทในอัตราที่เร็วขึ้น เมื่อถ้วยใกล้เต็มน้ำไหลช้าลงเพื่อไม่ให้น้ำล้นจากถ้วย ในทางตรงกันข้ามถ้าคุณยังคงเทน้ำในอัตราที่เร็วกว่ามันยากสำหรับคุณที่จะหยุดการไหลของเวลาในตอนท้ายและน้ำจะล้นจากถ้วยนั้น

กำลังชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

กำลังชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

ทฤษฎีเดียวกันนี้ใช้กับการชาร์จแบตเตอรี่:

  • เมื่อแบตเตอรี่ต่ำตัวควบคุมการประจุจะส่งพลังงานจำนวนมากเพื่อการชาร์จอย่างรวดเร็ว
  • เมื่อแบตเตอรี่ใกล้เต็มจะทำให้เครื่องชาร์จช้าลงโดยการควบคุมแรงดันและกระแส
  • เมื่อแบตเตอรี่เต็มจะส่งพลังงานเพียงหยดเดียวเพื่อชาร์จประจุเต็ม

นี่คือการเรียกเก็บเงินแบบหลายขั้นตอน

ตัวอย่าง 2.2: 3-4 สเตจ

กำหนดคะแนน:

เพื่อให้แน่ใจว่าคุณสามารถเข้าใจเนื้อหาต่อไปนี้ได้อย่างง่ายดายซึ่งอ้างถึงตัวอย่างของการชาร์จแบบหลายขั้นตอน (3-4 Stages) ก่อนอื่นให้อธิบายคำว่า "set points"

โดยสังเขป

ตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์ถูกตั้งค่าให้เปลี่ยนอัตราการชาร์จที่แรงดันไฟฟ้าเฉพาะซึ่งเรียกว่าคะแนนที่ตั้งไว้

คะแนนชุดมักจะชดเชยอุณหภูมิและเราจะหารือเกี่ยวกับหัวข้อนี้หลังจากตัวอย่างของการชาร์จแบบหลายขั้นตอน

ตอนนี้เรามาดูตัวอย่างในรายละเอียด

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างจาก MorningStar ซึ่งมีระยะการชาร์จ 4

MorningStar 4 ขั้นตอนของการชาร์จ

แหล่งที่มา: MorningStar ขั้นตอนการชาร์จ 4

2.2.1 Stage 1: การชาร์จจำนวนมาก

ในขั้นตอนนี้แบตเตอรีแบตเตอรีเหลือน้อยและแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันการดูดซับที่ตั้งค่าไว้ ดังนั้นตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์จะส่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีให้มากที่สุดไปยังแบตเตอรีธนาคารสำหรับการชาร์จใหม่

2.2.2 Stage 2: การดูดซับประจุ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงระดับแรงดันการดูดซับแรงดันเอาท์พุทของตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์จะรักษาค่าที่ค่อนข้างคงที่ อินพุตแรงดันไฟฟ้าคงที่ช่วยป้องกันแบตเตอรี่แบตเตอรีไม่ให้ความร้อนสูงเกินไปและมีแก๊สมากเกินไป โดยทั่วไปแบตเตอรี่ธนาคารอาจถูกชาร์จจนเต็มในขั้นตอนนี้

2.2.3 ด่าน 3: ประจุลอยตัว

ดังที่เราทราบธนาคารแบตเตอรีได้รับการชาร์จจนเต็มในขณะที่แบตเตอรีที่ชาร์จเต็มแล้วไม่สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีได้อีกต่อไป พลังงานเพิ่มเติมจากตัวควบคุมการชาร์จจะเปลี่ยนเป็นความร้อนและแก๊สเท่านั้นเนื่องจากกำลังชาร์จไฟมากเกินไป

หยดจากการแตะ

หยดจากการแตะ

สเตจลอยออกแบบมาเพื่อป้องกันแบตเตอรี่แบตเตอรีจากการชาร์จไฟในระยะยาว ในขั้นตอนนี้ตัวควบคุมการประจุจะลดแรงดันการชาร์จและส่งพลังงานในปริมาณเล็กน้อยเช่นแบบหยดเพื่อรักษาแบตเตอรีแบตเตอรีและป้องกันความร้อนและแก๊สเพิ่มเติม

2.2.4 Stage 4: การปรับสมดุล

ประจุที่เท่ากันจะใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าการดูดกลืนประจุเพื่อปรับระดับเซลล์ทั้งหมดในธนาคารแบตเตอรี่ ดังที่เราทราบว่าแบตเตอรี่ในซีรีย์หรือ / และแนวขนานเป็นธนาคารแบตเตอรี หากบางเซลล์ในแบตเตอรีแบตเตอรีไม่ได้ชาร์จจนเต็มขั้นตอนนี้จะทำให้เซลล์ทั้งหมดรีชาร์จจนเต็มและทำปฏิกิริยาทางเคมีของแบตเตอรีทั้งหมด

น้ำเดือด

น้ำเดือด

เนื่องจากเป็นไปตามระยะ 3 (เมื่อธนาคารชาร์จแบตเตอรี่เต็ม) เมื่อเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าและส่งพลังงานไปยังแบตเตอรี่มากขึ้นอิเล็กโทรไลต์จะดูเหมือนว่าพวกมันกำลังเดือด ในความเป็นจริงมันไม่ร้อน มันเป็นไฮโดรเจนที่สร้างจากอิเล็กโทรไลต์ทำให้เกิดฟองจำนวนมาก ฟองเหล่านี้กวนอิเล็กโทรไลต์

การกวนอิเล็กโทรไลต์อย่างสม่ำเสมอด้วยวิธีนี้เป็นสิ่งจำเป็นต่อแบตเตอรี่แบตเตอรีที่ถูกน้ำท่วม

เราสามารถพิจารณาว่าเป็นการคิดราคาแพงเป็นระยะ แต่ก็มีประโยชน์ (บางครั้งเป็นสิ่งจำเป็น) สำหรับแบตเตอรี่บางประเภทเช่นแบตเตอรี่ที่ถูกน้ำท่วมและไม่ใช่แบตเตอรี่ที่ปิดผนึกเช่น AGM และ Gel

โดยทั่วไปแล้วคุณสามารถค้นหาข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ได้ว่าควรมีการคิดค่าอีควอไลเซอร์นานเท่าไรแล้วตั้งค่าพารามิเตอร์ในคอนโทรลเลอร์ตามลำดับ

2.3 ทำไมธนาคารแบตเตอรี่ที่กำลังท่วม

ในระยะสั้น

เพื่อป้องกันการเกิดซัลเฟตของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

ปฏิกิริยาเคมีของการคายประจุ

ปฏิกิริยาทางเคมีของการปฏิบัติ

ปฏิกิริยาทางเคมีของการคายประจุแบตเตอรี่จะสร้างผลึกตะกั่วซัลเฟตซอฟต์ซึ่งมักจะยึดติดกับพื้นผิวของแผ่นเปลือกโลก หากแบตเตอรี่ยังคงทำงานในสภาพเช่นนี้เมื่อเวลาผ่านไปผลึกซัลเฟตซอฟต์จะทวีคูณและแข็งขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ยากต่อการแปลงกลับเป็นแสงอ่อนหรือแม้กระทั่งเปิดใช้งานวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของ อิเล็กโทรไลต์

การเกิดซัลเฟตของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นความหายนะของความล้มเหลวของแบตเตอรี่ ปัญหานี้พบได้บ่อยในแบตเตอรี่แบตเตอรีที่มีการประจุไฟในระยะยาว

หากชาร์จอย่างสมบูรณ์ผลึกซอฟต์ซัลเฟตสามารถเปลี่ยนกลับเป็นวัสดุที่ใช้งานได้ แต่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แทบจะไม่ได้รับการชาร์จใหม่ทั้งหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่ได้ออกแบบมาอย่างดีโดยที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีขนาดเล็กเกินไป .

Sulfation ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

Sulfation ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

มีเพียงการคิดราคาแพงเป็นระยะที่แรงดันสูงเท่านั้นที่สามารถแก้ปัญหานี้ กล่าวคือการชาร์จอีควอไลเซอร์ซึ่งทำงานที่แรงดันสูงจะสร้างฟองอากาศและขยับอิเล็กโทรไลต์ นั่นเป็นเหตุผลที่ระยะ 4 เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแบตเตอรีที่ถูกน้ำท่วม ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบ off-grid หลายแห่งเรามักจะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า + ที่ชาร์จเพื่อทำให้แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกน้ำท่วมเป็นระยะเท่ากันตามข้อกำหนดของแบตเตอรี่

2.4 ชุดควบคุมชี้เทียบกับอุณหภูมิ

เนื่องจากชุดการดูดซับจุด (ระยะ 2), จุดลอยแบบจุด (ระยะ 3) และการปรับสมดุลชุดจุด (เวที 4) ทั้งหมดสามารถชดเชยอุณหภูมิได้หากมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิ หัวข้อเรื่อง

ในชุดควบคุมการชาร์จขั้นสูงบางจุดการชาร์จแบบหลายขั้นตอนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแบตเตอรี่ สิ่งนี้เรียกว่าคุณสมบัติ“ การชดเชยอุณหภูมิ”

คอนโทรลเลอร์มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและเมื่ออุณหภูมิแบตเตอรี่ต่ำจุดที่ตั้งจะเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน - จะปรับตามเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

หัววัดเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

หัววัดเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

คอนโทรลเลอร์บางตัวมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวดังนั้นจะต้องติดตั้งในบริเวณใกล้เคียงกับแบตเตอรี่เพื่อตรวจจับอุณหภูมิ อื่น ๆ อาจมีหัววัดอุณหภูมิที่ควรต่อกับแบตเตอรี่โดยตรง สายเคเบิลจะเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์เพื่อรายงานอุณหภูมิของแบตเตอรี่

หากแบตเตอรี่ของคุณถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ที่มีความผันผวนของอุณหภูมิมากกว่า 15 องศาเซลเซียสทุกวันควรเลือกใช้ตัวควบคุมที่มีการชดเชยอุณหภูมิ

2.5 ชุดควบคุมชี้เทียบกับประเภทแบตเตอรี่

เมื่อเรามาถึงประเภทของแบตเตอรี่ขอแนะนำอีกบทความเกี่ยวกับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว - กรดรอบลึกซึ่งมีประเภท 2: ชนิดน้ำท่วมและชนิดปิดผนึก แบตเตอรี่ที่เป็นกรดตะกั่วไม่เพียง แต่ประหยัด แต่ยังแพร่หลายในตลาด

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่าง ๆ

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่าง ๆ

ชนิดของแบตเตอรี่มีผลต่อการออกแบบชุดจุดสำหรับตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์ คอนโทรลเลอร์รุ่นใหม่มีคุณสมบัติที่ช่วยให้คุณสามารถเลือกประเภทแบตเตอรี่ก่อนที่จะเชื่อมต่อกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์

2.6 การกำหนดจุดในอุดมคติ

ในที่สุดเรามาถึงทฤษฎีเกี่ยวกับการกำหนดจุดในอุดมคติ การพูดอย่างตรงไปตรงมามันเป็นเรื่องของความสมดุลระหว่างการชาร์จแบบเร็วและการชาร์จแบบบำรุงรักษาแบบหยด ผู้ใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ควรคำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิแวดล้อมความเข้มของแสงอาทิตย์ประเภทแบตเตอรี่และแม้กระทั่งเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน

มีความจำเป็นต้องจัดการกับปัจจัย 1 หรือ 2 อันดับต้น ๆ เท่านั้น นั่นก็เพียงพอแล้วในกรณีส่วนใหญ่

ชอบบทความนี้ไหม คลิกที่นี่เพื่อทวีต

ตอนที่ 3: ฟังก์ชั่นของตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

กลับไปที่ดัชนี

3.1 ป้องกันการคิดราคาแพงเกินไป

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่จนหมดจะไม่สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีได้อีก แต่ถ้าใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องกับแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มในอัตราที่สูงพลังงานจะกลายเป็นความร้อนและแก๊สซึ่งจะปรากฏเป็นแบตเตอรี่ที่ถูกน้ำท่วมด้วยฟองจำนวนมากจากอิเล็กโทรไลต์ นั่นคือก๊าซไฮโดรเจนซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาเคมี ก๊าซเหล่านี้มีอันตรายเนื่องจากมีการระเบิด การบรรจุมากเกินไปยังช่วยเร่งอายุแบตเตอรี่ แล้วเราต้องการตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์

แบตเตอรี่เสียหายเนื่องจากการคิดราคาแพงเกินไป

แบตเตอรี่เสียหายเนื่องจากการคิดราคาแพงเกินไป

หน้าที่หลักของตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์คือการควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไปยังแบตเตอรี่เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากการอัดประจุเกินและรับประกันว่าแบตเตอรี่จะมีสภาพการทำงานที่ปลอดภัยและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

มีหน่วยงานกำกับดูแลประเภท 3:

1 เครื่องปรับกระแสไฟฟ้า

เครื่องปรับกระแสไฟฟ้าทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ เพียงแค่เปิดหรือปิดวงจรเพื่อควบคุมการไหลของพลังงานไปยังแบตเตอรีแบตเตอรีเหมือนการชาร์จแบบกลุ่ม 1 พวกเขามักจะเรียกว่าตัวควบคุม shunt ซึ่งไม่ได้ใช้อีกต่อไปเนื่องจากเทคโนโลยีล้าสมัย

2 การปรับความกว้างพัลส์ (PWM)

ตัวควบคุมแบบ Shunt ปิดกระแสไฟอย่างสมบูรณ์ในขณะที่ตัวควบคุม PWM จะลดกระแสไฟลงเรื่อย ๆ PWM คล้ายกับการชาร์จแบบ 3 แบบลอยตัว

เราจะมีการสนทนาเชิงลึกเกี่ยวกับ PWM และ MPPT เมื่อเราเริ่มหัวข้อ: PWM VS MPPT แบบไหนดีกว่ากัน.

3 เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าเป็นเรื่องธรรมดา ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ควบคุมการชาร์จตามแรงดันแบตเตอรี่ มันค่อนข้างง่าย เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึงค่าที่กำหนดคอนโทรลเลอร์จะป้องกันแบตเตอรี่จากการอัดประจุเกินโดยการลดพลังงาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเนื่องจากการใช้พลังงานจำนวนมากผู้ควบคุมจะอนุญาตให้ชาร์จจำนวนมากอีกครั้ง

3.2 การบล็อกกระแสย้อนกลับ

ฟังก์ชั่นหลักที่สองคือการป้องกันไม่ให้กระแสไหลย้อนกลับ

ในเวลากลางคืนหรือเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีแสงแดดแผงโซลาร์เซลล์ไม่มีอำนาจในการแปลงเป็นไฟฟ้าและในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรีแบตเตอรีจะสูงกว่าแรงดันของแผงโซลาร์เซลล์เนื่องจากเราทุกคน รู้ว่ากระแสไฟฟ้าไหลจากไฟฟ้าแรงสูงถึงแรงดันต่ำ ดังนั้นหากไม่มีเครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าจะไหลจากแบตเตอรีแบตไปยังแผงโซลาร์ซึ่งเสียพลังงานเนื่องจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ความพยายามในการเก็บพลังงานในระหว่างวัน แต่เสียเวลาน้อยในตอนกลางคืน แม้ว่าการสูญเสียจะมีสัดส่วนเพียงเล็กน้อยกับพลังงานทั้งหมดที่รวบรวมได้ แต่ก็ไม่ยากที่จะแก้ไข

การบล็อกกระแสย้อนกลับในเวลากลางคืน

การบล็อกกระแสย้อนกลับในเวลากลางคืน

ตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจัดการกับปัญหานี้ได้

ตัวควบคุมส่วนใหญ่อนุญาตให้กระแสไหลจากแผงโซลาร์เซลล์ไปยังแบตเตอรีโดยการออกแบบวงจรเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งไหลผ่านกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น

คอนโทรลเลอร์บางตัวมีสวิตช์เชิงกลซึ่งเรียกอีกอย่างว่ารีเลย์ เมื่อรีเลย์คลิกและปิดคุณจะได้ยินเสียงดัง เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ต่ำกว่าแบตเตอรีแบตเตอรีมันจะตรวจจับและปิดวงจรแล้วตัดการเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์จากแบตเตอรีแบตเตอรี

3.3 การควบคุมโหลด

อุปกรณ์ควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์บางตัวได้รับการออกแบบพร้อมการควบคุมโหลดซึ่งช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อโหลด DC เช่นหลอดไฟ LED (ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมอยู่บนเว็บไซต์ของเรา ไฟถนน LED พลังงานแสงอาทิตย์แบบครบวงจร) ตรงไปยังตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์และการควบคุมโหลดจะเปิดและปิดหลอดตามการตั้งค่าล่วงหน้า (แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เซ็นเซอร์ตาแมวหรือตัวจับเวลา)

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์ในไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์ในไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์

ตัวอย่างเช่นโดยทั่วไปจะมีตัวจับเวลาในไฟถนน LED พลังงานแสงอาทิตย์และการควบคุมโหลดจะอ่านเวลาจากตัวจับเวลาแล้วดำเนินการคำสั่ง: เปิดไฟ LED ที่ 7: 00 น. เวลาพลบค่ำและปิดที่ 6: 00 น เช้าวันรุ่งขึ้น. หรือการควบคุมโหลดจะอ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตาแมวแล้วควบคุม LED เปิดและปิดตามความสว่างของสภาพแวดล้อม

3.4 ปลดแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LVD)

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังต้มน้ำในหม้อและลืมปิดไฟจนกว่าน้ำเดือดจะระเหยไปหมด ไม่มีน้ำในหม้อแห้งและหม้อร้อนเกินไป หม้อถูกทำลายอย่างถาวร ในทำนองเดียวกันการปล่อยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ให้สมบูรณ์จะส่งผลให้แบตเตอรี่เสียหายอย่างถาวร

หม้อเผา

หม้อเผา

แบตเตอรี่รอบลึก ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ความลึกของการปล่อย (DOD) อาจมีขนาดใหญ่เท่ากับ 80%; อย่างไรก็ตามพวกเขามีความไวต่อความเสียหายถาวรหากปล่อยออกไปถึง 90% หรือแย่กว่านั้นคือ 100%

หากคุณรอที่จะปิดการโหลด DC จากแบตเตอรี่ของคุณจนกว่าคุณจะพบแสงไฟสลัวความเสียหายของแบตเตอรี่อาจเกิดขึ้นแล้ว ทั้งความจุของแบตเตอรี่และอายุการใช้งานจะลดลงทุกครั้งเมื่อมีการคายประจุมากเกินไป หากแบตเตอรี่ถูกตั้งค่าให้ทำงานในสถานะปล่อยประจุเกินระยะเวลาหนึ่งมันจะถูกทำลายอย่างรวดเร็ว

วิธีแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติเพียงวิธีเดียวในการป้องกันแบตเตอรี่จากการคายประจุมากเกินไปคือการปิดและเปิดโหลด (เช่นเครื่องใช้ไฟฟ้าไฟ LED และอื่น ๆ ) โดยมีเงื่อนไขว่าแรงดันไฟฟ้าฟื้นตัวจากการชาร์จจำนวนมาก

โดยทั่วไปหากแบตเตอรี่ 12V ลดลงถึงโวลต์ 10.9 แบตเตอรี่จะคายประจุจนเกินกำลัง ในทำนองเดียวกัน 21.9 volts สำหรับแบตเตอรี่ 24V

แรงดันไฟฟ้าต่ำตัดการเชื่อมต่อ

แรงดันไฟฟ้าต่ำตัดการเชื่อมต่อ

หากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านของคุณมีโหลด DC บางอย่างจำเป็นต้องใช้คุณสมบัติ LVD LVD บางตัวถูกรวมเข้ากับตัวควบคุมการชาร์จขณะที่คนอื่นไม่ได้

3.5 การป้องกันโอเวอร์โหลด

ฟิวส์

ฟิวส์

เมื่อกระแสอินพุตอินพุทสูงกว่าสิ่งที่วงจรสามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยระบบของคุณจะโอเวอร์โหลด นี่อาจทำให้ระบบของคุณร้อนเกินไปหรือเกิดเพลิงไหม้ การโอเวอร์โหลดอาจเกิดจากหลายสาเหตุเช่นการออกแบบสายไฟผิดพลาด (ไฟฟ้าลัดวงจร) หรืออุปกรณ์ที่มีปัญหา (พัดลมติดอยู่) โดยทั่วไปการรีเซ็ตปุ่มกดได้รับการออกแบบสำหรับวงจรป้องกันการโอเวอร์โหลด

อย่างไรก็ตามมีการป้องกันการโอเวอร์โหลดในตัวในตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์แต่ละตัว ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่มักจะต้องการการป้องกันความปลอดภัยสองเท่า: ฟิวส์หรือเบรกเกอร์วงจร หากความสามารถในการแบกลวดมีขนาดเล็กกว่าขีด จำกัด เกินพิกัดของคอนโทรลเลอร์ให้ตั้งค่าฟิวส์หรือเบรกเกอร์ในวงจรของคุณ

3.6 แสดง

การแสดงของตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์แตกต่างกันไปจากตัวบ่งชี้ LED ไปจนถึงการแสดงผลหน้าจอ LCD พร้อมข้อมูลของแรงดันและกระแส แสดงให้เห็นถึงระบบพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่แผงควบคุมคอนโซลเป็นรถยนต์ พวกเขาให้ข้อมูลรายละเอียดเพื่อให้คุณสามารถตรวจสอบสถานะของธนาคารแบตเตอรี่ของคุณ: พลังงานเท่าไหร่ที่คุณกำลังใช้หรือสร้าง

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์พร้อมไฟสัญญาณ LED

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์พร้อมไฟสัญญาณ LED

หากระบบของคุณมีจอแสดงผลในตัวอยู่แล้วคุณสมบัติการแสดงผลจะไม่สำคัญ แม้แต่จอมอนิเตอร์ที่ถูกที่สุดก็ยังมีเครื่องวัดพื้นฐานเช่นเดียวกับที่คอนโทรลเลอร์มี

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์พร้อมจอ LCD

โซลาร์ชาร์จคอนโทรลเลอร์พร้อมจอ LCD

ชอบบทความนี้ไหม คลิกที่นี่เพื่อทวีต

บทที่ 4: ตัวควบคุมการประจุ PWM

กลับไปที่ดัชนี

อภิธานศัพท์ 4.1 ที่ต้องรู้

ที่จุดเริ่มต้นเราจะผ่านอภิธานศัพท์ - ดูตารางต่อไปนี้

น้อยเซลล์VocVMP
12V3622V17V
20V6038V30V
24V7244V36V
  • Voc, แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดทั่วเซลล์ PV เมื่อคุณวัดแผงโซลาร์เซลล์ในเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานทางทฤษฎี (STC) ที่มีเพียงโวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้าที่มิเตอร์ได้รับคือ Voc
  • VMPแรงดันไฟฟ้าที่กำลังสูงสุดคือแรงดันเอาต์พุตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อเชื่อมต่อกับระบบ PV
  • แรงดัน เป็นแรงดันอ้างอิงที่ใช้เพื่อจัดหมวดหมู่อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ในระบบกริด ในระบบที่เชื่อมโยงกับกริดแรงดันไฟฟ้าส่วนน้อย (12v, 24v และ 48v) นั้นไม่มีความหมาย
120W ระบุ 12V แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Monocrystalline พร้อมชิ้นส่วน 36 ของสี่เหลี่ยมซิลิคอน

120W ระบุ 12V แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Monocrystalline พร้อมชิ้นส่วน 36 ของสี่เหลี่ยมซิลิคอน

แม้ว่าการชาร์จแบตเตอรี่จะต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น แต่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสามารถช่วยให้คุณค้นหาอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง (เช่นแบตเตอรีแบตเตอรี) ที่แผงโซล่าเซลล์สามารถจับคู่ได้

ดังนั้น

แผงโซลาร์ 12V จริง ๆ แล้วมี Voc ของ 22V และ Vmp ของ 17V ที่มีสี่เหลี่ยมซิลิคอน 36 อยู่ด้านหน้า

ในทำนองเดียวกัน

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ 24V มี Voc ของ 44V และ Vmp ของ 36V ที่มีชิ้นสี่เหลี่ยม 72 ของสี่เหลี่ยมซิลิคอน

คุณอาจสงสัยว่า: ทำไม 12-volt panel ไม่ใช่ 12 volts

นี่คือข้อตกลง

4.2 ทำไมแผง 12-volt คือ 17 volts

แบตเตอรี่ 12V ที่ชาร์จเต็มจริงประมาณโวลต์ 12.6; ในการชาร์จแบตเตอรี่ 12V เราต้องการแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น - ประมาณโวลต์ 13.7-14.4 จากแผงโซลาร์เซลล์ แต่ทำไมเราถึงออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ Vmp ถึง 17V ไม่ใช่แค่ 14V?

Voc ของแผงโซลาร์เซลล์ถูกวัดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานหรือ STC และ Vmp ก็วัดภายใต้ STC ที่อุณหภูมิโดยรอบไม่ร้อนเกินไปความเข้มของแสงแดดนั้นสมบูรณ์แบบ - ไม่มีเมฆหมอกควัน อย่างไรก็ตามเราไม่ได้โชคดีเสมอไป หากเราเผชิญกับสภาพอากาศเลวร้ายเช่นวันที่มีหมอกหรือมีเมฆมากแรงดันของแผงโซลาร์เซลล์จะลดลง ดังนั้นควรออกแบบพาเนลด้วยแรงดันไฟฟ้าพิเศษเพื่อให้ระบบของคุณยังคงสามารถรับแรงดันไฟฟ้าได้เพียงพอแม้ว่าสภาพอากาศจะไม่เหมาะสม เช่นไม่มีแสงแดด

4.3 Charge controller types:

ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ประเภท 3 มีดังนี้:

  • ตัวควบคุม Shunt
  • PWM
  • MPPT

ตัวควบคุม Shunt: เราพูดถึงตัวควบคุม shunt เมื่อเราพูดถึง ระเบียบปัจจุบัน - มันทำหน้าที่เหมือนสวิตช์เปิดและปิดการไหลของกระแสกับแบตเตอรี่ คุณอาจยังเห็นบางระบบเก่าแม้ว่าพวกเขาจะถูกนำออกจากตลาด PWM และ MPPT เป็นประเภทหลักของ 2 ที่เหนือกว่าในปัจจุบัน

ตอนนี้

ไปที่ PWM ก่อนกัน

4.4 คอนโทรลเลอร์พลังงานแสงอาทิตย์ PWM คืออะไร?

PWM (Pulse Width Modulated) ทำงานโดยปรับความกว้างพัลส์ปัจจุบัน

PWM ส่งไปยังพัลส์การชาร์จเป็นระยะ ๆ แทนที่จะส่งออกพลังงานอย่างต่อเนื่อง มันทำงานเหมือนขั้นตอนการชาร์จแบบ 3 แบบลอยตัวซึ่งจะสร้างกระแสไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่

แต่ความเร็ว (ความถี่) และระยะเวลา (ความกว้าง) ของชีพจรที่จะผลิตขึ้นอยู่กับสถานะของแบตเตอรี่ที่ตรวจพบ หากแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้วและโหลดในระบบไม่ทำงาน PWM จะส่งพัลส์ที่สั้นมากทุกสองสามวินาที สำหรับแบตเตอรี่ที่คายประจุ นี่คือหลักการทำงานพื้นฐาน

แม้ว่า PWM จะมีราคาถูกกว่า MPPT แต่เนื่องจากพัลส์คมที่ PWM สร้างขึ้นเมื่อประมวลผลสวิตช์เปิดและปิดอย่างรวดเร็วในระหว่างการทำงานทีวีวิทยุหรือสัญญาณโทรศัพท์ของคุณอาจถูกรบกวนบ่อยครั้ง นั่นคือข้อเสียโดยธรรมชาติของ PWM

เมื่อระบบของคุณเลือก PWM เป็นตัวควบคุมการชาร์จสิ่งสำคัญคือการทำให้แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์เหมือนกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรีแบตเตอรี

คือ

PWM ในระบบ 12V

PWM ในระบบ 12V

หากธนาคารแบตเตอรี่ของคุณคือ 12V คุณต้องเลือก 12V แผงโซลาร์เซลล์เช่นกัน

PWM ในระบบ 24V

PWM ในระบบ 24V

และถ้าธนาคารแบตเตอรี่ของคุณคือ 24V คุณจะต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ 24V หรือติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ 12V สองชุดเป็นอนุกรมเพื่อให้เป็น 24V

PWM ในระบบ 48V

PWM ในระบบ 48V

แต่ถ้าแบตเตอรีของคุณคือ 48V คุณต้องติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ 12V สี่ชุดเป็นชุดหรือแผงโซลาร์เซลล์ 24V สองชุดในซีรีย์เพื่อรับ 48V

เป็นต้น

ในขณะเดียวกันตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อมูลจำเพาะ PWM ตรงกับที่แบตเตอรี่ธนาคารของคุณด้วย

4.5 ฉันต้องการตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์มากแค่ไหน: PWM

ขนาด PWM เป็นอย่างไรเมื่อเราออกแบบระบบ PV นอกตาราง?

1 ขั้นตอนรับ Isc (Short Circuit Amps) และ Voc (Open-Circuit Voltage) จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์และหาจำนวนสายคู่ขนานในอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์

แผ่นป้ายพลังงานแสงอาทิตย์

แผ่นป้ายพลังงานแสงอาทิตย์

จากแผ่นป้าย

เราอ่าน Voc 22.1V และ Isc 8.68A และเรายืนยันว่านี่เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 12V เล็กน้อยจาก Voc

เริ่มจากตัวอย่างง่ายๆและสมมติว่าเรามีสตริง 1 แบบคู่ขนานเท่านั้น

2 ขั้นตอน, Multiply Isc ตามจำนวนสตริงในแบบคู่ขนาน

8.68Isc x 1 string = 8.68A

3 ขั้นตอนคูณด้วยปัจจัยความปลอดภัย 1.25 (ทำไมปัจจัยคือ 1.25: อ้างถึง NEC 690.8 (A) (1) กระแสไฟฟ้าโซลาร์เซลล์วงจรกระแส)

8.68Isc x 1 สตริง x 1.25 = 10.85A

ดังนั้นเราสามารถเลือก PWM ที่กำลังโหลดปัจจุบันควรมากกว่า 10.85A

PWM ในระบบสตริง 24V 2

PWM ในระบบสตริง 24V 2

ตอนนี้เรามาตรวจสอบตัวอย่างอื่นด้วยสตริง 2 ในแนว 2 โดยใช้แผง 140w เดียวกันที่กล่าวถึงในตอนนี้

แต่โปรดจำไว้ว่า - เราใช้ตัวควบคุมการชาร์จ PWM ดังนั้นเราต้องให้ความสนใจกับจำนวนแผงที่มีอยู่ในสายเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ตรงกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรีแบตเตอรี

ในตัวอย่างนี้เรามีสายอักขระ 2 แบบขนานและแผง 2 เป็นอนุกรมดังนั้นชุดพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับระบบแบตเตอรี่ 24V

8.68Isc x 2 สตริง x 1.25 = 21.7A

ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ 25A PWM จะเพียงพอ

ชอบบทความนี้ไหม คลิกที่นี่เพื่อทวีต

บทที่ 5: ตัวควบคุมการประจุ MPPT

กลับไปที่ดัชนี

5.1 ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT ทำงานอย่างไร

MPPT มีความหมายอย่างไร

MPPT เป็นตัวย่อสำหรับการติดตามจุดไฟสูงสุดซึ่งเป็นประเภทของการติดตามแบบอิเล็กทรอนิกส์

MPPT นั้นซับซ้อนกว่าและแพงกว่าด้วย MPPT มีประสิทธิภาพการแปลงประมาณ 94% - 98% นั่นคือพลังงานใน (จากแผงโซลาร์เซลล์) เกือบเท่ากับพลังงานหมด (ไปยังแบตเตอรี)

ตัวควบคุมการประจุ MPPT อ่านเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เพื่อหาจุดพลังงานที่ดีที่สุดในการดึงจากแผงโซลาร์เซลล์ จากนั้น MPPT จะลดแรงดันลงเพื่อให้สอดคล้องกับแรงดันการชาร์จแบตเตอรี่ในขณะที่เพิ่มกระแสไฟฟ้า ด้วยการทำเช่นนี้ MPPT สามารถเพิ่มพลังงานที่เราได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์เกือบ 40% เมื่อเทียบกับ PWM เนื่องจาก PWM ไม่สามารถเพิ่มกระแสเพื่อติดตามจุดพลังงานสูงสุด

ซึ่งแตกต่างจาก PWM ซึ่งต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่ตรงกับทั้งสองด้าน MPPT สามารถนำไปใช้กับระบบ PV ซึ่งแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์สูงกว่าของแบตเตอรีแบตเตอรี คุณลักษณะนี้ทำให้ MPPT มีข้อดีมากมายซึ่งเราจะพูดถึง 6 บท

ตอนนี้

มาดูตัวอย่างกันดีกว่าเพื่อที่คุณจะได้เข้าใจประเด็นได้อย่างรวดเร็ว

5.2 วิธีควบคุมขนาด mppt ควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์?

จำแผง 20V ที่ระบุด้วยเซลล์ชิ้นส่วน 60 ได้หรือไม่

ในวงจร PWM พวกมันใหญ่เกินกว่าที่จะจับคู่แบตเตอรี 12V และเล็กเกินไปสำหรับแบตเตอรี 24V แต่ MPPT สามารถแก้ไขสถานการณ์ที่น่าอายนี้ได้

แผง 20V มี 30Vmp และ 9A Imp และกำลังไฟ = 30 x 9 = 270W

สมมติว่าแผง 20V ใช้กับแบตเตอรี่ 12V MPPT จะแปลง 30V ลงเป็นประมาณ 14V เพื่อชาร์จแบตเตอรี่และเพิ่มกระแสเพื่อให้สามารถดึงพลังงานสูงสุดจากแผงโซลาร์เซลล์

หากเรานำ 30V ลงไปที่ 14V อัตราที่ลดลงคือ

30 / 14 = 2.14

จากนั้นกระแสที่เพิ่มขึ้นคือ

9 x 2.14 = 19.28A

ในที่สุด

30 x 9 = 14 x 19.28 = 270 วัตต์ (กำลังไฟฟ้าเท่ากับกำลังไฟออก);

เนื่องจากกระแสเอาต์พุตคือ 19.28A เราจึงคูณด้วยปัจจัยความปลอดภัย 1.25

เราได้รับ

19.28 x 1.25 = 24.1A

ดังนั้นจะเป็นการดีถ้าเราเลือก MPPT ที่มีกำลังการผลิตปัจจุบันมากกว่า 24.1A

อีกตัวอย่างหนึ่งที่มีสตริง 2 ในแนว 2 โดยใช้พาเนล 20V ที่ระบุเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ 12V: กำลังไฟทั้งหมดใน

270 x 4 = 1080 W.

ผลลัพธ์ปัจจุบันจะเป็น

1080 / 14 = 77.14A

ทวีคูณโดย 1.25

77.14 x 1.25 = 96.43A

ดังนั้นเราจะเลือก 100A MPPT

5.3 การปรับขนาดตัวควบคุมประจุ: แรงดันไฟฟ้าของคอนโทรลเลอร์

อีกสิ่งหนึ่งที่เราต้องใส่ใจเมื่อทำการปรับขนาดตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์คือแรงดันไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคอนโทรลเลอร์นั้นสามารถรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจากแผงควบคุมได้ คอนโทรลเลอร์ควบคุมการประจุ 150V สามารถพกพาแผงควบคุม 20v สามชุดในซีรีย์เท่านั้น คุณอาจสงสัย… 3 x 20 = 60V? มันอยู่ไกลจาก 150V!

ทำไม?

นั่นเป็นเพราะแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงที่แผงโซลาร์เซลล์สร้างอาจสูงกว่า 20V มาก บางครั้งสูงกว่า Vmp 30V ดังนั้นเราใช้ Voc เพื่อทำการคำนวณ Voc = 38V

3 x 38 = 114V

จากนั้นแผง 20V สามชุดในซีรีย์คือ 114V

ตาราง NEC 690.7

ตาราง NEC 690.7

เนื่องจากแรงดันแผงจะเพิ่มขึ้นในสภาพอากาศหนาวเย็นอ้างอิง ตาราง NEC 690.7. จากนั้นเราจะเลือกปัจจัยที่ปลอดภัยที่สุดคือ 1.25 คูณ 114v ด้วย 1.25

เราได้รับ

114 x 1.25 = 142.5V

ตอนนี้คุณสามารถเข้าใจได้แล้วว่าทำไมคอนโทรลเลอร์ 150V สามารถรองรับ 20V สามตัวในซีรีส์โดยเฉพาะในฤดูหนาว

ทุกวันนี้คอนโทรลเลอร์ที่พัฒนาขึ้นใหม่อาจมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ามาก บางรุ่นสามารถรองรับอินพุตได้มากถึง 700V สิ่งนี้สำคัญมากเมื่อ Solar Array ของคุณอยู่ไกลจากแบตเตอรีของคุณ

มาสำรวจเหตุผลในบทที่ 6

ชอบบทความนี้ไหม คลิกที่นี่เพื่อทวีต

ตอนที่ 6: PWM เทียบกับ MPPT

กลับไปที่ดัชนี

6.1 PWM กับ MPPT: อันไหนดีกว่ากัน?

เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของตัวควบคุมทั้งสอง (PWM & MPPT) ในบทก่อนหน้า เราสังเกตเห็นว่า PWM ไม่แปลงแรงดันไฟฟ้าพิเศษให้เป็นกระแสซึ่งส่งผลให้อัตราการแปลงพลังงานต่ำ กล่าวอีกนัยหนึ่งว่า PWM ไม่ได้ถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดที่รวบรวมโดยแผงโซลาร์เซลล์ไปยังแบตเตอรี่ แต่ MPPT มักจะติดตามจุดพลังงานสูงสุดจากแผงควบคุมและปรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าตามเพื่อให้สามารถถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดที่เก็บรวบรวมโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ไปยังแบตเตอรี่

PWM กับ MPPT

PWM กับ MPPT

ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมจะอธิบายสิ่งนี้อย่างชัดเจน:

สูตรทางกายภาพพื้นฐาน:

กำลังไฟ (วัตต์) = V (โวลต์) x I (แอมป์)

หากเราใช้ 12V, แผงเซลล์แสงอาทิตย์ 100W เล็กน้อยเพื่อชาร์จระบบแบตเตอรี่ 12V Vmp จริงคือ 17V และเราสามารถคำนวณผลลัพธ์ปัจจุบัน:

I = พลังงาน / V

I = 100 / 17 = 5.88 แอมป์

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเอาต์พุตพาเนลคือ 17V และ 5.88A

สถานการณ์จำลอง 1: ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์นั้นมีตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์แบบ PWM

PWM จะลากแรงดันไฟฟ้าลงไปที่แรงดันการชาร์จแบตเตอรี่ - โดยประมาณ 14V หลังจากผ่าน PWM แล้วพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเป็นเพียง 14V และ 5.88A เท่านั้น

นั่นคือ:

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

สถานการณ์จำลอง 2: ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อยู่กับตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT

MPPT ไม่เพียง แต่ลากแรงดันไฟฟ้าลงไปที่ 14V เท่านั้น แต่ยังเพิ่มกระแสไฟฟ้าอีกด้วยเพื่อให้พลังงานเกือบเท่ากับกำลังงาน

ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าลดลงด้วย 17 / 14 = 1.21

จากนั้นกระแสต่อแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นโดย 1.21 เราได้รับ

5.88 x 1.21 = 7.11A

กำลังไฟหมด

P = 14 x 7.11 = 99.54 W

ในตัวอย่างนี้พลังงานที่สูญเสียโดย PWM คือ

99.54 - 82.32 = 17.22W

พลังงาน 20% เกือบไม่ได้ถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีของแบตเตอรี่ ถ้าเราพิจารณาสถานการณ์ในสุริยคติขนาดใหญ่ความสูญเสียอาจมหาศาล

ดังนั้นจะดีกว่าถ้าใช้ MPPT สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่

6.2 จุดแข็งของ MPPT

a) ประสิทธิภาพการแปลงสูง

หากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ของคุณมาพร้อมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ MPPT จะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในการเพิ่มการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นเนื่องจากแรงดันแผงจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราการแปลง MPPT อาจเพิ่มขึ้นจาก 20% เป็น 40% นั่นเป็นพลังงานสีเขียวและฟรีที่ช่วยประหยัดเงินในบิลของคุณ

แผงโซล่าร์เซลล์ระยะไกล

แผงโซล่าร์เซลล์ระยะไกล

b) ลดการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิลหรือลดต้นทุนในการซื้อสายเคเบิล

โปรดจำไว้ สูตรกฎหมายของโอห์ม

V (โวลต์) = R (โอห์ม) x I (แอมป์)

กำลังขับ PO (วัตต์) = V (โวลต์) x I (แอมป์)

So

การสูญเสียความต้านทาน PR(วัตต์) = R (โอห์ม) x I2 (แอมป์)

จากนั้นหากติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ของคุณเป็นระยะทางไกลจากแบตเตอรีแบตเตอรีของคุณการสูญเสียพลังงานของความต้านทานสายเคเบิลจะมีมากR = R x I2 ) ที่นี่ R แสดงถึงความต้านทานของสายเคเบิล R เพิ่มขึ้นตามความยาวของสายเคเบิลที่เพิ่มขึ้น:

สูตรต้านทานสายเคเบิล

สูตรต้านทานสายเคเบิล

แต่ถ้าเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นสองเท่าO = V x I ไม่มีการเปลี่ยนแปลงกำลังขับรวม PO ดังนั้นกระแสผ่านสายเคเบิลฉันควรครึ่งหนึ่ง

ในที่สุดความต้านทาน PR(วัตต์) = R (โอห์ม) x I2 (แอมป์) จะเป็นหนึ่งในสี่กว่าก่อน

ในความเป็นจริงด้วย MPPT คุณสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้สูงขึ้นเพื่อลดการไหลของกระแสไฟฟ้า

ในกรณีนี้เราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแผงควบคุมเพื่อลดการสูญเสียความต้านทานผ่านสายเคเบิลและเนื่องจากเราใช้ MPPT ซึ่งมักจะติดตามการเก็บเกี่ยวพลังงานสูงสุดจากแผงควบคุมเราจึงไม่มีแรงดันไฟฟ้าเหลือทิ้งเนื่องจาก PWM อาจมี

เราสามารถตรวจสอบหัวข้อนี้จากแง่มุมอื่น หากคุณไม่สามารถเพิ่มแรงดันแผงได้คุณต้องหาวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดความต้านทานของสายเคเบิลเนื่องจากความต้านทาน = ความต้านทาน×ความยาว / พื้นที่ดูเหมือนว่าวิธีเดียวคือการใช้สายเคเบิลที่มีพื้นที่ตามขวางขนาดใหญ่ ผลรวมของเงินที่จะใช้จ่าย

ในการสรุปเมื่อมันมาพร้อมกับระบบขนาดเล็ก PWM เป็นโซลูชั่นที่ดีเนื่องจากมีราคาไม่แพง แต่สำหรับระบบขนาดใหญ่เพื่อปรับปรุงอัตราการแปลงและไม่ทำให้เสียความสามารถของแผงโซล่าร์ในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT จะถูกนำไปใช้กับระบบพลังงานที่สูงขึ้นเสมอ

6.3 ข้อดีข้อเสีย

การเรียนรู้ข้อมูลที่มีความรู้จากเนื้อหาก่อนหน้าเป็นสิ่งจำเป็นก่อนที่จะตัดสินใจซื้อตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับระบบ PV ของคุณ ตารางเปรียบเทียบซึ่งแสดงรายการความแตกต่างระหว่าง PWM และ MPPT ก็แนะนำเช่นกัน ดังนั้นเราจึงรวบรวมข้อดีและข้อเสียของพวกเขามารวมกันเพื่อให้คุณสะดวกยิ่งขึ้นในการตรวจสอบ

ข้อดีจุดด้อย
PWM
  • เทคโนโลยี PWM นั้นมีอยู่ในระบบ PV มาเป็นเวลานานและเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเสถียรและเป็นผู้ใหญ่
  • พวกเขาคุ้มค่าและไม่แพงสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่
  • PWM สามารถรองรับโหลดสูงสุด 60 แอมป์ในปัจจุบัน
  • PWM ส่วนใหญ่มีโครงสร้างการกระจายความร้อนที่เหมาะสมซึ่งช่วยให้ทำงานได้อย่างต่อเนื่อง
  • PWM มีหลายขนาดเพื่อให้เหมาะกับการใช้งานที่หลากหลาย
  • หาก PWM ถูกนำไปใช้กับระบบสุริยจักรวาล photovoltaic แรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องตรงกับที่ของธนาคารแบตเตอรี่
  • กำลังการผลิตไฟฟ้าปัจจุบันของ PWM เดียวไม่ได้รับการพัฒนาและยังคงเป็นแอมป์ 60 สูงสุด
  • ตัวควบคุมการชาร์จ PWM ขนาดเล็กบางตัวไม่สามารถแสดงรายการ UL ได้เนื่องจากการออกแบบโครงสร้างที่ไม่ดี
  • PWM ขนาดเล็กบางตัวไม่มีท่อร้อยสาย
  • PWM มีปัญหาสัญญาณรบกวนในบางครั้ง ตัวควบคุมจะสร้างสัญญาณรบกวนในทีวีหรือวิทยุ
  • PWM จำกัด การขยายตัวของระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ในระดับหนึ่ง
  • ไม่สามารถนำไปใช้กับแผงโซลาร์เซลล์ไฟฟ้าแรงสูงกริด
MPPT
  • MPPT เพิ่มการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้มากที่สุดและอัตราสามารถทำได้ 40% ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า PWM
  • MPPT สามารถใช้ในกรณีที่แรงดันแผงโซลาร์เซลล์สูงกว่าแรงดันแบตเตอรี่
  • MPPT สามารถทนกระแสโหลดได้สูงสุด 80 แอมป์
  • MPPT มีการรับประกันนานกว่า PWM
  • MPPT ไม่ได้ จำกัด การขยายตัวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในระบบ
  • MPPT เป็นทางออกเดียวสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสาน
  • MPPT มีราคาแพงกว่า PWM การกำหนดราคาของบางรุ่นเป็นสองเท่าของตัวควบคุมการชาร์จ PWM
  • เนื่องจาก MPPT มีส่วนประกอบและฟังก์ชั่นมากกว่าจึงมีขนาดทางกายภาพมากกว่า PWM
  • MPPT มีความซับซ้อนมากขึ้นดังนั้นเวลาส่วนใหญ่เราต้องทำตามคำแนะนำเมื่อปรับขนาดสุริยจักรวาล
  • ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT จะบังคับอาร์เรย์แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบมีสายอย่างต่อเนื่อง

6.4 ทุกระบบ PV แสงอาทิตย์ต้องการตัวควบคุมการชาร์จหรือไม่?

คำตอบคือไม่

โดยทั่วไปถ้าแผงโซลาร์เซลล์ของคุณน้อยกว่า 5 วัตต์สำหรับแบตเตอรี่ 100 ทุกแอมป์ชั่วโมงคุณก็ไม่จำเป็นต้องมีตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์

นี่คือสูตรที่เราสามารถใช้:

Quotient = ความจุของแบตเตอรี่ (แอมป์ชั่วโมง) / Imp ของแผงโซลาร์เซลล์ (แอมป์)

หากความฉลาดทางมีขนาดใหญ่กว่า 200 คุณไม่จำเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์ มิฉะนั้นคุณควรติดตั้งคอนโทรลเลอร์

ตัวอย่างเช่นหากคุณมีแบตเตอรี่ 200AH และแผง 20W ผลหารจะเป็น 200 / 1.18 = 169.5; ในกรณีนี้คุณต้องมีคอนโทรลเลอร์

หากคุณมีแบตเตอรี่ 400AH และแผง 10W ผลหารจะเป็น 400 / 0.59 = 677.9; ในกรณีนี้คุณไม่จำเป็นต้องใช้คอนโทรลเลอร์

อภิธานศัพท์

  • กำหนดคะแนน: แรงดันไฟฟ้าเฉพาะที่กำหนดไว้สำหรับตัวควบคุมการชาร์จเพื่อเปลี่ยนอัตราการชาร์จ
  • กระทรวง: ความลึกของการปลดปล่อยสัดส่วนของความจุของแบตเตอรี่ (แอมป์ชั่วโมง) ลบออกจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้ว ตัวอย่างเช่นหากความจุของแบตเตอรี่ทั้งหมดคือ 100 Ah และ 40 Ah ถูกปล่อยออกไปแล้ว DoD คือ 40%
  • แบตเตอรี่รอบลึก: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดซึ่งสามารถคายประจุได้ลึกถึงระดับประจุต่ำ แบตเตอรี่รอบลึกมีค่า DOD สูง
  • ภูตผีปีศาจ: กระแสไฟฟ้าที่กำลังสูงสุด ความฉลาดทางของกำลังสูงสุดโดย Vmp
  • เอสทีซี: เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดในห้องปฏิบัติการที่มีการทดสอบการติดตั้ง
  • Voc: แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดทั่วเซลล์ PV เมื่อคุณวัดแผงโซลาร์เซลล์ในเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานทางทฤษฎี (STC) ที่มีโวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าที่มิเตอร์ได้รับคือ Voc
  • VMP: แรงดันไฟฟ้าที่กำลังสูงสุดแรงดันเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์เมื่อเชื่อมต่อกับระบบ PV
  • แรงดัน: แรงดันอ้างอิงที่ใช้ในการจัดหมวดหมู่อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ในระบบกริด ในระบบที่เชื่อมโยงกับกริดแรงดันไฟฟ้าส่วนน้อย (12v, 24v และ 48v) นั้นไม่มีความหมาย
  • Isc: กระแสไฟฟ้าลัดวงจรกระแสสูงสุดผ่านวงจรภายนอกที่ไม่มีโหลดหรือความต้านทาน