وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية: الأنواع والوظائف والتطبيقات

يُعدّ استخدام أنظمة الألواح الشمسية الخيار الأمثل اليوم، ولكن من المهمّ قبل ذلك جمع المعلومات الأساسية. تُعدُّ أنواع مُختلفة من مُنظّمات شحن الطاقة الشمسية أحد مُكوّنات نظام الطاقة الكهروضوئية. دعونا نتعرّف عليها بالتفصيل.

ما هو جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

هو مُنظِّم لبطارية الطاقة الشمسية يمنع شحنها الزائد. تُعدّ وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية بوابةً لنظام تخزين البطاريات، إذ تضمن عدم تلف البطاريات نتيجة التحميل الزائد أو الشحن الزائد، وهي مطلوبةٌ بشكلٍ خاص في أنظمة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة. يُعدّ نظاما MPPT وPWM أشهر أنواع وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية.

ما هي أنواع وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

بشكل أساسي، هناك 4 أنواع من وحدات التحكم في الشحن.

1. MPPT المسؤول عن المراقب المالي

يسمح لـ الجهد من الألواح الشمسية يختلف عن جهد البطارية. أقصى باور بوينت التتبع (MPPT) يمكن تحديد نقطة إنتاج الطاقة القصوى بواسطة الألواح الشمسية من خلال وظيفة إدخال المصفوفة المتنوعة الخاصة بها.

تقطع هذه الوحدات الدائرة بين الألواح الشمسية والبطاريات، مما يوفر حماية فعّالة للنظام. يُفضّل استخدام وحدات تحكم MPPT في أنظمة التأريض السالب، إذ تعتمد على خط مرجعي سالب ثم تعود إلى الخط الموجب.

تحديد – يعتبر تبديد الحرارة مشكلة شائعة مع وحدات التحكم في شحن MPPT، وخاصة عند استخدامها في مجموعات الطاقة الشمسية الكبيرة.

2. منظم PWM

هذه الهيئات التنظيمية تعمل باستمرار مثل وحدة التحكم في التشغيل/الإيقاف السريع والتعديل الذاتي عن طريق تغيير سرعة وعرض النبضات المرسلة إلى البطارية. عند عرض 100% من عرض الترانزستور، تشحن الألواح الشمسية البطارية الشمسية إلى أقصى حد، ولكن عند عرض 0%، يتوقف الترانزستور عن العمل.

يمنع هذا تدفق التيار من الألواح إلى البطاريات. يحدث هذا غالبًا في حالة زيادة الجهد المُزوَّد أو عند شحن البطارية بالكامل. يمكن تحويل بعض منظمات PWM إلى منظمات تسلسلية للأحمال الحساسة في حال وجود مشكلة في الصوت الناتج عن تردد PWM. وحدات تحكم PWM تتشابه مع منظمات السلسلة ولكنها لا تستخدم الترانزستورات.

تحديد – لا تستطيع منظمات PWM أيضًا تحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية.

3. منظم السلسلة

وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية هذه يفتح الدائرة بعد أن تصل البطارية إلى جهد محددثم يسمح بتدفق التيار بين البطاريات والألواح الشمسية، حتى يصل مجددًا إلى جهد الفصل (درجة حرارة عالية). يستخدم منظم التيار المتسلسل مرحلًا أو ترانزستورًا لتوصيل أو فصل الألواح الشمسية بالبطاريات.

يمكن استخدام وحدات تحكم الشحن هذه في كلا النظامين الأرضيين (السالب والموجب). تُعرف منظمات الشحن التسلسلية أيضًا بنوع من منظمات التشغيل/الإيقاف، ومعها، يكون تيار البطاريات إما كاملًا أو معدومًا.

4. منظم التحويلة

هم تقصير دائرة مجموعات الطاقة الشمسية عندما تصل البطاريات إلى جهد محددتُعرف أيضًا باسم منظمات النبضات، وهي عبارة عن وحدات تحكم في الشحن ذات حالة واحدة تعمل عن طريق تشغيل/إيقاف تنظيم الشحن.

تحتوي منظمات التحويل أيضًا على ترانزستور مع صمام ثنائي مانع. الأول يفصل أو يربط مجموعة الطاقة الشمسية بالبطاريات، بينما يحمي الثاني البطارية من قصر الدائرة في آنٍ واحد.

هذه الأنواع من وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية مثالية للأنظمة المؤرضة سلبيًا، حيث يقع الصمام الثنائي المانع داخل الصمام الثنائي الموجب. هذا يجعلها مثالية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصغيرة.

انظر أيضا: إعدادات وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية

ما هي وظائف وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

فيما يلي قائمة بالوظائف التي تؤديها أنواع أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية.

• حماية البطارية من الدائرة المفتوحة:بعد شحن البطارية بشكل طبيعي، سيتم تقييد الجهد عبر الحمل للتأكد من عدم تعرض الحمل أو البطارية للتلف.
• التحكم في ضوء النهارعند استخدام المصابيح الشمسية، خلال النهار (في ضوء الشمس الجيد)، يقوم جهاز التحكم بالشحن بإيقاف تشغيل الحمل تلقائيًا. بعد غروب الشمس، يُشغّل الحمل تلقائيًا، ما يُتيح تشغيل المصابيح الشمسية تلقائيًا ليلًا وإيقاف تشغيلها صباحًا.
• الحماية من الصواعقأثناء العواصف الرعدية، تزداد احتمالية حدوث صواعق إذا كانت ألواح الطاقة الشمسية مثبتة في أماكن مرتفعة. في حالة حدوث صاعقة، يتم توفير جهد عالٍ عبر أسلاك لا تتحملها البطاريات والأحمال. تقوم وحدات التحكم في الشحن بفصل الدائرة الكهربائية لمنع وصول هذا الجهد العالي إلى نظام الطاقة الشمسية وأجهزته.
• حماية من ماس كهربائي و تيار زائدعادةً ما تكون بطاريات الطاقة الشمسية ١٢ فولت، لذا بمجرد أن يتجاوز تيار الحمل ١٠ أمبير أو أكثر، يحدث قصر في الدائرة الكهربائية. يؤدي كسر فيوز الدائرة إلى انفجاره. يمكن استبداله، ووحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية جاهزة للاستخدام.
• حماية فاحش:إذا كان جهد الشحن (DC) أعلى من جهد الحماية، سيقوم جهاز التحكم في الشحن بفصل البطارية تلقائيًا عن مصدر الطاقة (الألواح الشمسية) لمنعها من الشحن الزائد.
• حماية الإفراط في التفريغ:عندما يكون جهد البطارية أقل من جهد الحماية، يقوم وحدة التحكم في الشحن بفصل البطارية عن الحمل وحمايتها من التفريغ أو التفريغ الزائد.
• الحماية من الفولت الزائدعندما يكون الجهد مرتفعًا جدًا، تُوقف وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية المخرج تلقائيًا. تتحكم هذه الوحدة بالجهد، وتفتح الدائرة الكهربائية عندما يصل جهد البطارية إلى المستوى الأمثل.
• حماية اتصال البطارية العكسيفي حال عكس قطبية البطارية، تساعد وحدات التحكم بالشحن على منع أي خلل. بعد تصحيح القطبية، يمكن استخدام البطارية.
• وظيفة الفحص الذاتيفي حال عدم عمل وحدة التحكم بالشحن بشكل صحيح بسبب عوامل داخلية أو خارجية، تُجري الوحدة فحصًا ذاتيًا. ثم تُرسل إشارات وتحذيرات إلى المستخدم عبر الشاشات وتطبيقات الهاتف.
• التعويض درجة الحرارةتراقب وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية درجة حرارة البطارية. إذا لم تكن درجة الحرارة مثالية، فإنها تضبط قيم الشحن والتفريغ، مما يجعلها مثاليةً لعمل البطارية.

فهم المزيد عن خرج حمل وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية.

ما هي تطبيقات أنواع وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

مع تزايد استخدام أنظمة الألواح الشمسية، يزداد الطلب على وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية. عادةً ما تُستخدم هذه الوحدات مع أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة، مما يسمح باستخدامها في تطبيقات مختلفة.

• نظام الطاقة الشمسية الهجين (سكني)
• تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة وحدات تحكم الشحن بتقنية تعديل عرض النبضة (PWM).
• مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية أضواء الشمسية
• تستخدم توربينات طاقة الرياح والتوربينات المائية الصغيرة وحدات تحكم في الشحن تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT).

هل يمكنني استخدام الألواح الشمسية بدون وحدة تحكم الشحن؟

نعم، من الناحية الفنية، يمكنك استخدام الألواح الكهروضوئية بدون وحدة تحكم شحن وتوصيلها مباشرةً بالبطارية. يُنصح عمومًا بما يلي: استخدام الألواح الشمسية مع وحدة تحكم الشحنومع ذلك، يمكن اعتبار الشروط التالية بمثابة استثناءات.

• مع الألواح الشمسية ذات تصنيف الطاقة المنخفضة يمكنك الاستغناء عن وحدة التحكم بالشحن. هذا لن يُسبب أي ضرر للبطارية على الأرجح، لأن جهد تشغيلها ينخفض ​​عند توصيلها بالبطارية.
• يتزامن جهد البطارية واللوحة، مما يعني جهد خرج اللوحة وجهد دخل البطارية متماثلان تقريبًا.
• في حالة قيامك بشحن البطارية ببطء من الألواح الشمسية حوالي 5 وات.
• استخدام منافذ USB على الألواح الشمسية لأن الألواح تحتوي على شرائح IC ذكية تعمل على تنظيم الجهد المقدم لجهازك وبالتالي حمايته من الشحن الزائد أو الناقص.

هام - إذا كانت اللوحة تصدر 2 واط أو أقل لكل 50 أمبير ساعة من البطارية، فوفقًا للقاعدة العامة، يكون من الضروري وجود وحدة تحكم في الشحن.

باستخدام أنواع مختلفة من وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية، يُمكننا حماية أنظمة الطاقة الكهروضوئية لدينا. على الرغم من أن وحدات MPPT تُعتبر الأكثر فعالية، إلا أن بعضها الآخر جيد أيضًا، وذلك حسب نوع النظام والطاقة المُستخدمة. تَفَضَّل بزيارة موقعنا الإلكتروني لمزيد من المعلومات المفيدة حول أنظمة الألواح الشمسية ومكوناتها والمواضيع ذات الصلة.

منتجات ينصح بها: ما هو حجم وحدة التحكم في الشحن للوحة الشمسية 600 واط؟