L'energia del sole viene trasformata in potenza tramite pannelli solari. Un componente importante ma inosservato è responsabile del mantenimento di una tensione bilanciata tra i pannelli solari e le batterie. È il regolatore di carica PWM che ottimizza il trasferimento di energia e salvaguarda le batterie. Quindi, scopriamo oggi di più su cosa sia il regolatore di carica PWM e scopriamo il suo vero potenziale.
Che cosa è il regolatore di carica PWM?
Un controller PWM (Pulse Width Modulation) è un collegamento digitale tra i pannelli solari e le batterie. Il regolatore di carica solare (noto anche come regolatore) funziona in modo simile a un normale caricabatteria, in quanto gestisce la corrente che scorre dal pannello solare al banco batterie per evitare sovraccarichi. Può ospitare diversi tipi di batterie, proprio come un normale caricabatteria.
La tensione di assorbimento può controllare la tensione di mantenimento, nonché il tempo e la corrente di coda. Sono più adatte per le batterie al litio-ferro-fosfato perché, dopo la carica completa, il controller rimane al mantenimento fisso o mantiene una tensione di circa 13.6 V (3.4 V per cella) per il resto della giornata.
Il profilo di carica più comune è la stessa semplice sequenza che si vede su un buon adattatore di rete: modalità Bulk - modalità Absorption - modalità Float.
Se la tensione della batteria scende al di sotto della tensione specificata per un periodo di tempo più lungo, ad esempio 5 secondi (rientro), questo rientro in modalità bulk funziona meglio per le batterie al piombo-acido perché la caduta di tensione è maggiore rispetto alle batterie al litio, che mantengono una tensione più elevata e stabile per il resto del periodo di scarica.
Nel regolatore di carica solare PWM:
1. Quando il caricabatterie è in modalità di carica di massa, l'interruttore è acceso.
2. L'interruttore viene acceso e spento secondo necessità (modulazione di larghezza di impulso) per mantenere costante la tensione della batteria dell'assorbitore.
3. Quando la tensione della batteria scende al di sotto della tensione di mantenimento al termine dell'assorbimento, si spegne.
4. Per mantenere la batteria alla tensione di mantenimento, l'interruttore viene acceso e spento secondo necessità (modulazione della larghezza di impulso).
5. Quando l'interruttore è spento, la tensione del pannello è al valore di circuito aperto (Voc). Quando il pulsante è premuto, la tensione è uguale alla tensione della batteria più la differenza di tensione tra la scheda e il controller. Dopo questo, impariamo il principio di funzionamento del controller di carica PWM.
Qual è il principio di funzionamento del regolatore di carica PWM?
Il sistema di pannelli solari e la batteria domestica devono avere tensioni corrispondenti quando si utilizza un regolatore PWM. Il principio di funzionamento di base del regolatore di carica PWM è quello di prevenire efficacemente il sovraccarico e di sfruttare appieno l'energia solare per caricare la batteria; negli ultimi anni è stato sviluppato un regolatore di carica a modulazione di larghezza di impulso (PWM).
Regolatore di carica PWM per commutare la modalità a impulsi sull'ingresso del modulo fotovoltaico: quando la batteria tende a essere piena, la frequenza dell'impulso o del ciclo di lavoro cambia, in modo che il tempo di accensione si accorci e la corrente di carica vada gradualmente a zero.
Quando la tensione della batteria raggiunge il suo punto più basso, la corrente di carica aumenterà gradualmente di nuovo. Questa tecnica di carica può estendere la durata totale del ciclo della batteria nel sistema fotovoltaico producendo uno stato di carica più completo. Lo stato di carica è protetto dalla modulazione di larghezza di impulso, che può estendere la durata totale del ciclo della batteria in un sistema solare. Ora, esploriamo i vantaggi del regolatore di carica PWM e gli svantaggi del regolatore di carica PWM.
I regolatori di carica solare PWM sono la forma più comune di regolatore di carica che si trova nei negozi di pannelli solari. Sono meno costosi e più semplici dei regolatori MPPT. I regolatori PWM riducono gradualmente la quantità di energia che entra nella batteria man mano che si avvicina alla capacità.
Vedi anche: Comprendere il principio di funzionamento di un sistema solare off-grid
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi del regolatore di carica PWM?
I vantaggi e gli svantaggi del regolatore di carica PWM sono i seguenti:
Vantaggi
- At demodulazione, un segnale può essere facilmente separato, e anche il rumore può essere facilmente separato.
- Elevata capacità di gestione della potenza.
- Può utilizzare frequenze estremamente elevate.
- Le interferenze acustiche vengono ridotte perché durante il funzionamento si genera meno calore.
- Quando viene utilizzato per convertire la tensione o per alimentare un lampadina, consuma pochissima energia. Tutti e tre i tipi di sistemi hanno una moderata inefficienza.
- A differenza della modulazione di posizione degli impulsi, non è necessaria alcuna sincronizzazione tra trasmettitore e ricevitore.
Svantaggi
- Il sistema richiede l'uso di un dispositivo semiconduttore con tempi di accensione e spegnimento brevi. Quindi, il costo per ottenerne uno è piuttosto elevato.
- Il circuito è complesso.
- Interferenza con segnali a radiofrequenza.
- La comunicazione richiede un'enorme larghezza di banda.
- A causa dell'elevata frequenza PWM, si verifica una grande perdita di commutazione.
- La potenza istantanea del trasmettitore varia.
Leggi anche: 3 vantaggi e svantaggi dei pannelli solari amorfi
Quali sono le impostazioni del regolatore di carica solare PWM?
Un regolatore di carica solare può gestire un'ampia gamma di tensioni della batteria, da Da 12 Volt a 72 Volt. Ma quelli più costosi possono gestire fino a 72 volt, il che è necessario se si intende immagazzinare l'energia per un periodo di tempo prolungato. Mentre i pannelli solari possono essere collegati in parallelo per fornire la massima tensione di uscita, un semplice regolatore di carica può accettare solo 12 o 24 volt come tensione di ingresso.
Per utilizzare un regolatore di carica solare, è necessario specificare le impostazioni di tensione e corrente. È possibile farlo modificando l'impostazione di tensione del regolatore di carica. L'impostazione di tensione controlla la velocità di ricarica delle celle solari. Questi parametri possono essere modificati tramite software per computer o sul regolatore di carica. Per ottenere il massimo dal sistema di energia solare, si consiglia di seguire le linee guida del produttore. In caso contrario, il sistema non riuscirà a raggiungere il suo pieno potenziale.
- Collegare correttamente il regolatore di carica solare al gruppo batterie e ai pannelli.
- Se viene rilevata alimentazione, lo schermo del controller si illuminerà.
- Tenere premuto il tasto Menu per alcuni secondi per accedere al menu delle impostazioni.
- Verrà visualizzata la corrente di carica (da fotovoltaico a batteria).
- Premere a lungo il pulsante Menu per accedere al menu di selezione del tipo di batteria.
- Il controller rileverà automaticamente la tensione della batteria.
- Secondo il manuale utente della batteria, impostare tensione di carica flottante, tensione di carica di assorbimento, valore di interruzione di bassa tensione e valore di ripristino di bassa tensione.
- Impostare il valore di scarica per il carico CC (se presente) e il regolatore di carica inizierà il processo di installazione.
Vedi anche: Impostazioni del regolatore di carica solare
PWM è un buon regolatore di carica?
Dopo aver appreso le impostazioni del regolatore di carica solare PWM, verifichiamo se PWM è un buon regolatore di carica o meno. I regolatori di carica sono necessari per la stragrande maggioranza degli acquirenti di energia solare. Le installazioni solari sul tetto o a terra con una batteria di backup sono praticamente sempre collegate alla rete elettrica e, se la batteria è completamente carica, l'energia solare in eccesso verrà reindirizzata automaticamente lì.
Se si desidera realizzare un piccolo impianto solare autonomo con accumulo a batteria, è consigliabile dotarsi di un regolatore di carica per garantire una corretta ricarica della batteria. Un regolatore di carica PWM dovrebbe essere sufficiente per batterie di dimensioni relativamente ridotte abbinate a pannelli solari a bassa potenza. Un regolatore di carica MPPT potrebbe essere più appropriato per progetti solari fai-da-te più complessi con pannelli a maggiore potenza.
La modulazione di larghezza di impulso è ampiamente utilizzata nelle soluzioni solari fuori rete per abitazioni e aziende. La PWM richiede di adattare la tensione della matrice di pannelli alla tensione del banco di batterie. Altrimenti, la potenza di carica andrebbe persa. E maggiore è la discrepanza, maggiore è la perdita di potenza. Di conseguenza, la PWM è meno costosa ma ha meno flessibilità ed efficienza.
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