Energia słoneczna jest zamieniana na energię za pomocą paneli słonecznych. Ważnym, choć niezauważanym elementem jest utrzymanie zrównoważonego napięcia między panelami słonecznymi a bateriami. Jest to regulator ładowania PWM, który optymalizuje transfer energii i zabezpiecza baterie. Dowiedzmy się więc dzisiaj więcej o tym, czym jest regulator ładowania PWM i odkryjmy jego prawdziwy potencjał.
Czym jest kontroler ładowania PWM?
Kontroler PWM (modulacja szerokości impulsu) to cyfrowe połączenie między panelami słonecznymi i bateriami. Kontroler ładowania słonecznego (znany również jako regulator) działa podobnie do zwykłej ładowarki akumulatorów, ponieważ zarządza prądem płynącym z panelu słonecznego do banku akumulatorów, aby zapobiec przeładowaniu. Może obsługiwać kilka rodzajów akumulatorów, podobnie jak zwykła ładowarka akumulatorów.
Napięcie absorpcyjne może kontrolować napięcie podtrzymujące, a także czas i prąd końcowy. Są one najbardziej odpowiednie dla akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, ponieważ po pełnym naładowaniu kontroler pozostaje na stałym napięciu podtrzymującym lub utrzymuje napięcie około 13.6 V (3.4 V na ogniwo) przez resztę dnia.
Najczęściej stosowanym profilem ładowania jest ta sama prosta sekwencja, którą można zaobserwować w dobrych zasilaczach sieciowych: tryb ładowania zbiorczego – tryb ładowania absorpcyjnego – tryb ładowania podtrzymującego.
Jeżeli napięcie akumulatora spadnie poniżej określonego poziomu przez dłuższy czas, np. 5 sekund (powrót do stanu początkowego), powrót do trybu ładowania maksymalnego działa lepiej w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ponieważ spadek napięcia jest większy niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, które zachowują wyższe, bardziej stabilne napięcie przez resztę okresu rozładowania.
W regulatorze ładowania słonecznego PWM:
1. Gdy ładowarka jest w trybie ładowania masowego, przełącznik jest włączony.
2. Przełącznik jest włączany i wyłączany w razie potrzeby (modulacja szerokości impulsu), utrzymuje napięcie akumulatora absorpcyjnego.
3. Gdy napięcie akumulatora spadnie do napięcia ładowania podtrzymującego po zakończeniu ładowania absorpcyjnego, urządzenie wyłączy się.
4. Aby utrzymać akumulator na poziomie napięcia konserwującego, przełącznik jest włączany i wyłączany w razie potrzeby (modulacja szerokości impulsu).
5. Gdy przełącznik jest wyłączony, napięcie panelu jest równe wartości obwodu otwartego (Voc). Gdy przycisk jest naciśnięty, napięcie jest równe napięciu akumulatora plus różnica napięć między płytą a kontrolerem. Następnie poznajmy zasadę działania kontrolera ładowania PWM.
Jaka jest zasada działania kontrolera ładowania PWM?
Twój system paneli słonecznych i domowy akumulator muszą mieć pasujące napięcia podczas korzystania z kontrolera PWM. Podstawowa zasada działania kontrolera ładowania PWM polega na tym, że skutecznie zapobiega przeładowaniu i w pełni wykorzystuje energię słoneczną do ładowania akumulatora, w ostatnich latach opracowano regulator ładowania wykorzystujący modulację szerokości impulsu (PWM).
Kontroler ładowania PWM przełącza tryb impulsowy na wejściu modułu PV. Gdy akumulator jest prawie pełny, częstotliwość impulsów lub cykl pracy ulega zmianie, dzięki czemu czas włączenia ulega skróceniu, a prąd ładowania stopniowo spada do zera.
Gdy napięcie akumulatora osiągnie najniższy punkt, prąd ładowania będzie stopniowo wzrastał. Ta technika ładowania może wydłużyć całkowity cykl życia akumulatora w systemie fotowoltaicznym, zapewniając pełniejszy stan naładowania. Stan ładowania jest chroniony przez modulację szerokości impulsu, która może wydłużyć całkowity cykl życia akumulatora w systemie solarnym. Teraz przyjrzyjmy się zaletom i wadom regulatora ładowania PWM.
Kontrolery ładowania PWM są najpowszechniejszą formą kontrolerów ładowania spotykaną w sklepach solarnych. Są tańsze i prostsze niż kontrolery MPPT. Kontrolery PWM stopniowo zmniejszają ilość mocy trafiającej do akumulatora, gdy zbliża się on do swojej pojemności.
Zobacz także: Zrozumienie zasady działania systemu solarnego poza siecią
Jakie są zalety i wady regulatora ładowania PWM?
Zalety i wady regulatora ładowania PWM są następujące:
Zalety
- At demodulacja, sygnał można łatwo oddzielić, a szum również można łatwo oddzielić.
- Wysoka zdolność do przenoszenia dużej mocy.
- Może wykorzystywać wyjątkowo wysoką częstotliwość.
- Zakłócenia hałasu są zredukowane, ponieważ podczas pracy wytwarza się mniej ciepła.
- Gdy jest używany do konwersji napięcia lub zasilania żarówka, zużywa bardzo mało energii. Wszystkie trzy typy systemów mają umiarkowaną nieefektywność.
- W przeciwieństwie do modulacji położenia impulsu, nie jest wymagana synchronizacja pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem.
Wady
- System wymaga użycia półprzewodnikowego urządzenia o krótkich czasach włączania i wyłączania. Koszt jego uzyskania jest więc dość wysoki.
- Układ jest skomplikowany.
- Koliduje z sygnały o częstotliwości radiowej.
- Komunikacja wymaga ogromnej przepustowości.
- Ze względu na wysoką częstotliwość PWM występują duże straty przełączania.
- Chwilowa moc nadajnika jest zmienna.
Przeczytaj także: 3 zalety i wady paneli słonecznych amorficznych
Jakie są ustawienia regulatora ładowania słonecznego PWM?
Kontroler ładowania słonecznego może zarządzać szerokim zakresem napięć akumulatora, od 12 woltów do 72 woltów. Ale najdroższe z nich mogą obsługiwać do 72 woltów, co jest wymagane, jeśli zamierzasz przechowywać energię przez dłuższy czas. Podczas gdy panele słoneczne można łączyć równolegle, aby uzyskać maksymalne napięcie wyjściowe, prosty regulator ładowania może akceptować tylko 12 lub 24 wolty jako napięcie wejściowe.
Aby użyć regulatora ładowania słonecznego, należy określić ustawienia napięcia i prądu. Można to osiągnąć, zmieniając ustawienie napięcia regulatora ładowania. Ustawienie napięcia kontroluje szybkość ładowania ogniw słonecznych. Parametry te można zmienić za pomocą oprogramowania komputerowego lub na regulatorze ładowania. Aby w pełni wykorzystać system energii słonecznej, zaleca się przestrzeganie wytycznych producenta. W przeciwnym razie system nie osiągnie pełnego potencjału.
- Podłącz prawidłowo regulator ładowania słonecznego do akumulatora i paneli.
- Jeśli zostanie wykryte zasilanie, ekran kontrolera zostanie podświetlony.
- Aby uzyskać dostęp do menu ustawień, przytrzymaj przycisk Menu przez kilka sekund.
- Wyświetli się prąd ładowania (z ogniw fotowoltaicznych do akumulatora).
- Naciśnij i przytrzymaj przycisk Menu, aby uzyskać dostęp do menu wyboru rodzaju ciasta.
- Kontroler automatycznie wykryje napięcie akumulatora.
- Zgodnie z instrukcją obsługi akumulatora ustaw napięcie ładowania buforowego, napięcie ładowania absorpcyjnego, wartość odcięcia niskiego napięcia i wartość odzyskiwania niskiego napięcia.
- Ustaw wartość rozładowania dla obciążenia DC (jeśli występuje), a regulator ładowania rozpocznie proces instalacji.
Zobacz także: Ustawienia kontrolera ładowania słonecznego
Czy PWM to dobry regulator ładowania?
Po zapoznaniu się z ustawieniami regulatora ładowania PWM sprawdźmy, czy PWM jest dobrym regulatorem ładowania, czy nie. Regulatory ładowania są niezbędne dla zdecydowanej większości nabywców instalacji solarnych. Instalacje solarne montowane na dachu lub na ziemi z baterią zapasową są praktycznie zawsze podłączone do sieci elektrycznej, a jeśli bateria jest w pełni naładowana, nadmiar energii słonecznej zostanie tam automatycznie przekierowany.
Jeśli chcesz założyć małą firmę system energii słonecznej poza siecią z baterią zapasową, powinieneś rozważyć zakup regulatora ładowania, aby mieć pewność, że bateria jest prawidłowo naładowana. Regulator ładowania PWM powinien wystarczyć stosunkowo małe baterie połączone z panelami słonecznymi o niskiej mocy. Regulator ładowania MPPT może być odpowiednim rozwiązaniem w przypadku bardziej złożonych projektów solarnych typu „zrób to sam” z panelami o większej mocy wyjściowej.
Modulacja szerokości impulsu jest szeroko stosowana w rozwiązaniach solarnych poza siecią dla domów i firm. PWM wymaga dopasowania napięcia układu paneli do napięcia banku akumulatorów. W przeciwnym razie moc ładowania zostałaby utracona. A im większa niezgodność, tym większa strata mocy. W rezultacie PWM jest tańszy, ale ma mniejszą elastyczność i wydajność.
