شارژ کنترلر خورشیدی

همه چیز در مورد شارژ کنترلر خورشیدی

شارژکنترلر خورشیدی یکی از اجزای سیستم آفگرید (جدا از شبکه) برق خورشیدی است که همان طور که از نامش پیداست میزان شارژ و دشارژ باتری را کنترل می‌کند. این ابتدایی‌ترین کاری است که می‌توان از این دستگاه انتظار داشت. انواع محافظت‌ها، قابلیت کنترل بار، شارژر USB ، قابلیت مانیتورینگ از راه دور یا به وسیله کامپیوتر، تایمر و قابلیت تشخیص روز و شب و … از دیگر قابلیت‌هایی است که می‌تواند در یک دستگاه شارژکنترلر خورشیدی موجود باشد.

طبیعتا قابلیت بیشتر در شارژکنترلر به معنای قیمت بالاتر آن نیز هست اما استفاده از بهترین کنترل شارژ خورشیدی به این معنا نیست که شما به تمام قابلیت‌های آن نیاز اساسی دارید بلکه این نیاز باید یا توجه به کاربرد تعیین شود. هدف این نوشته بررسی شارژکنترلرهای متفاوت و معرفی قابلیت‌های هر کدام است تا راهنمایی برای انتخاب بر اساس نیاز باشد برای این منظور شارژکنترلرهای شرکت EP solar که در ایران موجود هستند، در نظر گرفته شده اند.

مناسب ترین شارژ کنترلر خورشیدی

(دلیل استفاده از مدل‌های شرکت Epsolar صرفا در دسترس بودن آنها در ایران بود ،البته شرکت Epsolar ،شرکت باسابقه‌ای در تولید انواع تجهیزات برق خورشیدی بوده و کیفیت محصولات آن توسط مشتریان ایرانی تایید شده است. این مطلب از این جهت عنوان شد که قابلیت‌های ذکر شده در این نوشته مختص به محصولات این شرکت نیست و قابل بررسی برای دیگر برندها هم هست.)

انتخاب شارژکنترلر خورشیدی

در هنگام انتخاب شارژکنترلر خورشیدی ابتدا باید ولتاژ و جریان کاری سیستم را مشخص کنیم تا متناسب با آن شارژ کنترلر مورد نظر را انتخاب کنیم. ولتاژ و جریان پنل ها نباید بیشتر از محدودیت ولتاژ و جریان مشخص شده برای شارژ کنترلر ها باشد. در هنگام انتخاب شارژ کنترلر، جریان شارژ کنترلر باید 25% بیشتر از جریان اتصال کوتاه آرایه باشد. همچنین ماکزیمم ولتاژ ورودی شارژ کنترلر باید بیشتر از ماکزیمم ولتاژ سیستم باشد.

برای انتخاب شارژکنترلر خورشیدی باید دو عامل ولتاژ و جریان شارژ کنترلر را تعیین کنیم. ولتاژ شارژ کنترلر برابر با ولتاژ خروجی آرایه تعیین می شود. در سیستم های 12 و 24 ولت به دلیل اینکه اکثر شارژ کنترلر توانایی کار با هر دو ولتاژ را دارند شارژ کنترلر استفاده شده از نظر ولتاژی یکی است. پس از انتخاب ولتاژ باید جریان شارژ کنترلر را انتخاب کنیم. را برای محاسبه میزان جریان شارژ کنترلر مورد نیاز در سیستم خورشیدی می توانیم از فرمول زیر استفاده کنیم :

Ich=Isc*Np*1.25

در معادله بالا جریان اتصال کوتاه پنل ها را با Isc و تعداد آرایه ها یا پنل های موازی را با Np نشان داده ایم.

مثال :

چه شارژ کنترلری برای سیستمی با مشخصات زیر انتخاب کنیم؟

2 پنل موازی – جریان اتصال کوتاه هر پنل 3.85 آمپر – ولتاژ 12 ولت

Ich=3.85*2*1.25=9.62

یک شارژ کنترلر 24 ولت 10 آمپر برای این سیستم نیاز است.

تعیین ظرفیت شارژ کنترلر خورشیدی

در خصوص شارژ کنترلر عموما دو پارامتر اصلی مورد نیاز است. ولتاژ نامی و جریان شارژ. ولتاژ کنترلر در واقع به مشخصات باتری‌ها بستگی دارد. بنابراین قبل از اینکه کنترلر شارژ سیستم خود را تعیین نمایید می‌بایست ولتاژ باتری سیستم را مشخص کرده باشید. ولتاژ کار باتری در واقع همان ولتاژی است که به ورودی اینورتر منتقل می‌شود. برای تعیین ظرفیت جریان کنترلر ،چنانچه از شارژ کنترلر MPPT استفاده میکنید میزان مجموع توان نامی پنل‌هایی که به کنترلر متصل می‌شوند را محاسبه کرده و جریان نامی کنترلر را از طریق رابطه ذیل محاسبه نمایید:

I_c=P_t/V_B

P_t مجموع توان پنل‌های متصل به کنترلر، I_c جریان نامی کنترلر و V_B ولتاژ بانک باتری است که کنترلر به آن متصل می‌شود. برای تعیین تعداد پنل‌های سری یا موازی هر کنترلر به مشخصات فنی کنترلر رجوع نمایید. حتی‌الامکان اتصال تعداد بیشتری از پنل‌ها به صورت سری مزایای بیشتری در مقایسه با اتصال موازی آنها خواهد داشت. در صورت استفاده از شارژ کنترلر PWM، جریان نامی شارژ کنترلر برابر مجموع جریان واردشونده به پایانه PV شارژ کنترلر خواهد بود و این با توجه به تعداد و آرایش پنل‌ها تعیین می‌گردد.

مدار شارژ کنترلر خورشیدی چیست؟

مدار شارژر خورشیدی نام دیگر آن کنترل شارژ خورشیدی است؛ وسیله ای می باشد برای سیستم های ضروری و حساس . یکی از کاربرد های مهم مدار شارژر خورشیدی متناسب برای پایه های روشنایی ، تابلو تبلیغاتی ، دکل های مخابراتی مورد احتیاج است این مدار دارای سنسور دما می باشد . نقش مدار شارژ کنترلر خورشیدی در سیستم خورشیدی جدا از شبکه بسیار مورد اهمیت است .

مدار شارژر خورشیدی به 2 دسته تقسیم می شود:

شارژ کنترلر خورشیدی PWM

شارژ کنترلر خورشیدی MPPT

تفاوت شارژ کنترلر MPPT با شارژ کنترلر PWM در این است که شارژ کنترلر MPPT  نسبت به شارژ کنترلر PWM در توان های بسیار بالاتری مورد استفاده قرار می گیرند.  بازرگانی برق و صنعت تیکوا نیرو عرضه انواع مدار شارژر خورشیدی و دارای شناخته شده ترین برند های جهان EP SOLAR ، STECA ، PHOCOS و SOLARIS و دارای طول عمر مفید و تعمیر ونگهداری آن بسیار آسان ، قیمت بسیار مناسب و گارانتی قابل تعویض برای مصرف کنندگان می باشد.

انواع شارژ کنترلر

شارژ کنترلرها به دو دسته  (PWM (Pulse Width Modulation و (MPPT (Maximum Power Point Tracking تقسیم می شوند، در ادامه به توضیح این دو نوع شارژ کنترلر و نحوه عملکرد آن ها می پردازیم.

>> برای خرید انواع  شارژ کنترلر خورشیدی کلیک کنید 

شارژ کنترلر MPPT ( دنبال کننده توان ماکزیمم Maximum Power Point Tracking):

همانطور که از اسم این شارژ کنترلر MPPT پیداست دنبال کننده توان ماکزیمم هستند.

اساس کار کنترل شارژ MPPT اینگونه است که ولتاژ DC را دریافت و به سیگنال AC تبدیل میکند.

سپس این سیگنال AC را به تراسفرماتور میدهد تا به ولتاژ و جریان دلخواه تبدیل کند.

سپس سیگنال AC را به DC تبدیل میکند تا به بیشترین توان دست یابد.

اکثر شارژ کنترلر MPPT موجود در بازار در سه مرحله عملیات شارژ را انجام میدهند:

• مرحله Bulk (شارژ حداکثری):

در این مرحله که دو ساعت می باشد ولتاژ تا (بین ۱۴٫۲ تا ۱۴٫۶ ولت) زیاد می شود و بیشترین جریان برای شارژ باتری کشیده می شود .(در این مرحله ولتاژ متغییر و جریان ثابت است).

• مرحله Absorption (شارژ کامل):

در این مرحله که باز هم دو ساعت می باشد ولتاژ همان ۱۴٫۴ باقی می ماند تا هنگامی که جریان به کمترین حد خود برسد یعنی باتری اشباع شود.(در این مرحله جریان متغییر و ولتاژ ثابت است).

• مرحله Float (شناوری):

زمانی که باتری از جریان اشباع می شود(معمولا جریان به ۳ درصد جریان نامی برسد) ولتاژ بین ۱۳٫۲ تا ۱۳٫۶ ولت قرار میگیرد و جریانی کم که از تخلیه باتری جلوگیری کند از سیستم دریافت میکند.

>> برای خرید انواع آن کلیک کنید  

تفاوت بین شارژ کنترلر MPPT و PWM

تفاوت اصلی این دو نوع کنترلر از نظر سایت تک اینورتر در چند مورد قابل توجه می باشد.

اول راندمان

در شارژ کنترلر MPPT بالای ۹۷% می باشد و در PWM زیر ۸۰% و این بخاطر نوع عملکرد این دو است.

شارژ کنترلر PWM برای سیستم های کوچک که پنل های آنها زیر ۲۷۰وات هستن مناسب است.

کنترل شارژ MPPT برای سیستم های بزرگ که پنل های آنها بیشتر از ۲۷۰وات هستن مناسب است.

حالا سوال پیش می آید که چرا؟

محاسبه شارژ کنترلر MPPT بهتر از به صورت وات انجام شود. به دلایلی که در اولین پاراگراف توضیح داده شده.

        (اگر در مبحث محاسبه دقیق کنترل شارژ mppt سوالی دارید میتوانید با کارشناسان تک اینورتر در ارتباط باشید)

محاسبه شارژ کنترلر PWM معمولا طبق آمپر ماکسیمم تعداد پنل ها انجام می شود.

دوم قیمت

قیمت کنترل شارژ MPPT به مراتب بیشتر از PWM است به دلیل نوع کارایی و راندمان و مدار آنها.

شارژر خورشیدی MPPT در سامانه هایی با پنل های بزرگ بصرفه هستند.اما در محاسبه مقدار پنل و نوع کنترل شارژ باید کاملا دقت کرد.

انتخاب کنترل شارژ مناسب امری بسیار مهم است .

انتخاب نوع شارژ کنترلر با توجه به تعداد پنل ها و توان بارها :

اگر در یک سیستم تعداد پنل ها بیش از توانی که بارها نیاز دارند باشد ، باتری ها تقریباً همیشه در حالت شارژ کامل قرار دارند پس بهتر است از شارژ کنترلر PWM استفاده کرد بدون نیاز به زیاد کردن هزینه ها برای خرید شارژ کنترلر MPPT ولی در کل در سیستم های کوچک استفاده از شارژ کنترلر PWM اقتصادی تر است .

اثر لبه ی ابر (Edge of Cloud Effect (ECE:

زمانی که سایه ابرها در حال افتادن بر روی پنل است یا زمانی که این سایه ابر در حال خارج شدن از روی پنل خورشیدی است اگر دقت کنیم درست در مرز بین سایه و نور خورشید میزان نور شدیدتر است که این بخاطر پدیده شکست نور می باشد. در نتیجه میزان ولتاژ تولید شده در پنل برای زمان محدودی زیادتر از حد نرمال می شود پس ما باید این اضافه ولتاژ را در طراحی شارژ کنترلر در نظر بگیریم. معولاً میزان آمپر شارژ کنترلر را بین ۲۰ تا ۳۰ درصد زیادتر از میزان مورد نیاز در نظر می گیرند تا اثر این پدیده را جبران کنند.

به طور مثال برای چهار پنل ۷۵ الی ۸۰ واتی نیاز به یک شارژ کنترلر ۳۰ امپری داریم زیرا هر پنل در حدود ۶ امپر تولید می کند که در مجموع ۲۴ امپر می شود . و با احتساب ۲۵ درصد اثر لبه ی ابر (ECE) حدود ۳۰ امپر تولید می کند.

نکته :در هنگام نصب برای جلوگیری از صدمات احتمالی به سیستم اولین اتصال باید شارژ کنترلر به باتری ها باشد و سپس شارژ کنترلر به پنل خورشیدی و در هنگام قطع اخرین اتصالی که قطع می کنیم باید شارژ کنترلر و باتری باشد .

>برای خرید انواع آن کلیک کنید<<

نصب شارژ کنترلر خورشیدی

شارژ کنترل‌ها دارای ۳ جفت نقطه اتصال خروجی/ورودی می‌باشند. برای توضیح هرچه بهتر نحوه نصب شارژ کنترل به بررسی سری Max-EU برند Lumiax می‌پردازیم. سری Max-EU لومیاکس دارای ویژگی‌های منحصر به فردی از جمله: نمایشگر دیجیتال برای مشاهده آسان اطلاعات ورودی و خروی دستگاه، تعیین مشخصات و پارامتر‌های آنی سیستم، قابلیت کارکرد با سیستم‌های ۱۲ ولت و ۲۴ ولت به صورت اتوماتیک، مناسب برای انواع باتری ها، دارای سنسور دمای محیطی، دارای سنسور دمایی داخلی برای کنترل شدت جریان دهی، قابلیت شارژدهی ۴ مرحله ای، دارای ۲ خروجی USB و دارای محافظت کامل الکترونیکی می‌باشد.

مشخصات ظاهری شارژ کنترلر ها

1. هیت سینک : کاهش دهنده دمای دستگاه
2. قاب پلاستیکی : محافظت از اجزای داخلی دستگاه
3. LCD : نمایشگر پارامترهای مختلف دستگاه
4. دکمه های انتخاب گر
5. خروجی های USB
6. خروجی سنسور
7. محل اتصال بار
8. محل اتصال باتری
9. اتصال پنل
   

محل نصب شارژ کنترلر

نحوه سیم کشی شارژ کنترلر

 اتصال باتری ها
در قدم اول با استفاده از سیم‌های مناسب باتری را به ترمینال شارژ کنترل متصل نمایید. باید توجه داشته باشید که ولتاژ پنل‌های شما با ولتاژ باتری‌ها یکی باشد. در صورتی که ولتاژ سیستم شما ۱۲ ولت می‌باشد، ولتاژ باتری‌ها می‌بایست بین ۱۰ تا ۱۵ ولت بوده و در صورتی که ولتاژ سیستم شما ۲۴ ولت می‌باشد ولتاژ باتری‌ها می‌بایست بین ۲۰ تا ۳۰ ولت باشد. همچنین می‌بایست پلاریته مثبت باتری را به ترمینال مثبت شارژ کنترل و پلاریته منفی را به ترمینال منفی شارژ کنترل متصل نمایید.

اتصال پنل
قبل از اتصال پنل‌ها به شارژ کنترل توجه داشته باشید که ولتاژ و جریان پنل‌ها متناسب با شارژ کنترل انتخابی باشد و پس از آن با توجه به پلاریته‌های مثبت و منفی اقدام به اتصال پنل‌ها با شارژ کنترل نمایید.

اتصال LOAD
با توجه به پلاریته‌های مثبت و منفی اقدام به اتصال سیم‌های مصرف کننده نمایید.

پرسش های متداول در رابطه با شارژ کنترلر خورشیدی