Pengontrol Charger Surya PWM: Fungsi, Pengukuran, dan Panduan Pemilihan

Apa itu Pengontrol Charger Surya PWM (Modulasi Lebar Pulsa)?

Apa itu Modulasi Lebar Pulsa atau Pengontrol Charger PWM?

Pengontrol PWM (Pulse Width Modulation) adalah transisi elektronik antara panel surya dan aku:

Pengontrol charger surya (sering disebut regulator) identik dengan charger aku standar, yaitu mengontrol arus yang mengalir dari panel surya ke bank aku untuk mencegah pengisian berlebih. Seperti charger aku standar, ia dapat menampung berbagai jenis aku.

Tegangan absorpsi dapat memilih tegangan float, dan sering juga dapat mengatur waktu dan arus ekor. Mereka paling cocok untuk aku lithium-iron-phosphate karena ketika pengontrol dalam pengisian penuh, ia tetap pada tegangan float tetap atau memelihara tegangan sekitar 13,6V (3,4V per sel) untuk sisa hari.

Profil pengisian yang paling populer adalah urutan sederhana yang sama yang ditemukan pada adapter listrik berkualitas, yaitu, mode bulk – mode absorpsi – mode float. Masuk ke mode pengisian bulk terjadi pada:

• Matahari terbit di pagi hari
• Jika tegangan aku menurun ke bawah tegangan yang ditentukan selama lebih dari waktu yang ditentukan, misalnya, 5 detik (masuk kembali)

Masuk kembali ke mode bulk ini bekerja lebih baik untuk aku asam timbal karena penurunan tegangan dan penurunan lebih signifikan daripada aku berbasis lithium, yang mempertahankan tegangan yang lebih tinggi dan lebih stabil untuk sisa periode pengosongan.

• Post Terkait: Pengontrol Charger Surya MPPT – Kerja, Pengukuran dan Pemilihan

Dalam pengontrol charger surya:

• Sakter ON saat mode charger dalam mode pengisian bulk.
• Sakter ON dan OFF sesuai kebutuhan (modulasi lebar pulsa) untuk menjaga tegangan aku absorpsi.
• Ia OFF pada akhir absorpsi ketika tegangan aku menurun ke tegangan float.
• Sakter ON dan OFF lagi sesuai kebutuhan (modulasi lebar pulsa) untuk menjaga tegangan aku pada tegangan float.

Perhatikan bahwa ketika sakters off, tegangan panel akan berada pada tegangan open-circuit (Voc). Ketika sakters on panel, tegangan akan berada pada tegangan aku + penurunan tegangan antara papan dan pengontrol.

Pencocokan terbaik untuk pengontrol PWM:

Panel yang paling cocok untuk pengontrol PWM adalah panel dengan tegangan sedikit di atas yang disediakan untuk mengisi aku dengan mempertimbangkan suhu, biasanya, papan dengan V_mp (tegangan maksimum) sekitar 18V untuk mengisi aku 12V. Mereka kadang disebut baris 12V meskipun mereka memiliki V_mp sekitar 18V.

Berikut adalah diagram blok dari pengontrol charger surya PWM yang biasanya.

PWM 3 Stage Charging

Bulk Charge: Tingkat pengisian bulk adalah di mana perangkat PV terus menambahi sebagian besar pengisian aku. Perangkat akan mengisi aku dengan arus dan tegangan tinggi ketika tegangan rendah. Ketika tegangan di akhir aku lebih besar dari nilai pemeliharaan ini saat diatur, pengisian langsung harus berhenti.

Absorb Charge: Biasanya, setelah langkah pertama pengisian, aku akan menunggu selama beberapa waktu untuk memungkinkan tegangan menurun secara alami dan kemudian mencapai tahap pengisian seimbang. Tahap ini juga disebut pengisian tegangan konstan.

Float Charge: Ini adalah tahap terakhir dari pengisian 3 tahap, dikenal sebagai Trickle charging. Trickle adalah arus pengisian kecil ke aku pada tingkat rendah dan stabil. Sebagian besar aku rechargeable kehilangan daya saat penuh daya karena self-discharge. Jika pengisian tetap pada arus rendah yang sama dengan laju self-discharge, ia dapat mempertahankan kapasitas pengisian.

Kelebihan Pengontrol Charger Surya PWM:

• Regulator PWM telah matang dan teknik yang established.
• Struktur sederhana dan hemat biaya
• Penerapan regulator PWM yang mudah
• Anggaran lebih rendah untuk inisiasi kecil

Kekurangan Pengontrol Charger Surya PWM:

• Tingkat konversi rendah
• Tegangan input harus seimbang dengan bank tegangan aku.
• Skalabilitas kurang untuk pengembangan perangkat
• Mode beban kurang
• Perlindungan kurang;

Post Terkait: Pengenalan terhadap Algoritma Titik Daya Maksimum dalam Sistem PV

Fungsi Pengontrol Charger Surya:

Pengontrol charger pusat secara esensial mengatur tegangan unit dan membuka sirkuit, menghentikan pengisian saat tegangan aku naik ke jumlah tertentu. Banyak pengontrol charger menggunakan relay mekanis untuk membuka atau menutup jalur, menghentikan atau memulai daya dari unit penyimpanan listrik.

Secara umum, aku 12V digunakan untuk aplikasi tenaga surya. Panel surya dapat menyampaikan tegangan yang jauh lebih besar dari yang dibutuhkan aku untuk pengisian. Tegangan pengisian akan dipertahankan pada level tertinggi mungkin sambil waktu yang dibutuhkan untuk mengisi unit penyimpanan listrik sepenuhnya adalah minimum. Ini membantu sistem surya berjalan secara optimal dan terus-menerus. Penyerapan daya kabel secara signifikan rendah dengan menjalankan tegangan yang lebih tinggi dalam kabel panel surya ke pengontrol charger.

Pengontrol charger surya juga dapat mengontrol aliran listrik balik. Pengontrol charger akan membedakan apakah tidak ada daya yang datang dari panel surya dan membuka sirkuit yang memisahkan panel surya dari perangkat aku dan menghentikan aliran arus balik.

Jenis Pengontrol Charger Surya:

Tiga jenis pengontrol charger surya

1) Kontrol 1 atau 2 Fase Sederhana: memiliki sakter transistor untuk mengatur tegangan dalam satu atau dua langkah.

2) PWM (pulse width modulated): ini adalah bentuk tradisional pengontrol charger, misalnya, xantrex, Blue Sky, dan sebagainya. Ini adalah norma industri saat ini.

3) Maximum power point tracking (MPPT): MPPT mengidentifikasi tegangan operasi optimum dan amperase dari tampilan panel surya dan mencocokkannya dengan bank sel listrik.

Pengukuran Pengontrol Charger Surya PWM

Pengontrol PWM tidak dapat membatasi kinerja arus mereka. Mereka hanya menggunakan koleksi arus. Oleh karena itu, jika array surya akan menghasilkan 40 ampere arus dan pengontrol charger yang Anda gunakan hanya dirating 30 ampere, pengontrol mungkin akan rusak. Penting untuk memastikan bahwa pengontrol charger Anda paralel, sesuai, dan diukur dengan benar untuk panel Anda.

Saat melihat pengontrol charger, banyak item yang dilihat dalam daftar fitur atau tag. Pengontrol PWM akan memiliki pembacaan ampere dengan itu, misalnya, pengontrol PWM 30 ampere. Ini mencerminkan berapa banyak ampere yang dapat ditampung oleh pengontrol, dalam contoh di atas, 30 ampere. Secara umum, rating amperase dan tegangan adalah dua hal yang ingin Anda lihat dalam kontrol PWM.

Selanjutnya, kita ingin melihat nominal perangkat tegangan. Ini akan memberi tahu kita tegangan apa yang kompatibel dengan bank aku pengontrol. Anda dapat menggunakan bank aku 12V atau 24V dalam situasi ini. Pengontrol tidak akan dapat bekerja pada apa pun yang lebih tinggi, seperti bank aku 48V.

Kedua, rated current dari aku penting. Dalam hal ini, mari kita asumsikan bahwa Anda memiliki pengontrol charger berating 30 ampere. Rasio perlindungan sekurang-kurangnya 1,25 direkomendasikan, yang berarti Anda dapat mengalikan arus dari panel dengan 1,25 dan kemudian menyamakannya dengan 30 ampere. Contoh, lima panel 100 watt akan menjadi 5,29 x 5 = 26,45 ampere secara paralel. 26,45 Ampere x 1,25 = 33 ampere, dan itu akan terlalu banyak untuk pengontrol. Panel akan mengalami lebih banyak arus daripada yang dinilai ketika paparan sinar matahari di atas 1000 watt/m^2.

Ketiga, kita harus melihat input maksimum energi surya. Ini menunjukkan berapa banyak volt yang dapat Anda dapatkan ke pengontrol. Pengontrol ini tidak dapat menahan lebih dari 50 volt. Ini melihat pembuatan 2 x panel 100 Watt secara seri dengan total 22,5V (tegangan open-circuit) x 2 = 45 volt. Dalam hal ini, akan baik untuk merangkaikan panel-panel ini secara seri.

Keempat, kita harus melihat terminal. Setiap pengontrol biasanya akan memiliki ukuran maksimum terminal gauge. Ini sangat penting saat membeli kabel untuk mesin Anda.

Terakhir, lihat jenis aku. Ini memberi tahu kita aku mana yang kompatibel dengan pengontrol charger. Penting untuk memverifikasi karena Anda tidak ingin mendapatkan aku yang perangkat pengontrol tidak dapat daya.

Mari kita lihat contoh dasar lainnya untuk pengukuran pengontrol charger surya PWM.

Contoh:

Apa ukuran yang cocok dari pengontrol charger surya PWM untuk panel surya 100W, 12V dengan I_SC (Short Circuit current) 8A?

Solusi:

Kita harus menambahkan faktor keselamatan 25% arus yaitu 1.25 x I_SC untuk menemukan ukuran yang sesuai dari pengontrol charger surya.

Dengan cara ini; 8A x 1.25 = 10A.

Oleh karena itu, Anda dapat dengan aman menggunakan 10A, 12V pengontrol charger surya untuk sistem panel surya dasar ini.

Cara lain, jika total beban DC yang terhubung adalah 12V, 95W.

Beban nominal = Total beban DC / Tegangan Sistem Nominal = 95W / 12V

Beban nominal = 7.91 A

Faktor Keselamatan x Beban nominal

1.25 x 7.91 = 9.9A

Terakhir, metode rumus daya dasar yaitu P = V x I

I = (P/V) x 1.25

I = (95W/12V) x 1.25

I = 9.9A

Perhatikan bahwa Anda harus menerapkan rumus yang sama untuk panel surya dan aku yang terhubung seri dan paralel sesuai dengan rating tegangan dan arus. Anda dapat melihat contoh yang telah diselesaikan lebih banyak untuk pengukuran PWM dan MMPT Pengontrol Charger di posting sebelumnya.

Kesenjangan antara Pengontrol Beban Surya PWM dan MPPT

Inti dari perbedaannya adalah:

• Dengan pengontrol PWM, arus diambil dari panel pada sedikit di atas tingkat aku sementara
• Dengan pengontrol MPPT, arus diambil dari panel pada tombol "tegangan daya maksimum" (pikirkan pengontrol MPPT sebagai "konverter DC ke DC pintar").

Anda juga melihat slogan seperti "Anda akan mendapatkan 20% atau lebih panen energi dari pengontrol MPPT." Kelebihan ini juga berbeda secara signifikan, dan berikut adalah referensi untuk apakah panel berada dalam sinar matahari penuh dan pengontrol dalam mode pengisian bulk. Mengabaikan penurunan tegangan, menggunakan panel sederhana dan matematika sederhana sebagai contoh:

• Arus daya maksimum panel (Imp) = 5.0A
• Tegangan daya maksimum panel (Vmp) = 18V

Tegangan charger = 13V (tegangan aku dapat bervariasi antara, katakanlah, 10,8V sepenuhnya terosong dan 14,4V selama mode pengisian absorpsi). Pada 13V, ampere panel akan sedikit lebih tinggi dari total ampere daya, katakanlah 5,2A.

Dengan pengontrol PWM, keluaran dari panel adalah 5.2A*13V = 67,6 watt. Jumlah daya ini akan diambil terlepas dari suhu panel, asalkan tegangan panel tetap di atas tegangan aku.

Dengan pengontrol MPPT, keluaran daya panel adalah 5.0A*18V = 90 watt, yaitu 25 persen lebih tinggi. Namun, ini terlalu ambisius karena tegangan menurun seiring meningkatnya suhu; oleh karena itu, asumsikan suhu panel naik menjadi 30°C di atas suhu kondisi uji standar (STC) 25°C. Tegangan menurun 4 persen setiap sepuluh °C, yaitu total 12 persen, keluaran MPPT akan menjadi 5A*15.84V = 79,2W, yaitu 17,2 persen lebih banyak daya daripada pengontrol PWM.

Jadi, terdapat peningkatan panen energi untuk kontrol MPPT, tetapi persentase peningkatan panen berbeda secara signifikan sepanjang hari.

Keuntungan Charger PWM

Mengisi aku tenaga surya adalah tantangan yang unik dan sulit. Pada zaman dulu, pengontrol on-off sederhana digunakan untuk mengurangi aku dari gas ketika panel surya menyediakan listrik berlebih. Namun, seiring berkembangnya sistem surya, menjadi jelas betapa banyak alat sederhana ini telah mengganggu proses pengisian.

Pengalaman pengontrol on-off telah menghasilkan kesalahan aku dini, pemutusan beban yang meningkat, dan frustrasi konsumen yang meningkat. PWM baru-baru ini muncul sebagai terobosan pertama dalam pengisian aku surya. Charger surya PWM menggunakan perangkat keras yang mirip dengan sebagian besar charger aku berkualitas tinggi modern.

Saat tegangan aku melebihi batas kontrol, algoritma PWM perlahan menurunkan arus pengisian untuk mencegah aku menjadi panas dan mengeluarkan gas, sementara pengisian mulai mengembalikan jumlah energi penuh ke aku dalam waktu terpendek yang mungkin. Ini menghasilkan efisiensi pengisian yang lebih baik, pengisian ulang yang cepat, dan aku yang awet pada daya maksimum.

Juga, cara baru ini dalam mengisi aku surya menawarkan beberapa keuntungan pulsasi PWM yang sangat menarik dan luar biasa.

Ini mencakup:

1. Kemampuan untuk memulihkan daya aku yang berkurang dan menyerap aku
2. Meningkatkan secara dramatis penerimaan pengisian aku.
3. Mempertahankan kapasitas aku keseluruhan tinggi (90 persen hingga 95 persen) relatif dengan rentang state-of-charge yang dikontrol on-off biasanya antara 55 persen dan 60 persen.
4. Mengseimbangkan sel drift aku.
5. Membatasi pemanasan dan pengasan aku.
6. Secara otomatis menyesuaikan usia aku.
7. Regulasi mandiri kenaikan tegangan dan efek suhu dalam sistem surya

Memilih Pengontrol Surya Terbaik

PWM adalah opsi rendah biaya yang cukup:

• Untuk perangkat kecil
• Di mana keandalan perangkat tidak penting (proses pengisian)
• Untuk panel surya dengan tegangan nominal (Vmp) hingga 18V untuk mengisi aku 12V (36V untuk aku 24V, dll.)
• Pengontrol MPPT sangat cocok untuk:
• Untuk jaringan yang lebih luas di mana panen energi tambahan 20%* atau lebih berarti;
• Di mana tegangan array surya jauh lebih besar daripada tegangan aku, misalnya, menggunakan panel rumah, untuk mengisi aku 12V;

Aplikasi

Pada hari ini, metode menghasilkan listrik dari sinar matahari telah menjadi lebih umum daripada sumber alternatif lainnya, dan panel fotovoltaik bebas emisi dan tidak memerlukan pemeliharaan tinggi. Berikut beberapa contoh di mana kita menggunakan energi surya.

• Lampu jalan menggunakan sel fotovoltaik untuk mengubah sinar matahari menjadi muatan listrik DC. Mesin ini menggunakan perangkat charger surya untuk menyimpan DC dalam aku dan menggunakannya di beberapa lokasi.
• Sistem rumah menggunakan modul PV untuk keperluan rumah tangga.
• Panel surya hibrida menggunakan berbagai sumber energi untuk menyediakan cadangan penuh waktu untuk sumber lainnya.

Catatan: Artikel ini diterbitkan oleh www.electricaltechnology.org