شارژکنترلر خورشیدی

پس از مطالعه آموزش کنترل شارژ خورشیدی باید بتوانید به سوالات زیر پاسخ بدهید:

• – شارژکنترلر خورشیدی چیست ؟
• مراحل کار کنترل شارژ خورشیدی چگونه است ؟
• جبران ساز دمایی درون شارژ کنترلر چیست ؟
• آیا می توان از شارژ کنترلر خورشیدی استفاده نکرد ؟
• چگونه یک شارژ کنترلر مناسب انتخاب کنیم؟
• آیا می توان از چند شارژ کنترلر در سیستم خورشیدی استفاده کرد؟
• چند نوع شارژ کنترلر داریم ؟
• شارژ کنترلر PWM چیست ؟
• نحوه عملکرد شارژکنترلر خورشیدی PWM چگونه است ؟
• شارژکنترلر mppt چیست ؟
• نحوه عملکرد شارژ کنترلر خورشیدی mppt چگونه است ؟
• تفاوت میان شارژ کنترلر PWM و mppt چیست ؟
• کدام یک از شارژ کنترلر های PWM یا mppt را برای سیستم خود انتخاب کنیم ؟
• تاثیر دما بر راندمان شارژکنترلر چگونه است ؟
• تاثیر اثر لبه ابر بر انتخاب شارژ کنترلر چگونه است ؟
• نحوه نصب کنترل شارژ خورشیدی چگونه است ؟

3-4 : شارژ کنترلر خورشیدی

3-4-1 : مقدمه

پنل های خورشیدی قابلیت تشخیص میزان شارژ باتری را ندارند و به صورت خودکار توان تولید شده را به باتری ها می فرستند. این توان در صورتی که باتری ها در شارژ کامل باشند باعث آسیب رساندن به باتری ها می شود. شارژکنترلر خورشیدی وسیله ای است که جریان و ولتاژ ورودی به باتری را کنترلر می کند. البته عمده شارژ کنترلر های موجود در بازار علاوه بر کنترل شارژ ورودی به باتری ها وظایف دیگری نیز انجام می دهند. برخی از وظایف شارژ کنترلر به شرح زیر است :

• محافظت از دشارژ زیاد باتری ها
• محافظت در برابر شارژ زیاد باتری ها
• تایمر جهت مدیریت مصرف کننده ها
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه
• حفاظت در برابر رعد و برق
• حفاظت در برابر شارژ معکوس
• سنسور سنجش دمای محیط برای تطبیق شارژ با شرایط محیطی باتری

چرا از کنترل شارژ در سیستم خورشیدی استفاده کنیم

3-4-2 : مراحل کار شارژکنترلر ها

بیشتر شارژکنترلر های خورشیدی بازار این سه مرحله را برای شارژ باتری ها انجام می دهند :

• مرحله BULK یا شارژ حداکثری :

• در این مرحله ولتاژ تا حد ولتاژ BULK (معمولاً بین 14.2 تا 14.6 ولت ) زیاد می شود و حداکثر جریان از پنل ها برای شارژ باتری ها کشیده می شود. جریان در این مرحله ثابت است. این جریان ثابت تا ولتاژ باتری ها به 80 الی 90 درصد ولتاژ شارژ کامل برسد ادامه دارد . زمان این مرحله تقریبا بیش از نیمی از زمان شارژ باتری می باشد و بیشترین میزان شارژ باتری در این مرحله اتفاق می افتد . در این مرحله ولتاژ باتری همزمان با شارژ باتری افزایش پیدا می کند.

• مرحله ABSORPTION  یا شارژ کامل :

  در این مرحله ولتاژ شارژ در حد همان ولتاژ BULK در یک زمان معین ( معمولاً یک یا دو ساعت ) باقی می ماند ولی جریان کاهش پیدا می کند تا هنگامی که جریان وارد شده به باتری به جریان اشباع برسد. انتقال از مرحله BULK به مرحله ABSORPTION  به آرامی صورت می گیرد بدلیل اینکه ولتاژ دو مرحله تقریباً با یکدیگر برابر است .

• مرحله FLOAT یا شناوری :

  زمانی که مرحله ABSORPTION  تمام شد (معمولاً جریان شارژ به 3 درصد جریان نامی برسد) ولتاژ تا حد ولتاژ مرحله FLOAT (معمولاً 13.2 تا 13.6 ولت) کاهش پیدا می کند. در این مرحه باتری ها جریان کمی به نام خود نگه دار یا جریانی که از تخلیه باتری جلوگیری کند از سیستم دریافت می کنند.

رابطه بین جریان و ولتاژ در این سه مرحله از شارژ در شکل 3-29 نشان داده شده است. همانگونه که در شکل مشاهده می کنید در مرحله Bulk ولتاژ باتری در حال تغییر (افزایش) و جریان آن ثابت می باشد. در مرحله Absorption دقیقاً بر عکس مرحله Bulk است ولتاژ ثابت و جریان در حال تغییر (کاهش) می باشد.

شکل 3-29 : مراحل کار شارژکنترلر خورشیدی

3-4-3 : جبران سازی دما

یکی از مزایای بعضی از شارژکنترلر های خورشیدی بازار داشتن قابلیت جبران سازی دما می باشد. این قابلیت میزان ولتاژ شارژ باتری را با توجه به دمای محیط نصب باتری تغییر می دهد. شارژ کنترلر توسط سنسور خارجی که به باتری ها وصل می شود میزان دما را می سنجند و بر اساس آن میزان تغییرات ولتاژ را اعمال می کنند. البته در بعضی از شارژ کنترلر ها این سنسور، داخل شارژ کنترلر می باشد که باید شرایط دمایی مکان نصب شارژ کنترلر و باتری با هم برابر باشد.

نحوه کار جبران ساز دما در شارژ کنترلر خورشیدی به این صورت است که در زمانی که دمای هوا پایین می باشد میزان ولتاژ مورد نیاز برای شارژ باتری را افزایش می دهد تا باتری ها شارژ کامل را دریافت کنند. اگر دمای هوا گرم باشد ولتاژ شارژ را کم می کند تا باتری ها بیش از حد شارژ نشوند. مثلاً ولتاژ شارژ برای یک شارژ کنترلر با ولتاژ نامی 24 ولت برابر 28.2 ولت در دمای  باشد. فرض کنیم دمای محیط نصب زیاد شده و برابر 40 درجه سانتی گراد شود حال ولتاژ شارژ برابر 27.3 ولت می شود و اگر دمای محیط برابر  شود ولتاژ شارژ برابر 29.7 ولت می شود.

نکته :

اکثر شارژکنترلرهای خورشیدی بازار قابلیت پشتیبانی از چند نوع باتری را دارند پس باید نوع باتری را برای آنها مشخص کرد. زیرا باتری ها بسته به نوع (AGM,GEL,Flooded,…) ولتاژ و جریان شارژ متفاوتی دارند. نحوه تعیین نوع باتری در کاتالوگ شارژ کنترلر ها نوشته شده است.

3-4-4 : شرط استفاده نکردن از شارژکنترلر

اگر حداکثر جریان یکی از آرایه ها در سیستم کمتر از 3% ظرفیت بانک باتری باشد می توان از شارژکنترلر خورشیدی برای آن آرایه استفاده نکرد. برای مثال در سیستمی که حداکثر جریان تولیدی پنل آن برابر 3 آمپر است و ظرفیت باتری استفاده شده در این سیستم برابر 100 آمپر ساعت می باشد نیاز به استفاده کردن از شارژ کنترلر نیست.

برای دانلود ادامه فایل آموزشی کلیک کنید …

سر فصل های فایل آموزشی:

مقدمه کنترل شارژ خورشیدی – مراحل کار شارژ کنترلرخورشیدی – جبران سازی دما – شرط استفاده نکردن از کنترل شارژ خورشیدی – ترکیب چند شارژکنترلر خورشیدی – انواع شارژ کنترلر خورشیدی – تاثیر دما بر راندمان شارژکنترلر خورشیدی – اثر لبه ابر یا ece

محاسبه شارژکنترلر مورد نیاز برای سیستم 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.