34.1 Introduction aux Régulateurs de Charge

Les régulateurs de charge sont des dispositifs électroniques essentiels dans tout système solaire photovoltaïque avec batteries. Leur fonction principale est de contrôler le processus de charge des batteries, les protégeant des surcharges et des décharges profondes, ce qui prolonge significativement leur durée de vie.

Sans un régulateur de charge approprié, les batteries se surchargeraient pendant les heures de production solaire maximale, ce qui provoquerait l'évaporation de l'électrolyte, une surchauffe et une réduction drastique de leur durée de vie. De même, pendant la nuit ou les périodes de faible production, le régulateur protège les batteries contre les décharges profondes.

34.2 Fonctions Principales du Régulateur

• Contrôle de charge: Régule le processus de charge dans ses différentes phases (bulk, absorption, float)
• Protection contre surcharge: Déconnecte les panneaux quand les batteries sont complètement chargées
• Protection contre décharge profonde: Déconnecte les charges quand les batteries atteignent la tension minimale
• Protection contre courts-circuits: Protège contre les courts-circuits en sortie
• Protection contre inversion de polarité: Protège contre la connexion inversée des panneaux ou batteries
• Compensation de température: Ajuste les tensions de charge selon la température des batteries
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Extrait la puissance maximale des panneaux solaires

34.3 Types de Régulateurs

Il existe deux types principaux de régulateurs de charge, chacun avec des caractéristiques et applications spécifiques:

A) Régulateurs PWM (Pulse Width Modulation)

Les régulateurs PWM sont les plus basiques et économiques. Ils fonctionnent en connectant directement les panneaux solaires aux batteries au moyen de pulsations de largeur variable.

• Fonctionnement: Connectent/déconnectent les panneaux au moyen de pulsations rapides
• Tension panneaux: Doit être similaire à la tension des batteries (12V ou 24V)
• Efficacité: 75-85% (inférieure à MPPT)
• Coût: Bas (50-150€)
• Application: Systèmes petits avec panneaux de 12V ou 24V
• Avantages: Économiques, simples, fiables
• Désavantages: Moindre efficacité, requièrent tension similaire

B) Régulateurs MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Les régulateurs MPPT sont plus avancés et efficaces. Ils utilisent une électronique avancée pour extraire constamment la puissance maximale des panneaux solaires, indépendamment de la tension des batteries.

• Fonctionnement: Électronique avancée qui cherche le point de puissance maximale
• Tension panneaux: Peut être très supérieure à la tension des batteries (jusqu'à 150V ou plus)
• Efficacité: 92-98% (très supérieure à PWM)
• Coût: Moyen-élevé (200-800€)
• Application: Systèmes moyens et grands, panneaux en série
• Avantages: Plus grande efficacité, permet panneaux en série, meilleur profit
• Désavantages: Plus chers, plus complexes

34.4 Comparaison PWM vs MPPT

34.5 Phases de Charge des Batteries

Le processus de charge des batteries se réalise en plusieurs phases pour optimiser la charge et prolonger la durée de vie des batteries:

A) Phase Bulk (Absorption Rapide)

• Tension: Augmente progressivement jusqu'à la tension d'absorption
• Courant: Maximum disponible (courant constant)
• Durée: Jusqu'à atteindre la tension d'absorption
• État de charge: 0% à 80% approximativement
• Caractéristiques: Charge rapide, courant maximum

B) Phase Absorption

• Tension: Constante à la tension d'absorption
• Courant: Diminue progressivement
• Durée: 2-4 heures typiques
• État de charge: 80% à 95% approximativement
• Caractéristiques: Charge plus lente, tension constante

C) Phase Float (Flottation)

• Tension: Réduite à la tension de flottation
• Courant: Minimum (seulement compense autodécharge)
• Durée: Indéfinie (maintenance)
• État de charge: 100% (maintenance)
• Caractéristiques: Maintenance de charge complète

D) Phase Equalization (Seulement OPzS)

• Tension: Élevée à la tension d'égalisation
• Courant: Contrôlé
• Durée: 2-4 heures
• Fréquence: Chaque 30-60 jours
• Caractéristiques: Égalise cellules, gazéification contrôlée
• Note: Seulement pour batteries OPzS liquides

34.6 Tensions de Charge par Type de Batterie

34.7 Compensation de Température

Les tensions de charge doivent s'ajuster selon la température des batteries pour optimiser la charge et prolonger leur durée de vie:

34.8 Régulateurs PWM - Fonctionnement Détaillé

Les régulateurs PWM fonctionnent au moyen de la modulation de la largeur des pulsations qui connectent les panneaux solaires aux batteries:

• Phase Bulk: Pulsations de largeur maximale (connexion continue)
• Phase Absorption: Pulsations de largeur variable (connexion partielle)
• Phase Float: Pulsations de largeur minimale (connexion minimale)
• Fréquence PWM: Typiquement 1-10 kHz
• Avantage: Simple, économique, fiable
• Désavantage: Pertes par commutation, moindre efficacité

34.9 Régulateurs MPPT - Fonctionnement Détaillé

Les régulateurs MPPT utilisent une électronique avancée (convertisseur DC-DC) pour extraire constamment la puissance maximale des panneaux solaires:

• Algorithme MPPT: Cherche constamment le point de puissance maximale
• Convertisseur DC-DC: Adapte tension et courant optimalement
• Efficacité: 92-98% (très supérieure à PWM)
• Avantage principal: Permet connecter panneaux en série (tensions hautes)
• Avantage additionnel: Moindres pertes en câbles (courant moindre)
• Avantage additionnel: Meilleur profit en jours nuageux

34.10 Avantages de MPPT sur PWM

34.11 Sélection du Régulateur

La sélection du régulateur dépend de plusieurs facteurs:

• Puissance du système:
  • < 1kW: PWM suffisant
  • > 1kW: MPPT recommandé
• Tension de panneaux:
  • Similaire à batteries: PWM
  • Très supérieure: MPPT nécessaire
• Configuration de panneaux:
  • En parallèle: PWM ou MPPT
  • En série: Seulement MPPT
• Budget:
  • Limité: PWM
  • Disponible: MPPT (meilleur investissement)
• Efficacité requise:
  • Standard: PWM
  • Maximale: MPPT

34.12 Dimensionnement du Régulateur

34.13 Fonctions Additionnelles du Régulateur

• Display/Display LCD: Montre tension, courant, état de charge
• USB: Port USB pour charger dispositifs mobiles
• Température: Capteur de température pour compensation
• Log de données: Registre historique de production
• Communication: RS485, Bluetooth, WiFi pour monitorisation à distance
• Load control: Contrôle de charges avec temporisateur
• Night mode: Mode nocturne pour économie d'énergie

34.14 Protections du Régulateur

• Protection contre surcharge: Déconnecte panneaux à l'atteinte de tension maximum
• Protection contre décharge profonde: Déconnecte charges à l'atteinte de tension minimum
• Protection contre courts-circuits: Protège sortie de charges
• Protection contre inversion polarité: Protège contre connexion inversée
• Protection contre surtension: Protège contre tensions excessives
• Protection contre surcourant: Protège contre courants excessifs
• Protection contre surchauffe: Protège contre températures excessives

34.15 Régulateurs pour Systèmes Solener

Solener recommande des régulateurs selon la taille du système:

34.16 Installation du Régulateur

• Ordre de connexion:
  • 1º: Connecter batteries au régulateur
  • 2º: Connecter panneaux au régulateur
  • 3º: Connecter charges au régulateur
• Emplacement:
  • Près des batteries (câbles courts)
  • Lieu ventilé et protégé
  • Température ambiante (éviter extrêmes)
• Section de câbles:
  • Batteries-régulateur: Selon courant (maximum)
  • Panneaux-régulateur: Selon courant (court-circuit)
  • Régulateur-charges: Selon courant de charges

34.17 Configuration du Régulateur

• Type de batterie: Sélectionner type (OPzS, OPzV, AGM, Lithium)
• Tension du système: 12V, 24V ou 48V
• Tensions de charge: Ajuster selon type de batterie
• Compensation température: Activer si il y a capteur
• Tension de déconnexion: Ajuster tension minimum de batteries
• Temporisateur charges: Configurer si il est nécessaire

34.18 Monitorisation du Système

La monitorisation du système permet de vérifier son correct fonctionnement:

• Tension de batteries: Doit être entre 11V et 14.8V (système 12V)
• Courant de charge: Doit être positif pendant le jour
• Courant de décharge: Doit être négatif pendant la nuit
• État de charge: Doit atteindre 100% pendant le jour
• Température: Doit être entre 15°C et 35°C
• Production: Doit coïncider avec la radiation solaire

34.19 Problèmes Communs et Solutions

34.20 Recommandations Solener

34.1 Introduction to Charge Controllers

Charge controllers are essential electronic devices in any photovoltaic solar system with batteries. Their main function is to control the battery charging process, protecting them from overcharges and deep discharges, which significantly extends their useful life.

Without an appropriate charge controller, batteries would overcharge during peak solar production hours, which would cause electrolyte evaporation, overheating, and a drastic reduction in their useful life. Likewise, during the night or low production periods, the controller protects batteries against deep discharges.

34.2 Main Functions of the Controller

• Charge control: Regulates the charging process in its different phases (bulk, absorption, float)
• Overcharge protection: Disconnects panels when batteries are fully charged
• Deep discharge protection: Disconnects loads when batteries reach minimum voltage
• Short circuit protection: Protects against output short circuits
• Polarity reversal protection: Protects against reversed panel or battery connection
• Temperature compensation: Adjusts charge voltages according to battery temperature
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Extracts maximum power from solar panels

34.3 Types of Controllers

There are two main types of charge controllers, each with specific characteristics and applications:

A) PWM Controllers (Pulse Width Modulation)

PWM controllers are the most basic and economical. They work by directly connecting solar panels to batteries through variable width pulses.

• Operation: Connect/disconnect panels through fast pulses
• Panel voltage: Must be similar to battery voltage (12V or 24V)
• Efficiency: 75-85% (lower than MPPT)
• Cost: Low (50-150€)
• Application: Small systems with 12V or 24V panels
• Advantages: Economical, simple, reliable
• Disadvantages: Lower efficiency, require similar voltage

B) MPPT Controllers (Maximum Power Point Tracking)

MPPT controllers are more advanced and efficient. They use advanced electronics to constantly extract maximum power from solar panels, regardless of battery voltage.

• Operation: Advanced electronics that search for maximum power point
• Panel voltage: Can be much higher than battery voltage (up to 150V or more)
• Efficiency: 92-98% (much higher than PWM)
• Cost: Medium-high (200-800€)
• Application: Medium and large systems, panels in series
• Advantages: Higher efficiency, allows panels in series, better utilization
• Disadvantages: More expensive, more complex

34.4 PWM vs MPPT Comparison

34.5 Battery Charging Phases

The battery charging process is carried out in several phases to optimize charging and extend battery life:

A) Bulk Phase (Rapid Absorption)

• Voltage: Increases progressively to absorption voltage
• Current: Maximum available (constant current)
• Duration: Until reaching absorption voltage
• State of charge: 0% to 80% approximately
• Characteristics: Fast charging, maximum current

B) Absorption Phase

• Voltage: Constant at absorption voltage
• Current: Progressively decreases
• Duration: 2-4 hours typical
• State of charge: 80% to 95% approximately
• Characteristics: Slower charging, constant voltage

C) Float Phase

• Voltage: Reduced to float voltage
• Current: Minimum (only compensates self-discharge)
• Duration: Indefinite (maintenance)
• State of charge: 100% (maintenance)
• Characteristics: Full charge maintenance

D) Equalization Phase (Only OPzS)

• Voltage: Raised to equalization voltage
• Current: Controlled
• Duration: 2-4 hours
• Frequency: Every 30-60 days
• Characteristics: Equalizes cells, controlled gassing
• Note: Only for liquid OPzS batteries

34.6 Charge Voltages by Battery Type

34.7 Temperature Compensation

Charge voltages must be adjusted according to battery temperature to optimize charging and extend battery life:

34.8 PWM Controllers - Detailed Operation

PWM controllers work through modulation of pulse width that connect solar panels to batteries:

• Bulk Phase: Maximum width pulses (continuous connection)
• Absorption Phase: Variable width pulses (partial connection)
• Float Phase: Minimum width pulses (minimum connection)
• PWM Frequency: Typically 1-10 kHz
• Advantage: Simple, economical, reliable
• Disadvantage: Switching losses, lower efficiency

34.9 MPPT Controllers - Detailed Operation

MPPT controllers use advanced electronics (DC-DC converter) to constantly extract maximum power from solar panels:

• MPPT Algorithm: Constantly searches for maximum power point
• DC-DC Converter: Adapts voltage and current optimally
• Efficiency: 92-98% (much higher than PWM)
• Main advantage: Allows connecting panels in series (high voltages)
• Additional advantage: Lower cable losses (lower current)
• Additional advantage: Better performance on cloudy days

34.10 MPPT Advantages over PWM

34.11 Controller Selection

Controller selection depends on several factors:

• System power:
  • < 1kW: PWM sufficient
  • > 1kW: MPPT recommended
• Panel voltage:
  • Similar to batteries: PWM
  • Much higher: MPPT necessary
• Panel configuration:
  • In parallel: PWM or MPPT
  • In series: Only MPPT
• Budget:
  • Limited: PWM
  • Available: MPPT (better investment)
• Required efficiency:
  • Standard: PWM
  • Maximum: MPPT

34.12 Controller Sizing

34.13 Additional Controller Functions

• Display/LCD Display: Shows voltage, current, state of charge
• USB: USB port to charge mobile devices
• Temperature: Temperature sensor for compensation
• Data log: Historical production record
• Communication: RS485, Bluetooth, WiFi for remote monitoring
• Load control: Load control with timer
• Night mode: Night mode for energy saving

34.14 Controller Protections

• Overcharge protection: Disconnects panels when reaching maximum voltage
• Deep discharge protection: Disconnects loads when reaching minimum voltage
• Short circuit protection: Protects load output
• Polarity reversal protection: Protects against reversed connection
• Overvoltage protection: Protects against excessive voltages
• Overcurrent protection: Protects against excessive currents
• Overheating protection: Protects against excessive temperatures

34.15 Controllers for Solener Systems

Solener recommends controllers according to system size:

34.16 Controller Installation

• Connection order:
  • 1st: Connect batteries to controller
  • 2nd: Connect panels to controller
  • 3rd: Connect loads to controller
• Location:
  • Near batteries (short cables)
  • Ventilated and protected place
  • Ambient temperature (avoid extremes)
• Cable section:
  • Batteries-controller: According to current (maximum)
  • Panels-controller: According to current (short circuit)
  • Controller-loads: According to load current

34.17 Controller Configuration

• Battery type: Select type (OPzS, OPzV, AGM, Lithium)
• System voltage: 12V, 24V or 48V
• Charge voltages: Adjust according to battery type
• Temperature compensation: Activate if there is sensor
• Disconnection voltage: Adjust minimum battery voltage
• Load timer: Configure if necessary

34.18 System Monitoring

System monitoring allows verifying its correct operation:

• Battery voltage: Must be between 11V and 14.8V (12V system)
• Charge current: Must be positive during the day
• Discharge current: Must be negative during the night
• State of charge: Must reach 100% during the day
• Temperature: Must be between 15°C and 35°C
• Production: Must coincide with solar radiation

34.19 Common Problems and Solutions

34.20 Solener Recommendations

34.1 مقدمة عن منظمات الشحن

منظمات الشحن هي أجهزة إلكترونية أساسية في أي نظام شمسي كهروضوئي مع بطاريات. وظيفتها الرئيسية هي التحكم في عملية شحن البطاريات، وحمايتها من الشحن الزائد والتفريغ العميق، مما يطيل عمرها الافتراضي بشكل كبير.

بدون منظم شحن مناسب، ستشحن البطاريات بشكل زائد خلال ساعات الإنتاج الشمسي الذروة، مما سيسبب تبخر الإلكتروليت، والسخونة الزائدة، وانخفاضًا حادًا في عمرها الافتراضي. وبالمثل، خلال الليل أو فترات الإنتاج المنخفض، يحمي المنظم البطاريات من التفريغ العميق.

34.2 الوظائف الرئيسية للمنظم

• التحكم في الشحن: ينظم عملية الشحن في مراحلها المختلفة (bulk، الامتصاص، العائم)
• حماية من الشحن الزائد: يفصل الألواح عندما تكون البطاريات مشحونة بالكامل
• حماية من التفريغ العميق: يفصل الأحمال عندما تصل البطاريات إلى الجهد الأدنى
• حماية من الدوائر القصيرة: يحمي من الدوائر القصيرة في المخرج
• حماية من عكس القطبية: يحمي من الاتصال المعكوس للألواح أو البطاريات
• تعويض درجة الحرارة: يضبط جهود الشحن وفقًا لدرجة حرارة البطاريات
• MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى): يستخرج أقصى طاقة من الألواح الشمسية

34.3 أنواع المنظمات

هناك نوعان رئيسيان من منظمات الشحن، كل منهما له خصائص وتطبيقات محددة:

أ) منظمات PWM (تعديل عرض النبضة)

منظمات PWM هي الأكثر أساسية واقتصادية. تعمل عن طريق توصيل الألواح الشمسية مباشرة بالبطاريات من خلال نبضات ذات عرض متغير.

• التشغيل: توصل/تفصل الألواح من خلال نبضات سريعة
• جهد الألواح: يجب أن يكون مشابهًا لجهد البطاريات (12V أو 24V)
• الكفاءة: 75-85% (أقل من MPPT)
• التكلفة: منخفضة (50-150€)
• التطبيق: أنظمة صغيرة بألواح 12V أو 24V
• المزايا: اقتصادية، بسيطة، موثوقة
• العيوب: كفاءة أقل، تتطلب جهدًا مشابهًا

ب) منظمات MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى)

منظمات MPPT أكثر تقدمًا وكفاءة. تستخدم إلكترونيات متقدمة لاستخراج أقصى طاقة باستمرار من الألواح الشمسية، بغض النظر عن جهد البطاريات.

• التشغيل: إلكترونيات متقدمة تبحث عن نقطة الطاقة القصوى
• جهد الألواح: يمكن أن يكون أعلى بكثير من جهد البطاريات (حتى 150V أو أكثر)
• الكفاءة: 92-98% (أعلى بكثير من PWM)
• التكلفة: متوسطة-عالية (200-800€)
• التطبيق: أنظمة متوسطة وكبيرة، ألواح على التوالي
• المزايا: كفاءة أعلى، تسمح بألواح على التوالي، استغلال أفضل
• العيوب: أغلى، أكثر تعقيدًا

34.4 مقارنة PWM مقابل MPPT

34.5 مراحل شحن البطاريات

تتم عملية شحن البطاريات في عدة مراحل لتحسين الشحن وإطالة عمر البطاريات:

أ) مرحلة Bulk (الامتصاص السريع)

• الجهد: يرتفع تدريجيًا حتى جهد الامتصاص
• التيار: أقصى متاح (تيار ثابت)
• المدة: حتى الوصول إلى جهد الامتصاص
• حالة الشحن: 0% إلى 80% تقريبًا
• الخصائص: شحن سريع، تيار أقصى

ب) مرحلة الامتصاص

• الجهد: ثابت عند جهد الامتصاص
• التيار: يتناقص تدريجيًا
• المدة: 2-4 ساعات نموذجية
• حالة الشحن: 80% إلى 95% تقريبًا
• الخصائص: شحن أبطأ، جهد ثابت

ج) مرحلة Float (العائم)

• الجهد: مخفض إلى جهد العائم
• التيار: أدنى (فقط يعوض التفريغ الذاتي)
• المدة: غير محددة (صيانة)
• حالة الشحن: 100% (صيانة)
• الخصائص: صيانة الشحن الكامل

د) مرحلة Equalization (التعادل) (فقط OPzS)

• الجهد: مرفوع إلى جهد التعادل
• التيار: متحكم فيه
• المدة: 2-4 ساعات
• التكرار: كل 30-60 يومًا
• الخصائص: يعادل الخلايا، غازية متحكم فيها
• ملاحظة: فقط لبطاريات OPzS السائلة

34.6 جهود الشحن حسب نوع البطارية

34.7 تعويض درجة الحرارة

يجب ضبط جهود الشحن وفقًا لدرجة حرارة البطاريات لتحسين الشحن وإطالة عمر البطاريات:

34.8 منظمات PWM - التشغيل المفصل

تعمل منظمات PWM من خلال تعديل عرض النبضات التي توصل الألواح الشمسية بالبطاريات:

• مرحلة Bulk: نبضات بعرض أقصى (اتصال مستمر)
• مرحلة الامتصاص: نبضات بعرض متغير (اتصال جزئي)
• مرحلة Float: نبضات بعرض أدنى (اتصال أدنى)
• تردد PWM: عادة 1-10 كيلوهرتز
• الميزة: بسيطة، اقتصادية، موثوقة
• العيب: خسائر بالتبديل، كفاءة أقل

34.9 منظمات MPPT - التشغيل المفصل

تستخدم منظمات MPPT إلكترونيات متقدمة (محول DC-DC) لاستخراج أقصى طاقة باستمرار من الألواح الشمسية:

• خوارزمية MPPT: تبحث باستمرار عن نقطة الطاقة القصوى
• محول DC-DC: يعدل الجهد والتيار بشكل أمثل
• الكفاءة: 92-98% (أعلى بكثير من PWM)
• الميزة الرئيسية: تسمح بتوصيل الألواح على التوالي (جهود عالية)
• ميزة إضافية: خسائر أقل في الكابلات (تيار أقل)
• ميزة إضافية: أداء أفضل في الأيام الغائمة

34.10 مزايا MPPT على PWM

34.11 اختيار المنظم

يعتمد اختيار المنظم على عدة عوامل:

• قدرة النظام:
  • < 1kW: PWM كافٍ
  • > 1kW: MPPT موصى به
• جهد الألواح:
  • مشابه للبطاريات: PWM
  • أعلى بكثير: MPPT ضروري
• تكوين الألواح:
  • على التوازي: PWM أو MPPT
  • على التوالي: MPPT فقط
• الميزانية:
  • محدودة: PWM
  • متاحة: MPPT (استثمار أفضل)
• الكفاءة المطلوبة:
  • قياسية: PWM
  • قصوى: MPPT

34.12 تحجيم المنظم

34.13 الوظائف الإضافية للمنظم

• شاشة/شاشة LCD: تعرض الجهد، التيار، حالة الشحن
• USB: منفذ USB لشحن الأجهزة المحمولة
• درجة الحرارة: مستشعر درجة الحرارة للتعويض
• سجل البيانات: سجل تاريخي للإنتاج
• الاتصال: RS485، بلوتوث، WiFi للمراقبة عن بعد
• التحكم في الأحمال: التحكم في الأحمال مع مؤقت
• الوضع الليلي: وضع ليلي لتوفير الطاقة

34.14 حمايات المنظم

• حماية من الشحن الزائد: يفصل الألواح عند الوصول إلى الجهد الأقصى
• حماية من التفريغ العميق: يفصل الأحمال عند الوصول إلى الجهد الأدنى
• حماية من الدوائر القصيرة: يحمي مخرج الأحمال
• حماية من عكس القطبية: يحمي من الاتصال المعكوس
• حماية من الجهد الزائد: يحمي من الجهود الزائدة
• حماية من التيار الزائد: يحمي من التيارات الزائدة
• حماية من السخونة الزائدة: يحمي من درجات الحرارة الزائدة

34.15 منظمات لأنظمة Solener

توصي Solener بمنظمات حسب حجم النظام:

34.16 تركيب المنظم

• ترتيب الاتصال:
  • 1º: توصيل البطاريات بالمنظم
  • 2º: توصيل الألواح بالمنظم
  • 3º: توصيل الأحمال بالمنظم
• الموقع:
  • قرب البطاريات (كابلات قصيرة)
  • مكان مهوى ومحمي
  • درجة حرارة ambiente (تجنب الأطراف)
• مقطع الكابلات:
  • البطاريات-المنظم: حسب التيار (الأقصى)
  • الألواح-المنظم: حسب التيار (الدائرة القصيرة)
  • المنظم-الأحمال: حسب تيار الأحمال

34.17 تكوين المنظم

• نوع البطارية: اختر النوع (OPzS، OPzV، AGM، ليثيوم)
• جهد النظام: 12V، 24V أو 48V
• جهود الشحن: اضبط حسب نوع البطارية
• تعويض درجة الحرارة: فعّل إذا كان هناك مستشعر
• جهد الفصل: اضبط الجهد الأدنى للبطاريات
• مؤقت الأحمال: قم بالتهيئة إذا كان ضروريًا

34.18 مراقبة النظام

تسمح مراقبة النظام بالتحقق من تشغيله الصحيح:

• جهد البطاريات: يجب أن يكون بين 11V و 14.8V (نظام 12V)
• تيار الشحن: يجب أن يكون موجبًا خلال النهار
• تيار التفريغ: يجب أن يكون سالبًا خلال الليل
• حالة الشحن: يجب أن تصل إلى 100% خلال النهار
• درجة الحرارة: يجب أن تكون بين 15°م و 35°م
• الإنتاج: يجب أن يتطابق مع الإشعاع الشمسي

34.19 المشاكل الشائعة والحلول

34.20 توصيات Solener

34.1 مقدمه‌ای بر تنظیم‌کننده‌های شارژ

تنظیم‌کننده‌های شارژ دستگاه‌های الکترونیکی اساسی در هر سیستم خورشیدی فتوولتائیک با باتری‌ها هستند. عملکرد اصلی آنها کنترل فرآیند شارژ باتری‌ها، محافظت از آنها در برابر شارژ بیش از حد و تخلیه عمیق است، که عمر مفید آنها را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

بدون تنظیم‌کننده شارژ مناسب، باتری‌ها در ساعات اوج تولید خورشیدی به طور بیش از حد شارژ می‌شوند، که باعث تبخیر الکترولیت، گرمای بیش از حد و کاهش شدید عمر مفید آنها می‌شود. به طور مشابه، در طول شب یا دوره‌های تولید کم، تنظیم‌کننده از باتری‌ها در برابر تخلیه عمیق محافظت می‌کند.

34.2 عملکردهای اصلی تنظیم‌کننده

• کنترل شارژ: فرآیند شارژ را در مراحل مختلف آن تنظیم می‌کند (bulk، جذب، شناور)
• حفاظت در برابر شارژ بیش از حد: پنل‌ها را وقتی باتری‌ها کاملاً شارژ هستند قطع می‌کند
• حفاظت در برابر تخلیه عمیق: بارها را وقتی باتری‌ها به ولتاژ حداقل می‌رسند قطع می‌کند
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه: در برابر اتصال کوتاه در خروجی محافظت می‌کند
• حفاظت در برابر وارونگی قطبیت: در برابر اتصال وارونه پنل‌ها یا باتری‌ها محافظت می‌کند
• جبران دما: ولتاژهای شارژ را بر اساس دمای باتری‌ها تنظیم می‌کند
• MPPT (ردیابی نقطه حداکثر توان): حداکثر توان را از پنل‌های خورشیدی استخراج می‌کند

34.3 انواع تنظیم‌کننده‌ها

دو نوع اصلی تنظیم‌کننده شارژ وجود دارد، هر کدام با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص:

الف) تنظیم‌کننده‌های PWM (مدولاسیون عرض پالس)

تنظیم‌کننده‌های PWM ابتدایی‌ترین و اقتصادی‌ترین هستند. آنها با اتصال مستقیم پنل‌های خورشیدی به باتری‌ها از طریق پالس‌های با عرض متغیر کار می‌کنند.

• عملکرد: پنل‌ها را از طریق پالس‌های سریع متصل/قطع می‌کنند
• ولتاژ پنل‌ها: باید مشابه ولتاژ باتری‌ها باشد (12V یا 24V)
• کارایی: 75-85% (کمتر از MPPT)
• هزینه: کم (50-150€)
• کاربرد: سیستم‌های کوچک با پنل‌های 12V یا 24V
• مزایا: اقتصادی، ساده، قابل اعتماد
• معایب: کارایی کمتر، ولتاژ مشابه لازم است

ب) تنظیم‌کننده‌های MPPT (ردیابی نقطه حداکثر توان)

تنظیم‌کننده‌های MPPT پیشرفته‌تر و کارآمدتر هستند. آنها از الکترونیک پیشرفته برای استخراج مداوم حداکثر توان از پنل‌های خورشیدی، صرف نظر از ولتاژ باتری‌ها، استفاده می‌کنند.

• عملکرد: الکترونیک پیشرفته که به طور مداوم نقطه حداکثر توان را جستجو می‌کند
• ولتاژ پنل‌ها: می‌تواند بسیار بالاتر از ولتاژ باتری‌ها باشد (تا 150V یا بیشتر)
• کارایی: 92-98% (بسیار بالاتر از PWM)
• هزینه: متوسط-بالا (200-800€)
• کاربرد: سیستم‌های متوسط و بزرگ، پنل‌ها در سری
• مزایا: کارایی بالاتر، پنل‌ها در سری مجاز است، بهره‌برداری بهتر
• معایب: گران‌تر، پیچیده‌تر

34.4 مقایسه PWM در مقابل MPPT

34.5 مراحل شارژ باتری‌ها

فرآیند شارژ باتری‌ها در چندین مرحله برای بهینه‌سازی شارژ و افزایش عمر باتری‌ها انجام می‌شود:

الف) مرحله Bulk (جذب سریع)

• ولتاژ: به طور تدریجی تا ولتاژ جذب افزایش می‌یابد
• جریان: حداکثر موجود (جریان ثابت)
• مدت: تا رسیدن به ولتاژ جذب
• وضعیت شارژ: 0% تا 80% تقریباً
• ویژگی‌ها: شارژ سریع، جریان حداکثر

ب) مرحله جذب

• ولتاژ: ثابت در ولتاژ جذب
• جریان: به طور تدریجی کاهش می‌یابد
• مدت: 2-4 ساعت معمولی
• وضعیت شارژ: 80% تا 95% تقریباً
• ویژگی‌ها: شارژ کندتر، ولتاژ ثابت

ج) مرحله Float (شناور)

• ولتاژ: به ولتاژ شناور کاهش یافته
• جریان: حداقل (فقط تخلیه خودکار را جبران می‌کند)
• مدت: نامحدود (نگهداری)
• وضعیت شارژ: 100% (نگهداری)
• ویژگی‌ها: نگهداری شارژ کامل

د) مرحله Equalization (تعادل) (فقط OPzS)

• ولتاژ: به ولتاژ تعادل افزایش یافته
• جریان: کنترل شده
• مدت: 2-4 ساعت
• تکرار: هر 30-60 روز
• ویژگی‌ها: سلول‌ها را تعادل می‌کند، گازسازی کنترل شده
• یادداشت: فقط برای باتری‌های OPzS مایع

34.6 ولتاژهای شارژ بر اساس نوع باتری

34.7 جبران دما

ولتاژهای شارژ باید بر اساس دمای باتری‌ها تنظیم شوند تا شارژ بهینه شود و عمر باتری‌ها افزایش یابد:

34.8 تنظیم‌کننده‌های PWM - عملکرد مفصل

تنظیم‌کننده‌های PWM از طریق مدولاسیون عرض پالس‌هایی که پنل‌های خورشیدی را به باتری‌ها متصل می‌کنند کار می‌کنند:

• مرحله Bulk: پالس‌هایی با عرض حداکثر (اتصال مداوم)
• مرحله جذب: پالس‌هایی با عرض متغیر (اتصال جزئی)
• مرحله Float: پالس‌هایی با عرض حداقل (اتصال حداقل)
• فرکانس PWM: معمولاً 1-10 kHz
• مزیت: ساده، اقتصادی، قابل اعتماد
• عیب: تلفات سوئیچینگ، کارایی کمتر

34.9 تنظیم‌کننده‌های MPPT - عملکرد مفصل

تنظیم‌کننده‌های MPPT از الکترونیک پیشرفته (مبدل DC-DC) برای استخراج مداوم حداکثر توان از پنل‌های خورشیدی استفاده می‌کنند:

• الگوریتم MPPT: به طور مداوم نقطه حداکثر توان را جستجو می‌کند
• مبدل DC-DC: ولتاژ و جریان را به طور بهینه تطبیق می‌دهد
• کارایی: 92-98% (بسیار بالاتر از PWM)
• مزیت اصلی: اجازه می‌دهد پنل‌ها را در سری متصل کنید (ولتاژهای بالا)
• مزیت اضافی: تلفات کمتر در کابل‌ها (جریان کمتر)
• مزیت اضافی: عملکرد بهتر در روزهای ابری

34.10 مزایای MPPT بر PWM

34.11 انتخاب تنظیم‌کننده

انتخاب تنظیم‌کننده به چندین عامل بستگی دارد:

• قدرت سیستم:
  • < 1kW: PWM کافی
  • > 1kW: MPPT توصیه شده
• ولتاژ پنل‌ها:
  • مشابه باتری‌ها: PWM
  • بسیار بالاتر: MPPT لازم
• پیکربندی پنل‌ها:
  • در موازی: PWM یا MPPT
  • در سری: فقط MPPT
• بودجه:
  • محدود: PWM
  • در دسترس: MPPT (سرمایه‌گذاری بهتر)
• کارایی مورد نیاز:
  • استاندارد: PWM
  • حداکثر: MPPT

34.12 اندازه‌گیری تنظیم‌کننده

34.13 عملکردهای اضافی تنظیم‌کننده

• نمایش/نمایش LCD: ولتاژ، جریان، وضعیت شارژ را نشان می‌دهد
• USB: پورت USB برای شارژ دستگاه‌های موبایل
• دما: سنسور دما برای جبران
• گزارش داده‌ها: گزارش تاریخی تولید
• ارتباطات: RS485، بلوتوث، WiFi برای نظارت از راه دور
• کنترل بار: کنترل بار با تایمر
• حالت شب: حالت شب برای صرفه‌جویی انرژی

34.14 حفاظت‌های تنظیم‌کننده

• حفاظت در برابر شارژ بیش از حد: پنل‌ها را وقتی به ولتاژ حداکثر می‌رسند قطع می‌کند
• حفاظت در برابر تخلیه عمیق: بارها را وقتی به ولتاژ حداقل می‌رسند قطع می‌کند
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه: خروجی بارها را محافظت می‌کند
• حفاظت در برابر وارونگی قطبیت: در برابر اتصال وارونه محافظت می‌کند
• حفاظت در برابر ولتاژ بیش از حد: در برابر ولتاژهای بیش از حد محافظت می‌کند
• حفاظت در برابر جریان بیش از حد: در برابر جریان‌های بیش از حد محافظت می‌کند
• حفاظت در برابر گرمای بیش از حد: در برابر دماهای بیش از حد محافظت می‌کند

34.15 تنظیم‌کننده‌ها برای سیستم‌های Solener

Solener تنظیم‌کننده‌ها را بر اساس اندازه سیستم توصیه می‌کند:

34.16 نصب تنظیم‌کننده

• ترتیب اتصال:
  • 1º: اتصال باتری‌ها به تنظیم‌کننده
  • 2º: اتصال پنل‌ها به تنظیم‌کننده
  • 3º: اتصال بارها به تنظیم‌کننده
• موقعیت:
  • نزدیک باتری‌ها (کابل‌های کوتاه)
  • مکان تهویه شده و محافظت شده
  • دمای محیط (از افراط اجتناب کنید)
• مقطع کابل‌ها:
  • باتری‌ها-تنظیم‌کننده: بر اساس جریان (حداکثر)
  • پنل‌ها-تنظیم‌کننده: بر اساس جریان (اتصال کوتاه)
  • تنظیم‌کننده-بارها: بر اساس جریان بارها

34.17 پیکربندی تنظیم‌کننده

• نوع باتری: نوع را انتخاب کنید (OPzS، OPzV، AGM، لیتیوم)
• ولتاژ سیستم: 12V، 24V یا 48V
• ولتاژهای شارژ: بر اساس نوع باتری تنظیم کنید
• جبران دما: اگر سنسور وجود دارد فعال کنید
• ولتاژ قطع: ولتاژ حداقل باتری‌ها را تنظیم کنید
• تایمر بارها: اگر لازم است پیکربندی کنید

34.18 نظارت بر سیستم

نظارت بر سیستم اجازه می‌دهد عملکرد صحیح آن را تأیید کنید:

• ولتاژ باتری‌ها: باید بین 11V و 14.8V باشد (سیستم 12V)
• جریان شارژ: باید در طول روز مثبت باشد
• جریان تخلیه: باید در طول شب منفی باشد
• وضعیت شارژ: باید در طول روز به 100% برسد
• دما: باید بین 15°س و 35°س باشد
• تولید: باید با تابش خورشیدی مطابقت داشته باشد

34.19 مشکلات معمول و راه‌حل‌ها

34.20 توصیه‌های Solener

34.1 Introdução aos Reguladores de Carga

Os reguladores de carga são dispositivos eletrônicos essenciais em qualquer sistema solar fotovoltaico com baterias. Sua função principal é controlar o processo de carga das baterias, protegendo-as de sobrecargas e sobredescargas, o que prolonga significativamente sua vida útil.

Sem um regulador de carga adequado, as baterias se sobrecarregariam durante as horas de máxima produção solar, o que provocaria a evaporação do eletrólito, superaquecimento e uma redução drástica de sua vida útil. Da mesma forma, durante a noite ou períodos de baixa produção, o regulador protege as baterias contra sobredescargas profundas.

34.2 Funções Principais do Regulador

• Controle de carga: Regula o processo de carga em suas diferentes fases (bulk, absorção, float)
• Proteção contra sobrecarga: Desconecta os painéis quando as baterias estão completamente carregadas
• Proteção contra sobredescarga: Desconecta as cargas quando as baterias atingem a tensão mínima
• Proteção contra curto-circuitos: Protege contra curto-circuitos na saída
• Proteção contra inversão de polaridade: Protege contra conexão invertida de painéis ou baterias
• Compensação de temperatura: Ajusta as tensões de carga segundo a temperatura das baterias
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Extrai a máxima potência dos painéis solares

34.3 Tipos de Reguladores

Existem dois tipos principais de reguladores de carga, cada um com características e aplicações específicas:

A) Reguladores PWM (Pulse Width Modulation)

Os reguladores PWM são os mais básicos e econômicos. Funcionam conectando diretamente os painéis solares às baterias mediante pulsos de largura variável.

• Funcionamento: Conectam/desconectam os painéis mediante pulsos rápidos
• Tensão painéis: Deve ser similar à tensão das baterias (12V ou 24V)
• Eficiência: 75-85% (menor que MPPT)
• Custo: Baixo (50-150€)
• Aplicação: Sistemas pequenos com painéis de 12V ou 24V
• Vantagens: Econômicos, simples, confiáveis
• Desvantagens: Menor eficiência, requerem tensão similar

B) Reguladores MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Os reguladores MPPT são mais avançados e eficientes. Utilizam eletrônica avançada para extrair constantemente a máxima potência dos painéis solares, independentemente da tensão das baterias.

• Funcionamento: Eletrônica avançada que busca o ponto de máxima potência
• Tensão painéis: Pode ser muito superior à tensão das baterias (até 150V ou mais)
• Eficiência: 92-98% (muito superior a PWM)
• Custo: Médio-alto (200-800€)
• Aplicação: Sistemas médios e grandes, painéis em série
• Vantagens: Maior eficiência, permite painéis em série, melhor aproveitamento
• Desvantagens: Mais caros, mais complexos

34.4 Comparação PWM vs MPPT

34.5 Fases de Carga das Baterias

O processo de carga das baterias se realiza em várias fases para otimizar a carga e prolongar a vida útil das baterias:

A) Fase Bulk (Absorção Rápida)

• Tensão: Aumenta progressivamente até a tensão de absorção
• Corrente: Máxima disponível (corrente constante)
• Duração: Até alcançar a tensão de absorção
• Estado de carga: 0% a 80% aproximadamente
• Características: Carga rápida, corrente máxima

B) Fase Absorção

• Tensão: Constante na tensão de absorção
• Corrente: Diminui progressivamente
• Duração: 2-4 horas típicas
• Estado de carga: 80% a 95% aproximadamente
• Características: Carga mais lenta, tensão constante

C) Fase Float (Flutuação)

• Tensão: Reduzida à tensão de flutuação
• Corrente: Mínima (só compensa autodescarga)
• Duração: Indefinida (manutenção)
• Estado de carga: 100% (manutenção)
• Características: Manutenção de carga completa

D) Fase Equalization (Só OPzS)

• Tensão: Elevada à tensão de equalização
• Corrente: Controlada
• Duração: 2-4 horas
• Frequência: Cada 30-60 dias
• Características: Equaliza células, gasificação controlada
• Nota: Só para baterias OPzS líquidas

34.6 Tensões de Carga por Tipo de Bateria

34.7 Compensação de Temperatura

As tensões de carga devem ajustar-se segundo a temperatura das baterias para otimizar a carga e prolongar sua vida útil:

34.8 Reguladores PWM - Funcionamento Detalhado

Os reguladores PWM funcionam mediante a modulação da largura dos pulsos que conectam os painéis solares às baterias:

• Fase Bulk: Pulsos de largura máxima (conexão contínua)
• Fase Absorção: Pulsos de largura variável (conexão parcial)
• Fase Float: Pulsos de largura mínima (conexão mínima)
• Frequência PWM: Tipicamente 1-10 kHz
• Vantagem: Simples, econômico, confiável
• Desvantagem: Perdas por comutação, menor eficiência

34.9 Reguladores MPPT - Funcionamento Detalhado

Os reguladores MPPT utilizam eletrônica avançada (conversor DC-DC) para extrair constantemente a máxima potência dos painéis solares:

• Algoritmo MPPT: Busca constantemente o ponto de máxima potência
• Conversor DC-DC: Adapta tensão e corrente otimamente
• Eficiência: 92-98% (muito superior a PWM)
• Vantagem principal: Permite conectar painéis em série (tensões altas)
• Vantagem adicional: Menores perdas em cabos (corrente menor)
• Vantagem adicional: Melhor aproveitamento em dias nublados

34.10 Vantagens de MPPT sobre PWM

34.11 Seleção do Regulador

A seleção do regulador depende de vários fatores:

• Potência do sistema:
  • < 1kW: PWM suficiente
  • > 1kW: MPPT recomendado
• Tensão de painéis:
  • Similar a baterias: PWM
  • Muito superior: MPPT necessário
• Configuração de painéis:
  • Em paralelo: PWM ou MPPT
  • Em série: Só MPPT
• Orçamento:
  • Limitado: PWM
  • Disponível: MPPT (melhor investimento)
• Eficiência requerida:
  • Padrão: PWM
  • Máxima: MPPT

34.12 Dimensionamento do Regulador

34.13 Funções Adicionais do Regulador

• Display/Display LCD: Mostra tensão, corrente, estado de carga
• USB: Porta USB para carregar dispositivos móveis
• Temperatura: Sensor de temperatura para compensação
• Log de dados: Registro histórico de produção
• Comunicação: RS485, Bluetooth, WiFi para monitorização remota
• Load control: Controle de cargas com temporizador
• Night mode: Modo noturno para economia de energia

34.14 Proteções do Regulador

• Proteção contra sobrecarga: Desconecta painéis ao alcançar tensão máxima
• Proteção contra sobredescarga: Desconecta cargas ao alcançar tensão mínima
• Proteção contra curto-circuitos: Protege saída de cargas
• Proteção contra inversão polaridade: Protege contra conexão invertida
• Proteção contra sobretensão: Protege contra tensões excessivas
• Proteção contra sobrecorrente: Protege contra correntes excessivas
• Proteção contra superaquecimento: Protege contra temperaturas excessivas

34.15 Reguladores para Sistemas Solener

Solener recomenda reguladores segundo o tamanho do sistema:

34.16 Instalação do Regulador

• Ordem de conexão:
  • 1º: Conectar baterias ao regulador
  • 2º: Conectar painéis ao regulador
  • 3º: Conectar cargas ao regulador
• Localização:
  • Perto das baterias (cabos curtos)
  • Lugar ventilado e protegido
  • Temperatura ambiente (evitar extremos)
• Seção de cabos:
  • Baterias-regulador: Segundo corrente (máxima)
  • Painéis-regulador: Segundo corrente (curto-circuito)
  • Regulador-cargas: Segundo corrente de cargas

34.17 Configuração do Regulador

• Tipo de bateria: Selecionar tipo (OPzS, OPzV, AGM, Lítio)
• Tensão do sistema: 12V, 24V ou 48V
• Tensões de carga: Ajustar segundo tipo de bateria
• Compensação temperatura: Ativar se há sensor
• Tensão de desconexão: Ajustar tensão mínima de baterias
• Temporizador cargas: Configurar se é necessário

34.18 Monitorização do Sistema

A monitorização do sistema permite verificar seu correto funcionamento:

• Tensão de baterias: Deve estar entre 11V e 14.8V (sistema 12V)
• Corrente de carga: Deve ser positiva durante o dia
• Corrente de descarga: Deve ser negativa durante a noite
• Estado de carga: Deve alcançar 100% durante o dia
• Temperatura: Deve estar entre 15°C e 35°C
• Produção: Deve coincidir com a radiação solar

34.19 Problemas Comuns e Soluções

34.20 Recomendações Solener

34.1 充电控制器简介

充电控制器是任何带电池的太阳能光伏系统中的基本电子设备。其主要功能是控制电池充电过程,保护它们免受过充和深度放电,从而显著延长其使用寿命。

如果没有合适的充电控制器,电池会在太阳能生产高峰期过充,这会导致电解液蒸发、过热和使用寿命急剧缩短。同样,在夜间或低生产期间,控制器保护电池免受深度放电。

34.2 控制器的主要功能

• 充电控制: 在其不同阶段(批量、吸收、浮充)调节充电过程
• 过充保护: 当电池完全充电时断开面板
• 深度放电保护: 当电池达到最低电压时断开负载
• 短路保护: 防止输出短路
• 极性反转保护: 防止面板或电池反向连接
• 温度补偿: 根据电池温度调整充电电压
• MPPT(最大功率点跟踪): 从太阳能电池板中提取最大功率

34.3 控制器类型

有两种主要类型的充电控制器,每种都有特定的特性和应用:

A) PWM控制器(脉宽调制)

PWM控制器是最基本和最经济的。它们通过可变宽度脉冲直接将太阳能电池板连接到电池。

• 操作: 通过快速脉冲连接/断开面板
• 面板电压: 必须与电池电压相似(12V或24V)
• 效率: 75-85%(低于MPPT)
• 成本: 低(50-150€)
• 应用: 带12V或24V面板的小型系统
• 优点: 经济、简单、可靠
• 缺点: 效率较低,需要相似电压

B) MPPT控制器(最大功率点跟踪)

MPPT控制器更先进和高效。它们使用先进的电子设备不断从太阳能电池板中提取最大功率,无论电池电压如何。

• 操作: 不断寻找最大功率点的先进电子设备
• 面板电压: 可以远高于电池电压(高达150V或更多)
• 效率: 92-98%(远高于PWM)
• 成本: 中高(200-800€)
• 应用: 中大型系统,串联面板
• 优点: 更高效率,允许串联面板,更好的利用
• 缺点: 更贵,更复杂

34.4 PWM与MPPT比较

34.5 电池充电阶段

电池充电过程分几个阶段进行,以优化充电并延长电池寿命:

A) Bulk阶段(快速吸收)

• 电压: 逐渐升高到吸收电压
• 电流: 最大可用(恒定电流)
• 持续时间: 直到达到吸收电压
• 充电状态: 大约0%到80%
• 特性: 快速充电,最大电流

B) 吸收阶段

• 电压: 在吸收电压恒定
• 电流: 逐渐减小
• 持续时间: 典型2-4小时
• 充电状态: 大约80%到95%
• 特性: 较慢充电,恒定电压

C) Float阶段(浮充)

• 电压: 降低到浮充电压
• 电流: 最小(仅补偿自放电)
• 持续时间: 无限(维护)
• 充电状态: 100%(维护)
• 特性: 完全充电维护

D) Equalization阶段(仅OPzS)

• 电压: 升高到均衡电压
• 电流: 受控
• 持续时间: 2-4小时
• 频率: 每30-60天
• 特性: 均衡电池,受控气体
• 注意: 仅用于液体OPzS电池

34.6 按电池类型的充电电压

34.7 温度补偿

充电电压必须根据电池温度调整,以优化充电并延长电池寿命:

34.8 PWM控制器 - 详细操作

PWM控制器通过调制将太阳能电池板连接到电池的脉冲宽度工作:

• Bulk阶段: 最大宽度脉冲(连续连接)
• 吸收阶段: 可变宽度脉冲(部分连接)
• Float阶段: 最小宽度脉冲(最小连接)
• PWM频率: 通常1-10 kHz
• 优点: 简单、经济、可靠
• 缺点: 开关损耗,效率较低

34.9 MPPT控制器 - 详细操作

MPPT控制器使用先进的电子设备(DC-DC转换器)不断从太阳能电池板中提取最大功率:

• MPPT算法: 不断寻找最大功率点
• DC-DC转换器: 最佳地调整电压和电流
• 效率: 92-98%(远高于PWM)
• 主要优点: 允许串联面板(高电压)
• 额外优点: 电缆中损耗更低(电流更低)
• 额外优点: 阴天性能更好

34.10 MPPT优于PWM的优势

34.11 控制器选择

控制器选择取决于几个因素:

• 系统功率:
  • < 1kW: PWM足够
  • > 1kW: 推荐MPPT
• 面板电压:
  • 与电池相似: PWM
  • 高得多: MPPT必要
• 面板配置:
  • 并联: PWM或MPPT
  • 串联: 仅MPPT
• 预算:
  • 有限: PWM
  • 可用: MPPT(更好的投资)
• 所需效率:
  • 标准: PWM
  • 最大: MPPT

34.12 控制器尺寸确定

34.13 控制器附加功能

• 显示器/LCD显示器: 显示电压、电流、充电状态
• USB: 用于为移动设备充电的USB端口
• 温度: 用于补偿的温度传感器
• 数据日志: 生产历史记录
• 通信: RS485、蓝牙、WiFi用于远程监控
• 负载控制: 带定时器的负载控制
• 夜间模式: 用于节能的夜间模式

34.14 控制器保护

• 过充保护: 达到最大电压时断开面板
• 深度放电保护: 达到最小电压时断开负载
• 短路保护: 保护负载输出
• 极性反转保护: 防止反向连接
• 过压保护: 防止过高电压
• 过流保护: 防止过高电流
• 过热保护: 防止过高温度

34.15 Solener系统的控制器

Solener根据系统尺寸推荐控制器:

34.16 控制器安装

• 连接顺序:
  • 1º: 将电池连接到控制器
  • 2º: 将面板连接到控制器
  • 3º: 将负载连接到控制器
• 位置:
  • 靠近电池(短电缆)
  • 通风和受保护的地方
  • 环境温度(避免极端)
• 电缆截面:
  • 电池-控制器: 根据电流(最大)
  • 面板-控制器: 根据电流(短路)
  • 控制器-负载: 根据负载电流

34.17 控制器配置

• 电池类型: 选择类型(OPzS、OPzV、AGM、锂)
• 系统电压: 12V、24V或48V
• 充电电压: 根据电池类型调整
• 温度补偿: 如果有传感器则激活
• 断开电压: 调整电池最小电压
• 负载定时器: 如果需要则配置

34.18 系统监控

系统监控允许验证其正确运行:

• 电池电压: 必须在11V和14.8V之间(12V系统)
• 充电电流: 白天必须为正
• 放电电流: 夜间必须为负
• 充电状态: 白天必须达到100%
• 温度: 必须在15°C和35°C之间
• 生产: 必须与太阳辐射一致

34.19 常见问题和解决方案

34.20 Solener建议

34.1 Введение в контроллеры заряда

Контроллеры заряда - это основные электронные устройства в любой солнечной фотоэлектрической системе с батареями. Их основная функция - контролировать процесс зарядки батарей, защищая их от перезарядки и глубокой разрядки, что значительно продлевает их срок службы.

Без подходящего контроллера заряда батареи перезаряжались бы в часы пикового производства солнечной энергии, что вызвало бы испарение электролита, перегрев и резкое сокращение их срока службы. Аналогично, ночью или в периоды низкого производства контроллер защищает батареи от глубокой разрядки.

34.2 Основные функции контроллера

• Контроль заряда: Регулирует процесс зарядки в его различных фазах (bulk, абсорбция, float)
• Защита от перезарядки: Отключает панели, когда батареи полностью заряжены
• Защита от глубокой разрядки: Отключает нагрузки, когда батареи достигают минимального напряжения
• Защита от коротких замыканий: Защищает от коротких замыканий на выходе
• Защита от инверсии полярности: Защищает от перевернутого соединения панелей или батарей
• Компенсация температуры: Регулирует напряжения заряда согласно температуре батарей
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): Извлекает максимальную мощность из солнечных панелей

34.3 Типы контроллеров

Существует два основных типа контроллеров заряда, каждый со своими характеристиками и применениями:

A) PWM контроллеры (Pulse Width Modulation)

PWM контроллеры - самые основные и экономичные. Они работают, непосредственно соединяя солнечные панели с батареями через импульсы переменной ширины.

• Работа: Соединяют/отключают панели через быстрые импульсы
• Напряжение панелей: Должно быть похоже на напряжение батарей (12V или 24V)
• Эффективность: 75-85% (ниже, чем MPPT)
• Стоимость: Низкая (50-150€)
• Применение: Малые системы с панелями 12V или 24V
• Преимущества: Экономичные, простые, надежные
• Недостатки: Меньшая эффективность, требуется похожее напряжение

B) MPPT контроллеры (Maximum Power Point Tracking)

MPPT контроллеры более продвинутые и эффективные. Они используют продвинутую электронику для постоянного извлечения максимальной мощности из солнечных панелей, независимо от напряжения батарей.

• Работа: Продвинутая электроника, которая постоянно ищет точку максимальной мощности
• Напряжение панелей: Может быть намного выше напряжения батарей (до 150V или больше)
• Эффективность: 92-98% (намного выше, чем PWM)
• Стоимость: Средне-высокая (200-800€)
• Применение: Средние и большие системы, панели в серии
• Преимущества: Более высокая эффективность, позволяет панели в серии, лучшее использование
• Недостатки: Более дорогие, более сложные

34.4 Сравнение PWM vs MPPT

34.5 Фазы зарядки батарей

Процесс зарядки батарей осуществляется в нескольких фазах для оптимизации зарядки и продления срока службы батарей:

A) Фаза Bulk (Быстрая абсорбция)

• Напряжение: Постепенно увеличивается до напряжения абсорбции
• Ток: Максимальный доступный (постоянный ток)
• Продолжительность: До достижения напряжения абсорбции
• Состояние заряда: 0% до 80% приблизительно
• Характеристики: Быстрая зарядка, максимальный ток

B) Фаза абсорбции

• Напряжение: Постоянное на напряжении абсорбции
• Ток: Постепенно уменьшается
• Продолжительность: 2-4 часа типичные
• Состояние заряда: 80% до 95% приблизительно
• Характеристики: Более медленная зарядка, постоянное напряжение

C) Фаза Float (Плавание)

• Напряжение: Снижено до напряжения плавания
• Ток: Минимальный (только компенсирует саморазряд)
• Продолжительность: Неопределенная (обслуживание)
• Состояние заряда: 100% (обслуживание)
• Характеристики: Обслуживание полного заряда

D) Фаза Equalization (Только OPzS)

• Напряжение: Повышено до напряжения выравнивания
• Ток: Контролируемый
• Продолжительность: 2-4 часа
• Частота: Каждые 30-60 дней
• Характеристики: Выравнивает ячейки, контролируемая газификация
• Примечание: Только для жидких OPzS батарей

34.6 Напряжения заряда по типу батареи

34.7 Компенсация температуры

Напряжения заряда должны регулироваться согласно температуре батарей для оптимизации зарядки и продления срока службы батарей:

34.8 PWM контроллеры - Детальная работа

PWM контроллеры работают через модуляцию ширины импульсов, которые соединяют солнечные панели с батареями:

• Фаза Bulk: Импульсы максимальной ширины (непрерывное соединение)
• Фаза абсорбции: Импульсы переменной ширины (частичное соединение)
• Фаза Float: Импульсы минимальной ширины (минимальное соединение)
• Частота PWM: Обычно 1-10 kHz
• Преимущество: Простые, экономичные, надежные
• Недостаток: Потери переключения, меньшая эффективность

34.9 MPPT контроллеры - Детальная работа

MPPT контроллеры используют продвинутую электронику (DC-DC конвертер) для постоянного извлечения максимальной мощности из солнечных панелей:

• Алгоритм MPPT: Постоянно ищет точку максимальной мощности
• DC-DC конвертер: Оптимально адаптирует напряжение и ток
• Эффективность: 92-98% (намного выше, чем PWM)
• Главное преимущество: Позволяет соединять панели в серии (высокие напряжения)
• Дополнительное преимущество: Меньшие потери в кабелях (меньший ток)
• Дополнительное преимущество: Лучшая производительность в облачные дни

34.10 Преимущества MPPT над PWM

34.11 Выбор контроллера

Выбор контроллера зависит от нескольких факторов:

• Мощность системы:
  • < 1kW: PWM достаточно
  • > 1kW: MPPT рекомендуется
• Напряжение панелей:
  • Похоже на батареи: PWM
  • Намного выше: MPPT необходимо
• Конфигурация панелей:
  • В параллели: PWM или MPPT
  • В серии: Только MPPT
• Бюджет:
  • Ограниченный: PWM
  • Доступный: MPPT (лучшая инвестиция)
• Требуемая эффективность:
  • Стандарт: PWM
  • Максимальная: MPPT

34.12 Размерение контроллера

34.13 Дополнительные функции контроллера

• Дисплей/Дисплей LCD: Показывает напряжение, ток, состояние заряда
• USB: Порт USB для зарядки мобильных устройств
• Температура: Датчик температуры для компенсации
• Лог данных: Историческая запись производства
• Коммуникация: RS485, Bluetooth, WiFi для удаленного мониторинга
• Контроль нагрузок: Контроль нагрузок с таймером
• Ночной режим: Ночной режим для экономии энергии

34.14 Защиты контроллера

• Защита от перезарядки: Отключает панели при достижении максимального напряжения
• Защита от глубокой разрядки: Отключает нагрузки при достижении минимального напряжения
• Защита от коротких замыканий: Защищает выход нагрузок
• Защита от инверсии полярности: Защищает от перевернутого соединения
• Защита от перенапряжения: Защищает от чрезмерных напряжений
• Защита от сверхтока: Защищает от чрезмерных токов
• Защита от перегрева: Защищает от чрезмерных температур

34.15 Контроллеры для систем Solener

Solener рекомендует контроллеры согласно размеру системы:

34.16 Установка контроллера

• Порядок соединения:
  • 1º: Соединить батареи с контроллером
  • 2º: Соединить панели с контроллером
  • 3º: Соединить нагрузки с контроллером
• Расположение:
  • Рядом с батареями (короткие кабели)
  • Проветриваемое и защищенное место
  • Температура окружающей среды (избегать крайностей)
• Сечение кабелей:
  • Батареи-контроллер: Согласно току (максимальный)
  • Панели-контроллер: Согласно току (короткое замыкание)
  • Контроллер-нагрузки: Согласно току нагрузок

34.17 Конфигурация контроллера

• Тип батареи: Выбрать тип (OPzS, OPzV, AGM, Литий)
• Напряжение системы: 12V, 24V или 48V
• Напряжения заряда: Регулировать согласно типу батареи
• Компенсация температуры: Активировать, если есть датчик
• Напряжение отключения: Регулировать минимальное напряжение батарей
• Таймер нагрузок: Конфигурировать, если необходимо

34.18 Мониторинг системы

Мониторинг системы позволяет проверить ее правильную работу:

• Напряжение батарей: Должно быть между 11V и 14.8V (система 12V)
• Ток заряда: Должен быть положительным в течение дня
• Ток разрядки: Должен быть отрицательным в течение ночи
• Состояние заряда: Должно достигать 100% в течение дня
• Температура: Должна быть между 15°C и 35°C
• Производство: Должно совпадать с солнечной радиацией

34.19 Общие проблемы и решения

34.20 Рекомендации Solener