Hur man väljer en solcellsladdningsregulator

Hur man väljer en solcellsladdningsregulator

En solcellsladdningsregulator är en kritisk komponent i varje solcellsinstallation. Det skyddar dina batterilagringskomponenter och ser till att allt fungerar effektivt och säkert under hela systemets livslängd.

Vad är solenergiladdningsregulatorn?

Laddningsregulatorn i en solcellsanläggning sitter mellan energikällan (solpanelen) och ackumulatorbatteriet. Laddningsregulatorn förhindrar att batteriet överladdas genom att begränsa mängden och hastigheten för batteriets laddning. De förhindrar också batteriurladdning genom att stänga av systemet om den lagrade laddningseffekten faller under 50 % kapacitet och ladda batteriet vid rätt spänningsnivå. Detta hjälper till att bevara batteriernas livslängd och hälsa.

Hur fungerar en solcellsladdningsregulator?

I de flesta laddningsregulatorer leds laddningsströmmen genom en halvledare, som fungerar som en ventil för att styra strömmen. Laddningsregulatorn förhindrar också att batteriet överladdas genom att minska energiflödet till batteriet när det når en viss spänning. Överladdning av batteriet kan orsaka särskilt stora skador på själva batteriet, så laddningsregulatorn är särskilt avgörande. Laddningsregulatorn tillhandahåller även några andra viktiga funktioner, inklusive överbelastningsskydd, lågspänningsbortkoppling och blockering av backströmmar.

Överbelastningsskydd

Laddningsregulatorn tillhandahåller den viktiga funktionen överbelastningsskydd. Om strömmen som flyter in i batteriet är mycket högre än vad kretsen klarar av, kan systemet bli överbelastat. Detta kommer att leda till överhettning eller till och med brand. Laddningsregulatorn förhindrar att dessa överbelastningar uppstår. I större solcellssystem rekommenderar vi även strömbrytare och säkring för dubbel säkerhet.

Lågspänningsavstängning

Detta kommer att fungera som en automatisk bortkoppling av den icke-kritiska belastningen från batteriet när spänningen faller under ett definierat tröskelvärde. När den laddas ansluts den automatiskt till batteriet igen. Detta kommer att förhindra överurladdning.

Blockering av backström

Solpanelen pumpar ström genom batterier i en riktning. Under natten kan panelen naturligtvis passera en del av strömmarna i motsatt riktning. Detta kan göra att batteriet laddas ur något. Solcellsladdningsregulatorn förhindrar detta genom att fungera som en ventil.

Vad kommer att påverka ditt beslutsfattande när du väljer en laddningsregulator?

Dessa faktorer bör beaktas när du planerar att köpa en laddkontroller. Budgeten, klimatet där systemet ska installeras,

styrenhetens livslängd tekniken, (vilka typer av laddningsregulatorer fungerar bättre i kallare klimat) hur högt ditt energibehov och storlek, antal och typ av batteri som används i systemet.

Alla dessa faktorer samverkar på komplexa sätt som kan påverka dig vilket gör det svårt att implementera effektivt. Det finns dock en tydlig process för att avgöra vilken avgiftsregulator som är rätt för applikationen.

Faktorer att tänka på när man bestämmer sig för att köpa en Charge Controller

Olika typer av Solar Charge Controllers

Det finns två huvudtyper av laddningsregulatorer att överväga: billiga men mindre effektiva laddningsregulatorer för pulsbreddsmodulering (PWM) och högeffektiva laddningsregulatorer för maximal effektspårning (MPPT). Båda teknikerna används i stor utsträckning för att skydda batterier, som vanligtvis håller i cirka 15 år, även om detta kan variera från produkt till produkt.

Det finns vissa situationer i var och en av dessa två huvudtyper, och de är tydliga val. Men att välja en laddningsregulator är mer än att bara välja rätt typ - utöver det måste du också överväga andra funktioner när det gäller säkerhet och bekvämlighet. Kvaliteten på dessa produkter varierar kraftigt, även inom de två huvudkategorierna

Pulse Width Modulation Charge Controllers är det bästa för dem med småskaliga system. Bäst för fordon med mindre system (skåpbilar, husbilar, husbilar, småhus) och fordon med varmare klimat. PWM-laddningskontroller har funnits längre och är enklare och billigare än MPPT-kontroller. PWM-styrenheten reglerar energiflödet till batteriet genom att gradvis minska strömmen, så kallad pulsbreddsmodulering. I motsats till att ge en stabil utgång ger en PWM-laddningsregulator en serie korta laddningspulser till batteriet.

Även om den är effektiv, resulterar denna pulsbreddsmodulering i en förlust av ström mellan solpanelen och batteriet. Denna typ av laddningsregulator kan inte justera spänningar, bara stänga av intermittent för att förhindra för hög spänning till batterierna. Spänningen och strömmen som matas ut av solpanelen växlar alltid, så detta leder oundvikligen till en del slöseri när du använder en PWM-solarladdningsregulator. När batteriet är fulladdat tillhandahåller PWM-laddningsregulatorn kontinuerligt en liten mängd ström för att hålla batteriet fullt. Denna tvåstegsreglering är idealisk för system som kan ha liten energianvändning. PWM-kontroller är bäst för småskaliga applikationer eftersom solpanelsystemet och batteriet måste ha matchande spänningar. Strömmen dras ut från panelen strax över batterispänningarna.

Många PWM-laddningskontroller har en rad olika extrafunktioner. 10A PWM laddningsregulator kan användas med 12 volt eller 24 volt batterier eller batteribank och är utrustad med självdiagnostik och elektroniska skyddsfunktioner för att förhindra skador från installationsfel eller systemfel.

Fördelar:

Billigare än MPPT solcellsladdningsregulatorer.

Bäst passande för mindre system där effektiviteten inte är lika kritisk.

Bäst för varmt soligt väder.

Allmänt sett längre livslängd på grund av färre komponenter som kan gå sönder.

Att prestera är bäst när batteriet är nära full laddning.

Nackdelar:

Mindre effektiv än MPPT-solarladdningsregulatorer.

Eftersom solpaneler och batterier måste matcha spänningar med dessa styrenheter, är de inte idealiska för större och mer komplexa system.

MPPT-styrenheter passar bäst för dem som vill ha ett mycket effektivt system.

Bäst för dem med större system som badhytter, bostäder och stugor, och de som bor i kallare klimat.

MPPT-kontroller är effektiva på att använda solpanelernas fulla kraft för att ladda batterier. Med MPPT-solarladdningsregulatorer dras strömmen ut från panelen vid maximala effektspänningar, men de begränsar också deras uteffekt för att säkerställa att batterierna inte blir överladdade. MPPT laddningsregulatorer kommer att övervaka och justera sin ingång för att reglera strömmen från solsystemet. Den totala uteffekten kommer därför att öka, och du kan förvänta dig en god verkningsgrad på 90 % eller högre. Med andra ord står MPPT för Maximum Power Point Tracker; dessa kontroller är mycket mer avancerade än PWM-laddningskontroller och gör att solpanelen kan arbeta vid sin maximala effektpunkt, eller mer exakt, vid optimal spänning och ström för maximal effekt. Genom att använda denna geniala teknik kan effektiviteten hos MPPT-solarladdningsregulatorer ökas med upp till 30 %, naturligtvis, det beror på batterispänningen och solpanelens driftspänning (Vmp).

Arbetsprincipen för MPPT-solarladdningsregulatorn är ganska enkel - på grund av det växlande solljuset (instrålningen) som faller på solpanelerna under hela dagen, förändras solpanelernas spänning och ström ständigt. För att generera maximal effekt sveper en MPPT genom panelspänningen för att hitta sweet spot eller den bästa kombinationen av spänning och ström för att producera maximal effekt.MPPT spårar och justerar kontinuerligt PV-spänningen för att producera maximal effekt, oavsett tid på dygnet eller väderförhållanden

PWM Vs MPPT Exempel

Till exempel är en vanlig 60-cells (24V) solpanel med en driftspänning på 32V (Vmp) ansluten till ett 12V-batteri med PWM och en MPPT-laddningskontroll. Med en PWM-kontroller måste panelspänningen sjunka för att matcha batterispänningen, så uteffekten reduceras avsevärt. Med hjälp av en MPPT-laddningskontroll kan panelen arbeta vid sin maximala effektpunkt, vilket i sin tur kan generera mer ström.

Batterispänningsalternativ

De flesta MPPT-solarladdningsregulatorer stöder vanligtvis en rad olika batterispänningar. Till exempel kan de flesta mindre 10A till 30A solcellsregulatorer användas för att ladda antingen ett 12-volts eller 24-volts batteri, medan solenergiregulatorer med större kapacitet eller högre inspänning är designade för att användas på 24-volts eller 48-volts batterier system.

Förutom strömstyrkan (A) är den maximala solpanelstorleken som kan anslutas till en solcellsladdningsregulator också begränsad av batterispänningen. Uppenbarligen tillåter ett 24-volts batteri att mer solenergi kan anslutas till en 20A solcellsladdningsregulator än ett 12-voltsbatteri.

Enligt Ohms lag och effektekvationen möjliggör högre batterispänningar att fler solpaneler kan anslutas. Detta beror på formeln Power = Spänning x Ström (P=V*I). Som 20A x 12,5V=250W, medan 20A x 25V=500W. Så att använda en 20A-kontroller med ett högre 24-volts batteri kommer att fördubbla mängden solenergi som får anslutas jämfört med ett 12V-batteri.

20A MPPT med ett 12-volts batteri = max 260W Solenergi rekommenderas

20A MPPT med ett 24-volts batteri = 520W max Solenergi rekommenderas

20A MPPT med ett 48-volts batteri = 1040W max Solenergi rekommenderas

För att MPPT-laddningsregulatorn ska fungera korrekt måste solpanelens driftspänning vara minst 4-5 volt högre än batteriets laddningsspänning (absorption), inte den nominella batterispänningen. I genomsnitt är den faktiska panelens driftspänning cirka 3 volt lägre än den optimala panelspänningen (Vmp).

Dessutom har Alla solpaneler två spänningsklasser, som bestäms under standardtestförhållanden (STC) baserat på en celltemperatur på 25°C. Den första är den maximala effektspänningen (Vmp), som sjunker något under molniga förhållanden, eller när solpanelens temperatur ökar. Den andra är tomgångsspänningen (Voc), som också minskar vid högre temperaturer. För att MPPT ska fungera korrekt måste panelens driftspänning (Vmp) alltid vara flera volt högre än batteriladdningsspänningen under alla förhållanden, inklusive höga temperaturer.

Så, MPPT-laddningsregulatorer rekommenderas starkt för de flesta stora solenergisystem. PWM-laddningsregulatorer är vanligtvis bara ett genomförbart alternativ för mindre applikationer som för husbilsresor eller möjligen för en liten stuga utanför nätet.

MPPT-solarladdningsregulatorn ger överlägsen prestanda, med den enda verkliga nackdelen är den extra kostnaden jämfört med mer grundläggande alternativ.

Fördelar:

MPPT-laddningskontroller har en mycket effektiv.

Den är mest lämplig för storskaliga system där den extra energiproduktionen är värdefull.

Det är bäst i kallare, molnigare miljöer.

Den är idealisk för situationer där solpanelens spänning är högre än batterispänningen.

Prestandar bäst när batteriet är i låg laddningstillstånd.

Nackdelar:

MPPT-laddningsregulatorn är dyrare än PWM-kontrollern.

Typligen kortare livslängd på grund av fler komponenter.

Hur man dimensionerar laddningsregulatorn

När det gäller storlek på laddningskontroller måste du ta hänsyn till om du planerar att använda en PWM- eller MPPT-kontroller. En felaktigt vald laddningsregulator kan orsaka upp till 50 % förlust av solenergi.

Laddningskontroller är dimensionerade beroende på solpanelens ström och solsystemets spänning. Vanligtvis kanske du vill se till att din laddningsregulator är tillräckligt stor för att hantera strömmen och strömmen som panelen producerar. Vanligtvis finns laddningsregulatorer i 12 volt, 24 volt och 48 volt. Strömvärden (Amperage) kan vara mellan 1 och 60 ampere och spänningsklasser från 6 till 60 volt.

När det gäller att dimensionera ditt system korrekt är förstärkarna det värde du måste ägna mest uppmärksamhet åt för din laddningskontroll. Du behöver också rätt spänning, men det är så enkelt som att matcha systemets och laddningsregulatorns nominella spänningar.

Strömstyrkan baseras istället på din energianvändning och batterikapacitet, vilket kan vara mycket mer utmanande att fastställa.

Om ditt solsystems volt var 12V och dina ampere var 14A, behöver du då en solcellsladdningsregulator som hade minst 14 ampere. Men  på grund av miljöfaktorer måste du räkna in ytterligare 25 % för att få de lägsta ampere som denna laddarkontroll måste komma fram till 17,5 ampere. Så i det här fallet behöver du en 12 volt, 20 ampere laddningskontroll.

PWM-styrenhetsstorlek

PWM-laddningsregulatorn kan inte begränsa sin strömutgång. De använder helt enkelt arrayströmmen. Därför, om solcellspaneler kan producera 40 ampere ström och laddningsregulatorn du använder endast är klassad till 30 ampere, kommer styrenheten att skadas. Det är avgörande att se till att din laddningsregulator matchar, är kompatibel med och rätt storleksanpassad till din solpanel.

När du tittar på en laddningsregulator finns det en rad saker att undersöka på dess lista med specifikationer eller etiketter. En PWM-kontroller kommer att ha en ampereläsning för den, som en 30 ampere PWM-kontroller. Detta representerar hur många ampere regulatorn klarar av, vilket i ovanstående fall är 30 ampere. Generellt sett är de två sakerna du behöver titta på i en PWM-kontroller strömstyrkan och spänningen.

Först måste vi titta på de nominella systemspänningarna. Detta kommer att berätta för oss vilka spänningar batteribanker styrenheten är kompatibel med.

För det andra måste vi titta på den nominella batteriströmmen. Låt oss anta att du har en laddningskontroll för 30 ampere. Vi rekommenderade en säkerhetsfaktor på minst 1,25, vilket innebär att du kan multiplicera strömmen från dina paneler med 1,25 och sedan jämföra det med 30 ampere. Till exempel kan fem 100 watts paneler parallellt vara 5,29 x 5 = 26,45 ampere. 26,45 ampere x 1,25 = 33 ampere, detta skulle vara för mycket för kontrollern. Detta beror på att panelen kan uppleva mer ström än vad den är klassad för när exponeringen för solstrålar är över 1000 Watt/m^2 eller lutar.

För det tredje, låt oss ta en titt på den maximala solenergiinmatningen. Detta kommer att tala om för dig hur mycket spänning du kan ha in i styrenheten. Denna styrenhet kan inte acceptera spänningar över 50 volt. Låt oss ta en titt på 2 x 100 watt paneler i serie för en total spänning på 22,5 volt (öppen kretsspänning) x 2 = 45 volt. I detta fall kan de två panelerna kopplas i serie.

För det fjärde kan vi titta på terminalen. Varje styrenhet har vanligtvis en maximal mätstorlek för terminalen. Detta är mycket viktigt när du ska köpa ledningar till ditt system.

Äntligen kan du ta en titt på batterityper. Detta berättar för oss vilket batteri som är kompatibelt med din laddningskontroll. Det är viktigt att kontrollera detta eftersom du inte vill ha batterier som inte kan laddas av styrenheten.

Det är viktigt att kontrollera detta eftersom du inte vill ha batterier som inte kan laddas av styrenheten.

MPPT Charge Controllers storlek

Eftersom MPPT-laddningsregulatorn begränsar sin uteffekt kan du göra en array så stor som du vill och en kontroller kommer att begränsa utmatningen. Detta betyder dock att ditt system inte är så effektivt som det skulle kunna vara eftersom du har paneler som inte används korrekt.MPPT-kontroller kommer att ha ampereavläsning för det, som en 40 ampere MPPT-kontroller Även om din panel har potential att producera 80A ström, kommer MPPT-laddningsregulatorn bara att producera 40A ström, oavsett vad.

De kommer också att ha en spänningsklass, men till skillnad från PWM-styrenheter är inspänningsklassen mycket högre än de batteribanker som den kommer att ladda. Detta beror på MPPT-styrenhetens speciella förmåga att minska spänningen till batteribanksspänningarna och sedan öka strömmen för att kompensera för den förlorade effekten. Du behöver inte använda höga inspänningar om du vill undvika seriekopplingar i små system, men det är mycket fördelaktigt i större system.

Låt oss anta att en kontrollenhets etikett visar att den kan hantera 12 volts eller 24 volts batteribanker. Du kan leta efter Rov-värdet. Om den till exempel visar Rov-40 betyder det att den är klassad för 40 ampere ström.

Låt oss dessutom titta på de maximala solinspänningarna. Till exempel, om MPPT-styrenheten kan acceptera en 100 volts ingång, kommer den att acceptera (upp till) 100 volt och gå ner till 12 volt eller 24 volt batteri. Låt oss säga att du har 4 100 watts paneler i serie, var och en med en öppen kretsspänning på 22,5 volt. Dessa fyra seriespänningar är 4 x 22,5 volt = 90 volt, vilket styrenheten kan acceptera.

Att kunna acceptera högre spänningar gör MPPT-solarladdningsregulatorer särskilt lämpade för vissa specifika applikationer. Högre spänningar leder till mindre strömförluster över en ledningslängd, vilket är anledningen till att långdistansöverföringsledningarna bär stora mängder elektricitet.

Om dina batteribanker är en bit från dina paneler, är det bästa sättet att köra systemet med högre spänningar och förlita sig på MPPT-solarladdningsregulatorer minska överföringsförlusten.

Kan du använda flera laddningskontroller?

I situationer där en enda laddningsregulator inte räcker för att hantera utmatningen från solpaneler, kan du använda flera laddningsregulatorer med en enda batteribank. Faktum är att för MPPT-solarladdningsregulatorer är detta förmodligen det bästa sättet att ansluta systemet eftersom arrayerna har olika maxeffektpunkter. Att ha två styrenheter kan optimeras den totala uteffekten.

Vi rekommenderar dock att du använder samma typ av kontroller om du använder flera kontroller. Så om du har en MPPT-laddningskontroll, bör alla dina laddkontroller vara MPPT. Dessutom måste du se till att alla dina solcellsladdningsregulatorer har samma batteriinställningsingång.

Vad är den övre spänningsgränsen?

Alla laddningsregulatorer har en övre spänningsgräns. Detta hänvisar till den maximala mängden spänning som styrenheten säkert kan hantera. Se till att du känner till styrenhetens övre spänningsgräns. Annars kan du bränna ut solcellsladdningsregulatorn eller skapa andra säkerhetsrisker.

Även om det finns många andra faktorer som spelar in för att avgöra om du väljer rätt styrenhet, finns det väldigt lite rörelseutrymme när det kommer till den övre spänningsgränsen.

Om du väljer fel storlek när det gäller strömstyrka kan du bli utan den kapacitet du behöver från din laddningsregulator, men en otillräcklig övre spänningsgräns kommer att leda till att ditt system inte fungerar alls.

Du måste se till att din laddningsregulator kan hantera den maximala spänningen som släpps ut av ditt solenergisystem. I allmänhet är detta ett allvarligt problem om du kör solpaneler i serie.

När du ansluter paneler i serie ökar spänningen med varje solpanel. Så dina två 12 volts paneler släpper nu ut 24 volt, vilket säkert kommer att steka din 12 volts laddningskontroll.

Vanliga fel och misstag i Charge Controller

På grund av alla de olika komponenterna i en solcellsinstallation är det lätt att göra misstag under installationsprocessen.Det finns några vanliga misstag som görs med solcellsladdningsregulatorer

Anslut inte AC-laster till styrenheten. Endast DC-laster ska anslutas till regulatorns utgång.

Vissa lågspänningsapparater måste anslutas direkt till batteriet.

Regulatorn ska alltid installeras nära batteriet, eftersom noggrann mätning av batterispänningen är en viktig del av solcellsladdningsregulatorns funktion.

Under drift kan det finnas några potentiella problem som kan uppstå med styrenheten. Du kan upptäcka att ditt solenergisystem inte har någon ström alls. Denna situation kan orsakas av frånkopplade eller felaktigt anslutna ledningar. Kontrollera att alla anslutningar är gjorda och verifiera att ingen är omvänd.

Temperaturen hos olika komponenter är ett allvarligt problem när det kommer till solcellsladdningsregulatorn. Det värsta scenariot är att kärnan i batteriet överhettas, vilket kan leda till betydande skador. Styrenheten i sig kan också överhettas, vilket bör hända innan batteriet gör det för att förhindra ytterligare skada.

För högsta säkerhetsnivå från ditt solenergisystem bör du titta på en batteritemperatursensor eller ett batteri med BMS. Den här enkla enheten övervakar batteritemperaturen och förhindrar katastrofal överhettning. Ett litiumbatteri med BMS kan hålla det under säkra förhållanden.

Slutsats

Oavsett om du befinner dig i en husbil, en marinbåt, en stuga utanför nätet eller ditt hem, om du planerar att installera ett solsystem för det, är laddkontroller en viktig del av din solcellsinstallation. Att göra efterforskningar och väga dina alternativ innan du gör en investering säkerställer att du väljer rätt styrenhet för dig och ditt system.

.
Du har framgångsrikt prenumererat!
Detta e-postmeddelande har registrerats