دليل اختيار جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية الكامل - النوع والحجم

في مجال الطاقة الشمسية، يُعتبر جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية جهازًا حيويًا. فهو يضمن تدفق الطاقة بكفاءة بين الألواح والبطاريات، مما يحميها من التلف.

موضوع هذه المشاركة هو اختيار المتحكم وسنبدأ بـ نوع المتحكم في شحن الطاقة الشمسية و مواصفات حجم المتحكم.

 

 

ما هي وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

في مجال الأنظمة الكهربائية، تلعب المنظمات دورًا حاسمًا في التحكم في الجهد. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بأنظمة الطاقة الشمسية، فإن جهازًا محددًا يأخذ مركز الصدارة – التحكم في شحن الطاقة الشمسية.

جهاز التحكم الشمسي هو جهاز آلي حيوي في أنظمة الطاقة الشمسية. في قلب أنظمة الطاقة الشمسية، يعمل جهاز التحكم في شحن البطارية الشمسية على وظيفتين رئيسيتين.

أولاً، يسهل تدفق الطاقة السلس من الألواح الشمسية إلى البطاريات خلال عملية الشحن. ثانياً، ينظم التفريغ من البطاريات إلى العاكس عندما تكون الطاقة مطلوبة.

 

كيف يعمل جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

لإدارة تدفق الطاقة بين الألواح الشمسية والبطاريات، تقوم وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية بأداء المهام الرئيسية التالية لضمان التشغيل الفعال والآمن للنظام الكهروضوئي بالكامل.

 

مراحل التحكم في شحن البطارية

يتولى جهاز التحكم في الشحن إدارة شحن البطارية من خلال مراحل مختلفة مثل الشحن الكمي، والامتصاص، والشحن العائم.

• رسوم مجمعة
  يوفر أقصى تيار حتى تصل البطارية إلى عتبة جهد معينة.
• شحنة الامتصاص
  يحافظ على جهد ثابت مع تقليل التيار للوصول إلى سعة الشحن الكاملة.
• شحنة عائمة
  يوفر شحنة منخفضة ومستدامة للحفاظ على البطاريات عند سعة 100% دون شحن زائد.

 

توازن البطارية

توازن البطارية هو مرحلة صيانة دورية توازن شحن الخلايا الفردية داخل بنك البطاريات. يساعد في الحفاظ على أداء متسق عبر جميع الخلايا، مما يمنع عدم توازن السعة ويطيل عمر البطارية.

 

حماية البطارية

من خلال دمج تنظيم الجهد و تنظيم التيار، يحافظ جهاز التحكم في الشحن على تحكم دقيق في عملية الشحن، مما يحمي البطاريات من مشاكل محتملة متنوعة. ويشمل:

• حماية من الشحن الزائد
  يمنع تلف البطارية من خلال التحكم في الشحن لتجنب تجاوز حدود الجهد الآمن أثناء عملية الشحن.
• حماية من التفريغ الزائد
  يحافظ على صحة البطارية عن طريق قطع الطاقة عندما ينخفض الجهد إلى مستوى حرج، مما يمنع التفريغ العميق.
• حماية من الدائرة القصيرة
  يحمي البطاريات من خلال إيقاف الدائرة على الفور في حالة حدوث قصر في الدائرة.
• حماية عكس القطبية
  يمنع الضرر عن البطاريات عن طريق حجب تدفق التيار عندما تكون أطراف البطارية متصلة في الاتجاه الخاطئ.
• فصل الجهد المنخفض
  تقوم وظيفة LVD بإيقاف الأحمال المستمرة عندما ينخفض جهد البطارية إلى مستوى محدد، مما يمنع التفريغ العميق، الذي يمكن أن يتسبب في تلف البطاريات.
• حماية من الحمل الزائد
  تحمي حماية الحمل الزائد وحدة التحكم في الشحن ومكونات النظام من التيار الزائد. إنها تكشف وتدير التيارات العالية، مما يمنع الأضرار والمخاطر المحتملة الناتجة عن حالات الحمل الزائد.
• تعويض درجة الحرارة
  تحتوي بعض وحدات التحكم في الشحن على حساسات حرارة لضبط جهد الشحن بناءً على درجة حرارة البطارية. تعمل هذه الميزة على تحسين عملية الشحن وتوفير حماية إضافية للبطاريات من الأضرار الناتجة عن تقلبات درجة الحرارة.

 

ما نوع وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية التي يجب استخدامها

تحكم شحن الطاقة الشمسية PWM

تحكمات شحن الطاقة الشمسية PWM تستخدم التبديل السريع للمخرجات لتنظيم متوسط جهد المخرج بشكل فعال. من خلال تعديل عرض النبضة (دورة العمل)، يمكن ضبط جهد المخرج أو التيار بدقة، مما يضمن تحكمًا موثوقًا وفعالًا.

أثناء شحن البطارية، يقوم المتحكمون في PWM بتكييف شكل الموجة لتلبية الاحتياجات المحددة للبطارية، مما يتيح شحنًا محسنًا بناءً على حالتها الحالية.

عند الوصول إلى الشحن الكامل، تتحول وحدات التحكم PWM إلى حالة التقطير(شحن عائم)، مما يوفر تدفق تيار ثابت وصغير للحفاظ على البطارية في حالتها المشحونة بالكامل.

ومع ذلك، فإن جهد وتيار الخرج من الألواح الشمسية سيتغير بشكل مستمر بسبب عوامل خارجية مثل شدة الضوء. ونتيجة لذلك، عند استخدام وحدة تحكم شحن شمسية PWM، فإن بعض الفاقد أمر لا مفر منه.

لذلك، يتم تطبيق خوارزمية تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) على أنظمة الشحن بالطاقة الشمسية لتحسين كفاءة استخدام الطاقة.

 

تحكم شحن الطاقة الشمسية MPPT

في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، كل وحدة كهروضوئية لها نقطة عمل تحددها الحمولة المتصلة بها. مع تغير الإشعاع الساقط على الوحدة، تتغير نقطة العمل أيضًا على مدار اليوم عندما تظل الحمولة ثابتة.

يمكن لوحدات التحكم الشمسية MPPT (تتبع نقطة القدرة القصوى) اكتشاف الجهد والتيار من الألواح الشمسية في الوقت الحقيقي وحساب ناتج الطاقة الحالي بشكل مستمر (P=U*I).

من خلال مقارنة الطاقة الحالية بالقيم السابقة، يمكن لجهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية MPPT تحديد ما إذا كانت نقطة العمل الحالية أعلى أو أقل من نقطة الطاقة القصوى. ثم يقوم بتعديل جهد الخرج وفقًا لذلك، مما يجعل نقطة العمل أقرب إلى نقطة الطاقة القصوى، وبالتالي استخراج وتوصيل أقصى طاقة متاحة من مجموعة الألواح الشمسية إلى الحمل.

 

ما هو أفضل جهاز تحكم في شحن الطاقة الشمسية لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك

تؤدي المبادئ المختلفة لعمل وحدات التحكم PWM ووحدات التحكم MPPT إلى مجالات تطبيق محددة لكل نوع.

إذا وجدت نفسك في الحالات التالية، فإن وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية PWM ستكون خيارًا أفضل:

• أنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة، مثل تركيب بطاريات الرصاص الحمضية في سيارة التخييم، حيث يتطابق جهد الألواح الشمسية بشكل وثيق مع جهد البطارية.
• عندما لا تكون الكفاءة في الشحن مهمة أساسية، مثل الحفاظ على شحن البطاريات البحرية.
• تركيبات موفرة للتكاليف، حيث أن وحدات التحكم PWM عمومًا أكثر ملاءمة للميزانية.

 

من ناحية أخرى، تحكمات الطاقة الشمسية MPPT أكثر ملاءمة للسيناريوهات التالية:

• المناطق ذات الطقس المتغير أو البيئات القاسية، حيث يمكنها التكيف مع تغير إنتاج الألواح الشمسية وتحسين جمع الطاقة على مدار اليوم.
• أطقم الألواح الشمسية الكهروضوئية ذات
• عند السعي إلى زيادة كفاءة الطاقة والإنتاج من أجل الجدوى الاقتصادية، مثل المشاريع التجارية والصناعية أو أنظمة الطاقة الشمسية السكنية مع تخزين البطاريات. تتمتع وحدات التحكم MPPT بمعدل تحويل أعلى للألواح الشمسية مقارنة بوحدات التحكم PWM ويمكنها امتصاص ما لا يقل عن 30% من الكهرباء أكثر.

 

كيفية تحديد حجم جهاز التحكم بالشحن لنظام الطاقة الشمسية الخاص بي

بالنسبة لحجم وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية المناسبة للألواح الشمسية بقدرات 200/300/400/600/800/1000 واط، لا يوجد جواب موحد.

 

ملحوظة:

كلا جهازَي التحكم في شحن الطاقة الشمسية في الأمثلة أدناه متوافقان مع جميع أنواع البطاريات. ولكن عند شراء جهاز تحكم، من الضروري مراجعة المواصفات والدليل الخاص بـ جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية لتحديد توافقه مع نوع بطاريتك.

 

حجم وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية MPPT

استخدام تحكم PowMr POW-M60-PRO MPPT كمثال:

النقطة الرئيسية 1.

يمكن لهذا التحكم في شحن الطاقة الشمسية MPPT بقدرة 60 أمبير التعرف تلقائيًا على أنظمة جهد البطارية 12 فولت/24 فولت/36 فولت/48 فولت، مما يجعله متوافقًا مع جميع خيارات الجهد الأربعة.

النقطة الرئيسية 2.

وفقًا لجدول المواصفات أعلاه، يجب ألا يتجاوز الجهد المدخل الأقصى من الألواح الشمسية 160 فولت تيار مستمر، مما يعني أن جهد الدائرة المفتوحة للألواح الشمسية المتصلة على التوالي يجب أن يكون مساويًا أو أقل من 160 فولت.

النقطة الرئيسية 3.

في نظام 48 فولت، الحد الأقصى للطاقة المدخلة من الألواح الشمسية هو 2800 واط. يجب ألا تتجاوز الطاقة الإجمالية لمصفوفة الألواح الشمسية المتصلة بالتحكم 2800 واط، حيث إن ذلك قد يتسبب في تلف وحدة التحكم.

النقطة الرئيسية 4.

لضمان التشغيل السليم، يجب أن لا يتجاوز تيار الشحن المقدر لوحدة التحكم الحد الأقصى المسموح به لتيار شحن البطارية. مع وجود POW-M60-PRO بتيار بطارية مقدر قدره 60A، يجب أن تحتوي البطارية المتصلة على تيار شحن أقصى لا يقل عن 60A أو أعلى.

على سبيل المثال، بطارية ليثيوم 48V 100Ah من PowMr يمكنها التعامل مع تيار شحن مستمر أقصى قدره 100A، مما يجعلها خيارًا متوافقًا للاستخدام مع وحدة التحكم POW-M60-PRO.

 

حجم وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية PWM

أخذ PowMr Pstar وحدة التحكم PWM 30A كمثال:

النقطة الرئيسية 1.

تم تصميم هذا المتحكم PWM لـ العمل مع أنظمة البطاريات 12V/24V/36V/48V، مع التعرف التلقائي على الجهد المناسب.

النقطة الرئيسية 2.

الجهد الإدخال الأقصى للألواح الشمسية هو 100 فولت تيار مستمر، مما يضمن أن جهد الدائرة المفتوحة للألواح الشمسية المتصلة يبقى أقل من 100 فولت.

النقطة الرئيسية 3.

بالنسبة لأنظمة بطاريات 12 فولت، يجب أن لا يتجاوز الحد الأقصى للطاقة المدخلة من الألواح الشمسية 360 واط. من الضروري تجنب تجاوز هذا الحد لتفادي أي ضرر لوحدة التحكم.

النقطة الرئيسية 4.

من الضروري التأكد من أن تيار الخرج من المتحكم لا يتجاوز الحد الأقصى لتيار الشحن المسموح به للبطارية. يتمتع PowMr Pstar 30A بتيار بطارية مصنف يبلغ 30A. إذا كان الحد الأقصى لتيار الشحن المستمر للبطاريات في النظام هو 20A، فقد يكون من الضروري توصيل بطاريتين على التوازي مع هذه المواصفات لاستيعاب المتحكم.

 

دليل شراء جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية - فيديو

 

الأسئلة الشائعة حول اختيار وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية

هل يمكنني توصيل جهازين للتحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

في الحالات التي توجد فيها مجموعتان أو أكثر من الألواح الشمسية، وعندما يتجاوز ناتج الطاقة الفوتوفولطية سعة وحدة تحكم الشحن الواحدة، يمكن أن يوفر استخدام وحدتين أو أكثر من وحدات تحكم الشحن مع بنك بطاريات واحد حلاً عمليًا. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص مع وحدات تحكم الشحن MPPT حيث قد تحتوي المجموعات المختلفة على نقاط طاقة قصوى متنوعة، مما يسمح بتحقيق أقصى ناتج للطاقة.

ومع ذلك، من الضروري توصيل وحدات التحكم في الشحن بالتوازي لضمان توزيع موحد للجهد والتيار عبر جميع البطاريات. يساعد هذا التوازن في الجهد والمقاومة داخل بنك البطاريات على تجنب الشحن الزائد والأضرار المحتملة للبطارية.

للحفاظ على توافق النظام والسلامة، تأكد من أن السعة المجمعة لوحدات التحكم في الشحن لا تتجاوز السعة القصوى لشحن بنك البطاريات. من أجل تكامل أكثر سلاسة، يُنصح باستخدام نفس نوع وحدات التحكم في الشحن الشمسية عند استخدام وحدات متعددة.

 

هل أحتاج دائمًا إلى جهاز تحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

ليس دائماً، ولكن عادةً، تنتج الألواح الشمسية أكثر من جهدها الاسمي. فقط أصغر الألواح، مثل شواحن التقطير 1 أو 5 واط، يمكن أن تعمل بدون وحدة تحكم.

تُصمم الألواح الشمسية وفقًا لـ STC (ظروف الاختبار القياسية)، والتي تشمل درجة حرارة الخلية 25°C وإشعاع شمسي ساطع قدره 1000 واط لكل متر مربع. ومع ذلك، في الحالات الواقعية، تتعرض لتقلبات في الجهد أعلى وأدنى من جهدها الاسمي. تعتبر وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية ضرورية لإدارة مخرجات الجهد الأعلى، مما يضمن سلامة النظام.

 

ماذا يحدث مع جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية الكبير الحجم؟

استخدام وحدة تحكم شحن شمسية كبيرة الحجم يمكن أن يكون له مزايا وعيوب. من الجانب الإيجابي، تسمح وحدة التحكم الكبيرة بزيادة تدفق التيار، مما قد يكون مفيدًا إذا كنت تخطط لتوسيع نظام الطاقة الشمسية الخاص بك في المستقبل. كما يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل انخفاض الجهد وتحسين كفاءة النظام.

ومع ذلك، تشمل العيوب التكاليف الأعلى والإ inefficiency المحتملة عند قدرات الألواح الشمسية المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، قد لا يعمل المتحكم الكبير جدًا عند مستوى كفاءته المثلى، مما يؤدي إلى هدر الطاقة. لذلك، من الضروري أن تأخذ بعين الاعتبار متطلبات نظامك بعناية وتوازن بين الإيجابيات والسلبيات قبل اختيار متحكم شحن الطاقة الشمسية.