من أجل حماية البطارية ومنع الشحن الزائد ، تتضمن معظم أنظمة الطاقة الشمسية وحدة تحكم للشحن. وظيفتها الأساسية هي قطع تيار الشحن عندما تكون البطارية ممتلئة. نظرًا لأن البطاريات المختلفة لها خصائص شحن مختلفة ، يجب اختيار وحدة تحكم الشحن وفقًا لنوع البطارية. اليوم سوف نقدم تصنيف وحدات تحكم الشحن الشمسية.
وفقًا للمبادئ المختلفة لتنظيم وحدة التحكم لشحن البطارية ، يمكن تقسيم وحدات التحكم في الشحن المستخدمة بشكل شائع إلى:
مقدمة من وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية المتصلة بالسلسلة
يتم توصيل عنصر التبديل في سلسلة بين الوحدة الكهروضوئية والبطارية. تراقب دائرة كاشف التحكم الجهد الطرفي للبطارية. عندما يتجاوز جهد الشحن قيمة فصل الشحن الكامل (HVD) التي حددتها البطارية ، يقطع عنصر التبديل دائرة شحن البطارية ويستأنف شحن البطارية.
يمكن لوحدة تحكم الشحن المتصلة بالسلسلة استخدام المرحل كمفتاح سريع. في الوقت الحالي ، يتم استخدام الترانزستورات ذات تأثير حقل الطاقة (MOSFETs) ، IGBTs ، مرحلات الحالة الصلبة في الغالب. يمكن لعنصر التبديل في وحدة تحكم الشحن المتصلة بالسلسلة المصممة جيدًا أيضًا استبدال الصمام الثنائي المضاد للانعكاس ، والذي يلعب دورًا في منع "التسرب العكسي" في الليل.
نظرًا لأن عنصر تبديل التحكم متصل بشكل متسلسل في دائرة الشحن ، فإن فقدان الجهد للدائرة كبير نسبيًا ، مما يقلل من كفاءة الشحن. بالإضافة إلى ذلك ، عند فصل عنصر التبديل ، سيرتفع جهد الدخل إلى مستوى جهد الدائرة المفتوحة لوحدة توليد الطاقة. لذلك ، عند تصميم وحدة تحكم شحن متصلة بالسلسلة ، يجب اختيار حالة تمرير منخفض وانخفاض الجهد الكهربي المنخفض.
مقدمة من وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية المتصلة المتوازية
يتم توصيل عنصر تبديل وحدة تحكم الشحن المتصلة بشكل متوازي بشكل متوازي عند طرفي الوحدة الكهروضوئية ، لذلك يمكنه حل مشكلة فقدان الطاقة لعنصر التبديل في وحدة تحكم الشحن المتصلة بالسلسلة.
تراقب دائرة كشف وحدة التحكم جهد محطة البطارية. عندما يتجاوز جهد الشحن قيمة فصل الشحن بالكامل (HVD) التي حددتها البطارية ، يتم تشغيل عنصر التبديل لتجاوز البطارية.
عندما ينخفض جهد محطة البطارية إلى مجموعة استرداد البطارية قيمة الجهد ، يتم فصل عنصر التبديل ، ويتم تشغيل دائرة شحن البطارية في نفس الوقت.
عادة ما تحتوي دائرة إدخال وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية المتصلة بشكل متوازي على صمام ثنائي ، التي يمكن أن تسمح بتدفق التيار إلى البطارية أثناء الشحن ومنع تيار البطارية من التدفق إلى المجموعة الكهروضوئية في الليل أو في الأيام الغائمة. وحدة تحكم الشحن المتوازية لديها دائرة بسيطة ، رخيصة ، ولكن عندما تكون البطارية ممتلئة ومحمية بينما لا تزال المجموعة الكهروضوئية تولد الطاقة ، سوف يولد تيار دائرة قصر كبير ، ويخلق "نقطة ساخنة" ، ويسرع الشيخوخة ، ولا ينصح به.
مقدمة من وحدات تحكم الشحن الشمسية من نوع PWM
من أجل منع الشحن الزائد بشكل فعال والاستفادة الكاملة من الطاقة الشمسية لشحن البطارية ، تم تطوير وحدات التحكم في تعديل عرض النبض (PWM) في السنوات الأخيرة. تقوم وحدة تحكم الشحن PWM بتشغيل إدخال الوحدة الكهروضوئية بطريقة نبضية. عندما تميل البطارية إلى أن تكون ممتلئة ، حيث يزداد جهد المحطة تدريجياً ، يتغير تردد أو دورة عمل النبض ، وتقصير وقت التوصيل وتقليل تيار الشحن تدريجيًا.
عندما ينخفض جهد البطارية إلى ما دون نقطة الشحن الكاملة ، سيزداد تيار الشحن تدريجيًا مرة أخرى. تشكل عملية الشحن هذه حالة شحن أكثر اكتمالاً ، والتي يمكن أن تزيد من العمر الإجمالي للبطارية في النظام الكهروضوئي. يمكن أن تزيد حالة الشحن لحماية شحن PWM من العمر الإجمالي للبطارية في النظام الكهروضوئي.
دائرة حماية الشحن PWM هي دائرة حماية متصلة بشكل متوازي. استخدام هذا النوع من الدوائر له مزايا كل من حماية البطارية والاستفادة الكاملة من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لوحدات التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية PWM تحقيق أقصى وظيفة لتتبع الطاقة للأنظمة الكهروضوئية. لذلك ، تُستخدم وحدات التحكم في تعديل عرض النبض أيضًا بشكل شائع في الأنظمة الكهروضوئية واسعة النطاق. العيب هو أن وحدة التحكم في تعديل PWM نفسها تجلب خسارة معينة للتبديل (حوالي من من من من من من من ؟).