Solárne Regulátory nabíjania batérií PWM

Funkcie solárneho regulátora

Elektronický modul nazývaný regulátor solárnej batérie je navrhnutý na vykonávanie rôznych monitorovacích funkcií počas procesu nabíjania a vybíjania solárnej batérie. Tento konkrétny modul sa javí ako jeden z viacerých dostupných modelov regulátorov nabíjania pre solárne panely. Patrí do kategórie regulátorov PWM typu.

Keď slnečné svetlo dopadne na povrch solárneho panelu, ktorý môže byť napríklad inštalovaný na streche domu, fotobunky v paneli premieňajú toto svetlo na elektrický prúd. Vytvorenú energiu by bolo možné teoreticky priamo privádzať do akumulátora. Proces nabíjania a vybíjania batérie však má svoje špecifiká (určité úrovne prúdov a napätí). Ak tieto špecifiká ignorujeme, batéria by sa mohla rýchlo poškodiť a prestať fungovať. Aby sa takýmto nepriaznivým situáciám predišlo, vznikol modul nazývaný regulátor nabíjania pre solárne batérie.

Regulátor nielenže sleduje úroveň nabitia batérie, ale zároveň monitoruje aj spotrebu energie. Na základe miery vybitia nastavuje a reguluje úroveň prúdu potrebného na počiatočné aj následné nabíjanie. Podľa kapacity regulátora nabíjania solárnych batérií sa dizajny týchto zariadení môžu líšiť v mnohých konfiguráciách. Jednoducho povedané, tento modul zabezpečuje bezstarostnú "existenciu" batérie, ktorá pravidelne akumuluje a uvoľňuje energiu pre spotrebiče.

Solárne Regulátory nabíjania batérií PWM ktorých skratka je odvodená od pojmu Pulse-Width Modulation (modulácia šírky pulzu), sa považujú za technologicky pokročilejšie a efektívnejšie. Toto zariadenie patrí do kategórie PWM, čo znamená, že využíva moduláciu šírky pulzu prúdu. Hlavnou funkciou regulátora je eliminácia problémov spojených s neúplným nabíjaním. Plné nabitie sa dosiahne znížením prúdu, keď dosiahne maximálnu hodnotu.

Proces nabíjania síce trvá dlhšie, ale jeho účinnosť je výrazne vyššia. Solárny regulátor nabíjania Fungovanie regulátora prebieha nasledovne. Pred vstupom do zariadenia elektrický prúd prechádza stabilizačnou súčiastkou a obvodom rezistívneho rozdelenia. V tejto časti sa vyrovnávajú potenciály vstupného napätia, čím sa zaisťuje ochrana samotného regulátora. Hranica vstupného napätia sa môže líšiť v závislosti od modelu. Potom sa zapínajú výkonové tranzistory, ktoré obmedzujú prúd a napätie na nastavené hodnoty. Ich činnosť je riadená čipom pomocou ovládacieho obvodu. Výstupné napätie tranzistorov následne nadobúda normálne parametre vhodné na nabíjanie batérie.

Tento obvod je doplnený teplotným senzorom a ovládačom. Posledná súčasť ovplyvňuje výkonový tranzistor, ktorý reguluje výkon pripojeného zaťaženia. Ako funguje regulátor nabíjania batérie Keď na fotobunky konštrukcie nedopadá slnečné žiarenie, regulátor je v režime spánku. Aj po objavení slnečných lúčov zostáva zariadenie v tomto režime. Aktivuje sa až po dosiahnutí energetickej hodnoty 10 voltov v elektrickom ekvivalente. Hneď ako napätie dosiahne túto hodnotu, regulátor sa zapne a začne dodávať prúd do batérie cez Schottkyho diódu. Proces nabíjania batérie bude pokračovať dovtedy, kým napätie prijaté regulátorom nedosiahne hodnotu 14 V. Ak sa tak stane, obvod regulátora sa pre solárnu batériu s výkonom 35 W alebo inú upraví. Posilňovač umožní prístup k tranzistoru MOSFET, zatiaľ čo ďalšie dva slabšie tranzistory zostanú vypnuté. Týmto spôsobom sa proces nabíjania zastaví. Akonáhle napätie klesne, obvod sa vráti do pôvodnej polohy a nabíjanie pokračuje. Proces trvá približne 3 sekundy. Výber regulátora nabíjania na základe požadovaných funkcií V dnešnej dobe, keď sa kladie dôraz na zvýšenie efektivity, autonómnosti a efektívnosti správy informácií, majú solárne regulátory nabíjania aj požiadavky na poskytovanie rôznych funkcií v závislosti od miesta použitia.

Najvyhľadávanejšie funkcie požadované v regulátore nabíjania sú:

Automatické rozpoznanie nominálneho napätia solárnych panelov a batérií (napr. 12V, 24V, 36V, 48V a podobne).

Prítomnosť displeja na zobrazovanie údajov a jednoduché nastavenia.

Možnosť manuálneho nastavenia parametrov regulátora.

Dostupnosť komunikačných portov na pripojenie externého displeja alebo počítača a podporu diaľkového prístupu (napr. RS232, USB, Ethernet).

Podpora rôznych typov batérií.

Zabudované ochrany proti preťaženiu, prebitiu, skratu.

Rozsiahla samodiagnostika a elektronická ochrana proti nesprávnej inštalácii

Externé senzory na meranie teploty, prúdu a ďalších parametrov,

reľa pre ovládanie iných zariadení,

vstavané časovače na odpojenie záťaže,

elektronický záznamník parametrov regulátora...

Toto sú len niektoré z funkcií, ktoré môže ponúkať regulátor solárneho nabíjania.

Výber správneho modelu by mal závisieť od konkrétnych požiadaviek a preferovaných funkcií každého užívateľa. **Výber regulátora podľa spôsobu regulácie napätia a prúdu: PWM verzus MPPT** Regulátory nabíjania sa z hľadiska modernej technológie delia na dva hlavné typy, a to PWM (Pulse Width Modulation) a MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Rozdiel medzi nimi spočíva práve v spôsobe, akým kontrolujú prúd a napätie a optimalizujú výkon zo solárnych panelov. **1) PWM regulátory.** Ide o základnejší typ regulátora, často cenovo výhodnejší a vhodný pre jednoduchšie solárne systémy. Avšak ich účinnosť klesá pri vyššom napäťovom rozdiele medzi panelmi a batériami. **2) MPPT regulátory.** Na druhej strane MPPT regulátory prinášajú vyššiu účinnosť a lepšie využitie dostupnej energie. Dokážu automaticky sledovať bod maximálneho výkonu solárnych panelov a z toho vyťažiť čo najviac aj za zhoršených podmienok osvetlenia. Ak potrebujete podrobnejšie informácie o týchto technológiách a ich rozdieloch, odporúčame preskúmať články venované témam PWM regulátory, MPPT regulátory a rozdiely medzi týmito systémami.

O MPPT si napíšeme na buduce podrobnejsie