أنواع أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية ووظائفها وتطبيقاتها

أنواع أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية ووظائفها وتطبيقاتها

وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية هي في الأساس وحدة تحكم في الجهد أو التيار لشحن البطارية والحفاظ على الخلايا الكهربائية من الشحن الزائد. إنه يوجه الجهد والتيار المنطلق من الألواح الشمسية المنطلقة إلى الخلية الكهربائية. بشكل عام ، يتم وضع الألواح / الألواح بجهد 12 فولت في الملعب من 16 إلى 20 فولت ، لذلك إذا لم يكن هناك تنظيم ، فستتلف الخلايا الكهربائية من الشحن الزائد. بشكل عام ، تتطلب أجهزة التخزين الكهربائية حوالي 14 إلى 14.5 فولت لشحنها بالكامل. تتوفر أجهزة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية بجميع الميزات والتكاليف والأحجام. يتراوح نطاق أجهزة التحكم بالشحن من 4.5 أمبير وحتى 60 إلى 80 أمبير.



أنواع أجهزة التحكم بالشاحن الشمسي:

هناك ثلاثة أنواع مختلفة من أجهزة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية ، وهي:


  1. ضوابط بسيطة من 1 أو 2
  2. PWM (عرض النبضة معدَّل)
  3. تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة (MPPT)

1 أو 2 ضوابط بسيطة: لديها ترانزستورات تحويلية للتحكم في الجهد في خطوة أو خطوتين. تعمل وحدة التحكم هذه بشكل أساسي على تقصير اللوحة الشمسية عند الوصول إلى جهد معين. وقودهم الحقيقي الرئيسي للحفاظ على مثل هذه السمعة السيئة هو جودتها التي لا تتزعزع - ليس لديهم الكثير من الشرائح ، وهناك القليل جدًا لكسرهم.





PWM (عرض النبض المعدل): هذا هو النوع التقليدي للتحكم في الشحن ، على سبيل المثال ، الجمرة الخبيثة ، والسماء الزرقاء ، وما إلى ذلك. هذه هي أساسًا معيار الصناعة الآن.

تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة (MPPT): جهاز التحكم بالشحن الشمسي MPPT هو النجم المتلألئ لأنظمة الطاقة الشمسية اليوم. تحدد وحدات التحكم هذه حقًا أفضل جهد عمل وأمبير للوحة الشمسية وتطابق ذلك مع بنك الخلايا الكهربائية. والنتيجة هي طاقة إضافية بنسبة 10-30٪ من المجموعة الموجهة للشمس مقابل وحدة تحكم PWM. عادة ما يستحق الأمر التكهنات لأي أنظمة كهربائية شمسية تزيد عن 200 واط.



ميزات جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية:

  • يحمي البطارية (12 فولت) من الشحن الزائد
  • يقلل من صيانة النظام ويزيد من عمر البطارية
  • مؤشر الشحن التلقائي
  • الموثوقية عالية
  • 10amp إلى 40amp لتيار الشحن
  • يراقب التدفق الحالي العكسي

وظيفة مراقب شحن الطاقة الشمسية:

تتحكم وحدة التحكم بالشحن الأساسية بشكل أساسي في جهد الجهاز وتفتح الدائرة ، وتوقف الشحن ، عندما يرتفع جهد البطارية إلى مستوى معين. استخدمت المزيد من أجهزة التحكم في الشحن مرحلًا ميكانيكيًا لفتح الدائرة أو إغلاقها ، أو إيقاف أو بدء الطاقة المتجهة إلى أجهزة التخزين الكهربائية.


بشكل عام ، تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية بطاريات 12 فولت. يمكن أن تنقل الألواح الشمسية جهدًا أكبر بكثير من الجهد المطلوب لشحن البطارية. يمكن الاحتفاظ بجهد الشحن عند أفضل مستوى بينما يتم تقليل الوقت اللازم لشحن أجهزة التخزين الكهربائية بالكامل. هذا يسمح للأنظمة الشمسية بالعمل على النحو الأمثل باستمرار. من خلال تشغيل جهد أعلى في الأسلاك من الألواح الشمسية إلى وحدة التحكم في الشحن ، يتضاءل تبديد الطاقة في الأسلاك بشكل أساسي.

يمكن لأجهزة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية أيضًا التحكم في تدفق الطاقة العكسي. يمكن لوحدات التحكم في الشحن التمييز عندما لا تنشأ طاقة من الألواح الشمسية وفتح الدائرة التي تفصل الألواح الشمسية عن أجهزة البطارية وتوقف تدفق التيار العكسي.

مراقب شحن الطاقة الشمسية

مراقب شحن الطاقة الشمسية

التطبيقات:

في الأيام الأخيرة ، تحظى عملية توليد الكهرباء من ضوء الشمس بشعبية أكبر من المصادر البديلة الأخرى ، كما أن الألواح الكهروضوئية خالية تمامًا من التلوث ولا تتطلب صيانة عالية. فيما يلي بعض الأمثلة على استخدام الطاقة الشمسية.

  • تستخدم أضواء الشوارع الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى شحنة كهربائية DC. يستخدم هذا النظام جهاز التحكم بالشحن الشمسي لتخزين التيار المستمر في البطاريات ويستخدمه في العديد من المجالات.
  • تستخدم الأنظمة المنزلية وحدة PV لتطبيقات المنزل.
  • يستخدم النظام الشمسي الهجين لمصادر طاقة متعددة لتوفير إمدادات احتياطية بدوام كامل لمصادر أخرى.

مثال على وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية :

من المثال أدناه ، في هذا ، يتم استخدام لوحة شمسية لشحن بطارية. يتم استخدام مجموعة من مضخمات التشغيل لمراقبة جهد اللوحة وتحميل التيار باستمرار. إذا كانت البطارية مشحونة بالكامل ، فسيتم توفير مؤشر بواسطة مؤشر LED أخضر. للإشارة إلى الشحن المنخفض والحمل الزائد وحالة التفريغ العميق ، يتم استخدام مجموعة من مصابيح LED. يتم استخدام MOSFET كمفتاح لأشباه الموصلات الكهربائية بواسطة جهاز التحكم في الشحن الشمسي لضمان قطع التفريغ في حالة منخفضة أو حالة التحميل الزائد. يتم تجاوز الطاقة الشمسية باستخدام ترانزستور إلى حمولة وهمية عندما يتم شحن البطارية بالكامل. سيؤدي ذلك إلى حماية البطارية من الشحن الزائد.

تؤدي هذه الوحدة 4 وظائف رئيسية:

  • يشحن البطارية.
  • يعطي إشارة عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل.
  • يراقب جهد البطارية وعندما يكون في حده الأدنى ، يقطع الإمداد عن مفتاح التحميل لإزالة اتصال الحمل.
  • في حالة التحميل الزائد ، يكون مفتاح التحميل في حالة إيقاف التشغيل مما يضمن قطع الحمل عن مصدر البطارية.
رسم تخطيطي لوحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية

رسم تخطيطي لوحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية

الألواح الشمسية عبارة عن مجموعة من الخلايا الشمسية. تقوم الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تستخدم الألواح الشمسية مادة أومية للتوصيلات وكذلك المحطات الخارجية. لذا فإن الإلكترونات التي تم إنشاؤها في مادة من النوع n تمر عبر القطب الكهربائي إلى السلك المتصل بالبطارية. من خلال البطارية ، تصل الإلكترونات إلى المادة من النوع P. هنا تتحد الإلكترونات مع الثقوب. عندما تكون اللوحة الشمسية متصلة بالبطارية ، فإنها تتصرف مثل البطاريات الأخرى ، ويكون كلا النظامين متسلسلين تمامًا مثل بطاريتين متصلتين بالتسلسل. تتكون اللوحة الشمسية بالكامل من أربع خطوات معالجة زائدة ، تحت الشحن ، بطارية منخفضة ، وحالة تفريغ عميق. يتم توصيل الخارج من اللوحة الشمسية بالمفتاح ومن هناك يتم تغذية الإخراج إلى البطارية. والإعداد من هناك ينتقل إلى مفتاح التحميل وأخيراً عند تحميل الإخراج. يتكون هذا النظام من 4 أجزاء مختلفة للإشارة والكشف عن الجهد الزائد ، واكتشاف الشحن الزائد ، وبيان الشحن الزائد ، وبيان البطارية المنخفضة ، والكشف. في حالة الشحن الزائد ، يتم تجاوز الطاقة من الألواح الشمسية من خلال الصمام الثنائي إلى مفتاح MOSFET. في حالة الشحن المنخفض ، يتم قطع الإمداد بمفتاح MOSFET لجعله في حالة إيقاف التشغيل وبالتالي إيقاف تشغيل مصدر الطاقة للحمل.

الطاقة الشمسية هي أنظف مصادر الطاقة المتجددة وأكثرها توفرًا. يمكن للتكنولوجيا الحديثة تسخير هذه الطاقة لمجموعة متنوعة من الاستخدامات ، بما في ذلك إنتاج الكهرباء ، وتوفير الإضاءة ومياه التدفئة للتطبيقات المنزلية أو التجارية أو الصناعية.

مصدر الصورة:

  • تحكم شحن الطاقة الشمسية بواسطة الأجهزة