کنترل کننده خورشیدی دوگانه MPPT: کنترل کننده های پیشرفته شارژ خورشیدی برای مدیریت انرژی کارآمد و حفاظت از باتری

رگولاتورهای بار خورشیدی طراحی شده‌اند تا عمر مفید باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های انرژی خورشیدی را افزایش دهند. باتری‌ها قسمت مهمی از این سیستم‌ها هستند و اگر به صورت نادرست شارژ شوند، عمر کاربردی آن‌ها می‌تواند چند سال کاهش یابد. اهمیت شارژ با سطح ولتاژ مناسب وجود دارد و به همین دلیل این دستگاه‌ها ایجاد شده‌اند. شارژ بیش از حد منجر به گرمایش زائد و آسیب به باتری می‌شود، در حالی که شارژ عمیق منجر به سولفاتاسیون می‌شود که باعث کاهش ظرفیت می‌شود. تمام این مشکلات با شارژ در سطح بهینه که توسط رگولاتورهای بار خورشیدی نظارت می‌شود، جلوگیری می‌شود؛ بنابراین باتری‌ها برای دوره‌های طولانیتر سالم می‌مانند، نه تنها جایگزینی مکرر آن‌ها پیش نمی‌آید بلکه قابلیت اطمینان و کارایی در استفاده از سیستم‌های انرژی خورشیدی نیز ارتقاء می‌یابد.

تعدادی از ویژگی‌های هوشمند در کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی مدرن وجود دارد که می‌توانند به طور قابل توجهی کارایی و قابلیت استفاده از سیستم‌های انرژی خورشیدی را بهبود بخشد. از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به نظارت زنده، تنظیمات قابل برنامه‌ریزی و مدیریت از راه دور اشاره کرد. به عنوان مثال، نظارت زنده به کاربران اجازه می‌دهد تا بدانند سیستم آنها چقدر به خوبی عمل می‌کند با نمایش جزئیاتی مانند انرژی تولید شده، ذخیره شده یا مصرف شده در طول زمان. تنظیمات قابل برنامه‌ریزی امکان سفارشی‌سازی پارامترهای شارژ را فراهم می‌آورد تا بهترین نحوه برای نیازهای یا ترجیحات خاص را تأمین کند و بنابراین استفاده حداکثری از آن را تضمین کند. این به این معنا است که کسی می‌تواند دستگاه خود را به گونه‌ای تنظیم کند که هنگامی که ساعات بیشتری از نور خورشید در دسترس باشد، هیچ انرژی بالقوه‌ای از خورشید ضایع نشود، در حالی که همچنان به صورت بهینه باتری‌ها را در زمان‌های دیگر نیز شارژ می‌کند. با کمک اپلیکیشن‌های موبایل یا رابط‌های وب که با اکثر مدل‌های امروزی همراه است، هر کسی می‌تواند سیستم آرایه‌های پنل خورشیدی خود را حتی اگر دور از خانه باشد، کنترل و تحت نظر داشته باشد؛ همه این‌ها بâce به این ویژگی فوق العاده به نام توانایی مدیریت از راه دور! زیبایی این توابع هوشمند این است که نه فقط کنترل‌کننده‌ها را کارا کرده بلکه آنها را نیز ساده و قابل استفاده می‌سازد، زیرا اکنون مردم بیشتر از پیش تسلطی روی نصب‌های PV خود دارند.

در اصل، دو نوع کنترلر شارژ خورشیدی وجود دارد: MPPT (دنبال‌کننده بیشینه نقطه توان) و PWM (مودولاسیون عرض پالس). کنترلرهای شارژ PWM ارزان‌تر و ساده‌تر هستند؛ بنابراین می‌توانند در سیستم‌های کوچک‌تر به کار روند. وقتی باتری پر می‌شود، جریان شارژ را به طور تدریجی کاهش می‌دهد. به طور مخالف، کنترلرهای MPPT پیچیده‌تر از PWMها هستند زیرا می‌توانند توان بالایی را مدیریت کنند که آن‌ها را برای سیستم‌های بزرگ یا پیشرفته مناسب می‌کند. این دستگاه‌ها جریان انرژی بین آرایه پنل‌های خورشیدی و بانک باتری را بهینه می‌کنند - بدین ترتیب کارایی تبدیل انرژی در این سیستم‌ها را افزایش می‌دهند. این روش حتی در روزهای ابری، اطمینان می‌دهد که تمام پنل‌ها حداکثر توان خروجی خود را تولید کنند همچنان که سیستم در همه شرایط آب و هوایی به صورت کارآمد عمل می‌کند.

برای اطمینان از اینکه سیستم‌های توان خورشیدی به طور کارآمد عمل کنند و طول عمر بلندی داشته باشند، نیاز به رگولاتور شارژ خورشیدی وجود دارد. آنها مقدار برقی که از پنل‌های خورشیدی به باتری‌ها می‌رود را تنظیم می‌کنند تا از بارگذاری بیش از حد جلوگیری کنند. بارگذاری بیش از حد می‌تواند به طور قابل توجهی از طول عمر یک باتری کاهش دهد و همچنین کارایی ذخیره‌سازی انرژی را کاهش دهد. این دستگاه‌ها ولتاژ و جریان را تنظیم می‌کنند تا باتری‌ها سالم بمانند و در سطح بهترین عملکرد خود باشند. کنترلرهای مدرن ویژگی‌های اضافی مثل MPPT (دنبال‌کننده نقطه توان ماکزیمم) دارند که به صورت مداوم نقطه عملیاتی الکتریکی را تغییر می‌دهند تا حداکثر انرژی ممکن از پرتوهای خورشیدی از طریق تنظیمات در بخش‌های مختلف سیستم، مانند ماژول‌های فتوولتائیک یا حتی آرایه‌های کامل آنها، استخراج شود. این کار دو هدف دارد: اول افزایش کارایی تولید توان از نور خورشید و دوم، اطمینان از اینکه تمام توان موجود تولید شده توسط پنل به صورت مناسب‌ترین ذخیره شود.