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

کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی با ردیابی ماکزیمم توان فتوولتائیک (MPPT) دستگاه‌های کارآمدی هستند که برای حداکثر کردن خروجی از سیستم‌های فتوولتائیک طراحی شده‌اند. آنها این کار را انجام می‌دهند توسط تضمین انتقال توان بهینه بین آرایه خورشیدی و بانک باتری از طریق هماهنگی ولتاژ و جریان. در شرایط آب و هوایی کمتر از ایده‌آل یا در فصولی که ساعات نور خورشید کاهش می‌یابد، بخاطر کنترل‌کننده‌های شارژ MPPT، انرژی بیشتری از جمع‌آوری‌کننده‌های نور خورشیدی حاصل می‌شود. در مقایسه با نوع معمولی PWM (Modulation عرض پالس) که فقط حدود 75٪ کارایی در چنین شرایطی دارند، این دستگاه‌ها می‌توانند کارایی را به میزان 30٪ افزایش دهند. این بدین معنا است که مقدار بیشتری از برق در باتری‌ها ذخیره می‌شود که منجر به کاهش وابستگی به مولد‌های پشتیبان و بهبود کلی پایداری در شبکه‌های برق می‌شود. یکی دیگر از مزایای استفاده از آنها، توانایی کار با آرایه‌های ولتاژ بالا است که در آن از بیشترین استفاده ممکن از برق موجود در سیستم الکتریکی تأمین می‌کند.

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.

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.