Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, còn được gọi là bộ điều chỉnh năng lượng mặt trời, quản lý năng lượng đi vào và ra khỏi pin của hệ thống quang điện. Về cơ bản, nó là một bộ điều chỉnh điện áp và dòng điện giúp ngăn pin dự phòng sạc quá mức. Bộ điều khiển điện tích điều chỉnh dòng điện đến tải, do đó bảo vệ hệ thống điện hóa khỏi phóng điện quá mức. Hơn nữa, bộ điều khiển được thiết kế để ngăn chặn dòng điện ngược. Nó đảm bảo không có năng lượng nào quay trở lại các tấm pin mặt trời sẽ làm cạn kiệt pin vào ban đêm khi điện áp từ pin sẽ cao hơn điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Do đó, bộ điều khiển sạc là người quản lý năng lượng trong hệ thống PV không nối lưới. Nó thực hiện các thuật toán sạc cho phép pin được quay vòng trong điều kiện tối ưu và cung cấp dung lượng định mức của nó trong suốt thời gian sử dụng dự kiến.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời có sẵn trong các cấu hình khác nhau. Bộ điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) và theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) là hai loại bộ điều khiển sạc được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống điện mặt trời ngày nay. Bộ điều khiển PWM điều chỉnh điện áp đầu ra bằng cách điều chỉnh chu kỳ làm việc của bóng bán dẫn chuyển mạch đầu ra. Chu kỳ làm việc là độ rộng xung nhân với 100%. Nó xác định tỷ lệ phần trăm thời gian khi nó BẬT. Độ dài của chu kỳ làm việc xác định năng lượng cung cấp cho pin. Bộ điều khiển sạc giám sát điện áp pin và cung cấp như một đầu ra một tín hiệu nhị phân chỉ định độ dài của chu kỳ làm việc. Bộ điều khiển MPPT được thiết kế để theo dõi điểm điện áp hiện tại tối ưu trên đường cong điện áp hiện tại (điểm công suất tối đa). Nó là một bộ chuyển đổi DC-to-DC có thể đẩy điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời cao hơn xuống điện áp sạc của pin. Bộ chuyển đổi DC-to-DC dùng để tách mảng năng lượng mặt trời và điện áp tải để bộ điều khiển MPPT có thể tối đa hóa hiệu quả mà các tấm pin mặt trời cung cấp điện cho tải, đồng thời sạc pin ở điện áp phù hợp với mức điện áp trạng thái cần thiết của pin. Bộ điều khiển MPPT “tìm kiếm” điểm mà tại đó mô-đun quang điện tạo ra công suất tối đa, sau đó thực hiện chuyển đổi điện áp / dòng điện để thay đổi nó thành các giá trị chính xác mà pin yêu cầu.

Ưu điểm của PWM

• Khả năng phục hồi dung lượng pin bị mất và ngăn chặn sự hình thành cặn sunfat.
• Tăng khả năng chấp nhận sạc của pin.
• Hiệu suất cao trong các ứng dụng sạc công suất thấp (đặc biệt là dòng điện thấp).
• Cho phép lượng điện năng thấp hơn cho pin khi pin gần như được sạc đầy.
• Hiệu quả thu hoạch tương đối ổn định bất kể kích thước của hệ thống.
• Cho phép pin được sạc đầy với ít căng thẳng hơn cho pin.
• Tăng đáng kể khả năng chấp nhận sạc của pin.
• Giảm nhiệt pin và khí gas.
• Ít linh kiện điện tử hơn và ít ứng suất nhiệt hơn, dẫn đến tuổi thọ của bộ điều khiển dài hơn.
• Tự động điều chỉnh độ lão hóa pin.
• Tự điều chỉnh điện áp giảm và hiệu ứng nhiệt độ.

Nhược điểm của PWM

• Hoạt động tốt ở khí hậu cận nhiệt đới đến nhiệt đới nhưng hoạt động kém hiệu quả hơn ở vùng khí hậu lạnh.
• Đầu vào mô-đun PV danh định voltage phải phù hợp với vol danh định của pintage.
• Khả năng phát triển hệ thống hạn chế.
• Không thể được sử dụng hiệu quả với các tấm 60A.

Ưu điểm của MPPT

• Điện áp mảng PV có thể cao hơn nhiều so với điện áp pin.
• Cho phép pin luôn được sạc ở điểm năng lượng tối đa để có hiệu quả sạc tối đa.
• Vượt trội hơn đáng kể bộ điều khiển PWM ở nhiệt độ lạnh.
• Khả năng thu hoạch tối đa năng lượng trong mọi điều kiện môi trường.

Nhược điểm MPPT

• Giảm hiệu quả thu hoạch khi được sử dụng trong các ứng dụng công suất thấp.
• Đắt hơn bộ điều khiển PWM.
• Nói chung lớn hơn về kích thước vật lý.

Quy định PWM thường được khuyến nghị sử dụng trong các hệ thống nhỏ hơn, nơi lợi ích “tăng cường” là tối thiểu. MPPT được khuyến nghị cho các hệ thống có kích thước 150W-200W trở lên để hệ thống này có thể tận dụng lợi ích “tăng cường” của MPPT. Lợi ích lớn nhất của quy định MPPT được quan sát thấy ở những vùng khí hậu lạnh hơn.

Việt Dương tổng hợp