Wie berechnet man die richtige Größe des Solarladereglers?

Was ist ein Solarladeregler? Typen, Dimensionierung und Auswahl von PWM- und MPPT-Ladereglern

Solarladeregler sind ein wesentlicher Bestandteil jeder Solaranlage. Sie sichern Ihre Batteriespeicherkomponenten und sorgen für einen reibungslosen und zuverlässigen Betrieb über die gesamte Lebensdauer Ihres Geräts. Im folgenden Artikel besprechen wir eine Einführung in DC-DC-Leistungswandler, Laderegler und MPPT in einem Solar-PV-System .

Was sind Solarladeregler?

Der Laderegler in Ihrer Solaranlage befindet sich zwischen der Energiequelle (Sonnenkollektoren) und dem Lagerraum (Batterien). Laderegler verhindern, dass Ihre Batterien überladen werden, indem sie deren Lautstärke und Ladeintensität begrenzen. Sie vermeiden oft, dass der Akku leer wird, indem sie das Gerät herunterfahren, wenn die Speicherleistung unter 50 Prozent Kapazität fällt. Die Batterien werden mit der richtigen Spannung aufgeladen. Es hilft, das Leben und die Gesundheit der Batterien zu schützen.

DC-DC-Wandler:

DC-DC-Wandler werden häufig verwendet, um eine ungeregelte oder ungesteuerte Gleichspannung in einen geregelten oder geregelten Gleichspannungspegel umzuwandeln, wie in Abbildung 1 gezeigt.

Andere als die unkontrollierte Spannung zu kontrollierter Spannung dieser Konverter Konvertieren Sie die Spannung von einem Pegel auf einen anderen Pegel (hoch oder niedrig). Zum Beispiel haben wir ein PV-System, das eine Ausgangsspannung von 24 V DC erzeugt, aber der AC-Ausgang des Wechselrichters muss 230 V betragen, daher benötigen wir eine höhere DC-Eingangsspannung am Eingang des Wechselrichters.

Um das zu erreichen, schalten wir einen DC-DC-Wandler zwischen die PV-Anlage und den Wechselrichter. Diese DC/DC-Wandler spielen eine sehr wichtige Rolle in unserem Solar-PV-System. Sie werden als Laderegler, Maximum-Power-Point-Tracker verwendet und fungieren zusammen mit der PV-Quelle als Schnittstelle für verschiedene Arten von Lasten. Ihre Anwendung umfasst auch die Leistungsbusregelung, Stromverstärkung und Rauschisolierung.

Im DC-zu-DC-Wandler haben sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsseite einen Gleichstromfluss. Es ist möglich, die Eingangsgleichstromleistung zu bestimmen, wenn wir die Eingangsspannung und den Eingangsstrom kennen, ebenso können wir die Ausgangsleistung bestimmen, wenn wir die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom kennen. Sobald wir die Eingangs- und Ausgangsleistung kennen, kann der Wirkungsgrad des Stromrichters leicht bestimmt werden.

Nehmen wir als Beispiel einen DC-DC-Wandler, an dem eine Batterie mit 50 V angeschlossen ist, die einen Eingangsstrom von 8 A liefert. Am Ausgang des Wandlers erfolgt die Spannungsmessung zeigt eine Spannung von 100 V und eine Strommessung zeigt einen Strom von 3,6 A. Ermitteln Sie Eingangs- und Ausgangsleistung, Verlustleistung im Wandler und Wirkungsgrad des Wandlers.

• Eingangsspannung =50 V
• Eingangsstrom =8 A
• Ausgangsspannung =100 V
• Ausgangsstrom =3,6 A

Daher ist Eingangsleistung =Eingangsspannung × Eingangsstrom

Eingabeleistung =50 × 8 =400 W

Ähnlich kann die Ausgangsleistung wie folgt bestimmt werden;

Ausgangsleistung =Ausgangsspannung × Ausgangsstrom

Ausgangsleistung =100 × 3,6 =360 W

Die Verlustleistung im Wandler lässt sich wie folgt ermitteln;

Leistungsverlust =Eingangsleistung – Ausgangsleistung

Leistungsverlust =400 – 360 =40 W

Die Effizienz des Konverters wird wie folgt bestimmt;

Effizienz % =(Ausgangsleistung/Eingangsleistung) × 100

Effizienz % =(360/400) × 100 =90 %

Arbeit und Funktion von Ladereglern:

Für Laien kann man einen Solarladeregler als einen normalen Regler betrachten, der die Lebensdauer von Solarbatterien verlängert. Bei den meisten Solarladereglern fließt der Strom durch einen Halbleiter, der als Ventil zur Stromregelung dient.

Laderegler verhindern oft, dass die Batterien überladen werden, indem sie den Batteriefluss so reduzieren, dass eine bestimmte Spannung überschritten wird. Das Überladen von Batterien kann besonders schädlich für die Batterie selbst sein, daher sind die Laderegler besonders kritisch.

Es ist der Controller, der dabei hilft, den Ladungsfluss von und zur Batterie zu steuern. Es erhält die lange Batterielebensdauer und -leistung, indem es eine Tiefentladung und Überladung der Batterie verhindert. Wenn ein PV-Modul über einen Laderegler an eine Batterie angeschlossen ist, trennt der Laderegler die PV von der Batterie, um ein Überladen zu vermeiden.

In ähnlicher Weise trennt der Controller, wenn eine Batterie über einen Laderegler an eine Last angeschlossen ist, die Last von der Batterie, wenn er eine Tiefentladung feststellt. Eine solche Fähigkeit des Ladereglers trägt dazu bei, die Lebensdauer und Leistung der Batterie zu verlängern.

Überladung und Tiefentladung des Akkus werden durch Messen des Spannungspegels des angeschlossenen Akkus erkannt. Bei Überladung steigt die Batteriespannung über ein bestimmtes Spannungsniveau an, ähnlich sinkt bei Tiefentladung die Batteriespannung unter ein bestimmtes Spannungsniveau.

Der Laderegler kann die Batterie unter diesen beiden oben genannten Bedingungen trennen. Der Laderegler schließt die Batterie auch wieder an, wenn der Spannungspegel das normale Betriebsniveau erreicht hat.

Aufgrund von Überladung erreicht der Spannungspegel der Batterie einen hohen Wert und der Laderegler trennt die Batterie vom PV-Modul (oder der DC-Ladequelle), aber wenn der Spannungspegel abfällt Aufgrund der Auslastung der Batterie durch die Last erkennt der Laderegler diesen Spannungsabfall und schließt das PV-Modul (oder die DC-Ladequelle) wieder an, um die Batterie aufzuladen.

So etwas Ähnliches kann auch im Falle einer Tiefentladung beobachtet werden, wenn die Batterie aufgrund eines Spannungsabfalls unter ein bestimmtes Niveau (von der Last) getrennt wird. Befindet sich die Batterie nun in einem Unterladungszustand, steigt der Klemmenspannungspegel nach einer Weile aufgrund des Ladevorgangs an. Dieser Anstieg des Spannungspegels wird erkannt, und wenn er über einem niedrigen Abschaltspannungspegel liegt, verbindet der Controller die Batterie wieder mit der Last, sodass die Last die in der Batterie gespeicherte Energie nutzen kann.

Solarladeregler bieten auch mehrere andere wichtige Funktionen, darunter Überlastsicherheit, Unterspannungsabschaltung und Rückstromsperre.

Überlastschutz: Laderegler haben die wesentliche Rolle des Schutzes vor Überlastung. Wenn der Strom, der in Ihre Batterie fließt, viel höher ist, als die Schaltung verarbeiten kann, kann Ihr Gerät überlastet werden. Dies kann zu Überhitzung oder sogar Explosionen führen. Laderegler vermeiden die Überlastung. Bei größeren Anlagen ist zudem eine doppelte Absicherung mit Leitungsschutzschaltern oder Sicherungen unerlässlich.

Niederspannungstrennung: Dies wirkt wie eine automatische Trennung unkritischer Verbraucher von der Batterie, wenn die Spannung unter die definierte Schwelle fällt. Wenn es mit Strom versorgt wird, verbindet es sich sofort wieder mit der Batterie. Es wird eine Überentladung vermeiden.

Blockiert den Fluss von Rückströmen: Solarmodule senden den Strom in einer Richtung durch die Batterie. Nachts können Panels natürlich einen Teil der Gebühren in umgekehrter Reihenfolge übertragen. Dies kann eine geringfügige Entladung der Batterie auslösen. Laststeuerungen vermeiden dies, indem sie als Ventil dienen.

Arten von Ladereglern:

Die folgenden sind die beiden weit verbreiteten Laderegler;

1. MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracking)
2. Laderegler mit Pulsweitenmodulation (PWM)

Bei MPPT-Ladereglern ist die Spannung über der Batteriebank und dem PV-Array unterschiedlich. Diese Art von Laderegler arbeitet am maximalen Leistungspunkt des PV-Arrays, um die maximal mögliche verfügbare Leistung aus der Einstrahlung zu liefern.

Die Art der Laderegler macht es möglich, dass die PV-Array-Spannung höher ist als die Spannung der an unser System angeschlossenen Batteriebank. Der Vorteil ist, dass je höher die Spannung, desto geringer der Strom bei gleichem Leistungsfluss ist. Somit können wir den Draht mit kleinem Durchmesser verwenden, was die Kosten des Drahts im System reduziert.

Andererseits haben die Laderegler mit Pulsweitenmodulation (PWM) die gleiche Spannung über dem PV-Array und der mit dem System verbundenen Batteriebank.

Verschiedene Funktionen des Ladereglers:

Die verschiedenen Spannungs- und Strompegel des Ladereglers können wie folgt definiert werden;

1. Nennsystemspannung:Diese Spannung stellt die Spannung dar, bei der der Laderegler und die Batterie in einer Solar-PV-Anlage arbeiten.
2. Nennlaststrom:Dies stellt den maximalen Laststrom dar, den ein Laderegler handhaben sollte.
3. Nennstrom des PV-Arrays:Dies stellt den maximalen Strom des PV-Arrays dar, den der Laderegler verarbeiten können sollte. Es ist der Kurzschlussstrom des gesamten PV-Generators. Bei der Auslegung wird ein Sicherheitsfaktor von 1,25 für Schwankungen des ermittelten Kurzschlussstroms unter Nicht-STC (Standard Test Condition) berücksichtigt.
4. Sollwerte des Ladereglers:Die Funktion des Ladereglers besteht darin, die Batterie zu laden und zu entladen, er erfasst die Klemmenspannung (d. h. den Ladezustand oder allgemein als SOC bekannt) und entscheidet entweder, sie von der Last zu trennen, um die tiefentladen oder von der PV-Generatorquelle trennen, um eine Überladung der Batterie zu vermeiden. Eine solche Steuerung hat Sollwerte, auf deren Grundlage sie Entscheidungen trifft, ob die Last oder Ladequelle (z. B. PV-Array) angeschlossen oder getrennt wird.

5. Spannungsregelungssollwert (VR):Dies stellt die maximale Spannung dar, bis zu der eine Batterie geladen werden kann, ohne dass sie überladen wird. Wenn dieser Sollwert erreicht wird, trennt der Controller die Batteriebank von der PV-Quelle oder er kann die Stromzufuhr zu den Batterien regulieren.
6. Hysterese der Spannungsregelung (VRH):Dies stellt die Differenz zwischen VR und der Spannung dar, bei der der Laderegler die Batterie zum Laden wieder mit der PV-Quelle verbindet. Wenn dieser Unterschied sehr gering ist, schwingt die Steuerung (häufig verbinden und wieder verbinden), was schließlich zu einer Verschlechterung der Leistung und Lebensdauer der Batterie führt. Ein Unterschied kann jedoch auch zu einer gewissen Überladung in jedem Zyklus führen. Unter Angabe der VRH muss also eine Bilanz gezogen werden. Der VRH hilft uns auch zu verstehen, wie effektiv der Laderegler beim Laden der Batterie ist.
7. Unterspannungsabschaltung (LVD):Dies stellt die Mindestspannung dar, bis zu der eine Entladung einer Batterie zulässig ist, ohne in die Tiefentladung zu geraten. Dies wird auch als Entladetiefe (DOD) einer Batterie bezeichnet. Es wird dringend empfohlen, eine Entladung unter dieses Niveau zu vermeiden, um eine Verschlechterung der Lebensdauer und Leistung der Batterie zu vermeiden. Der Laderegler kann die Batterie von der Last trennen, wenn er die LVD erkennt und die Tiefentladung der Batterie vermeidet.
8. Low Voltage Disconnect Hysterese (LVDH):Dies stellt die Differenz zwischen der LVD und der Spannung dar, bei der die Batterie wieder an die Last angeschlossen werden kann. Es wird nicht zu klein gehalten, da dies zu häufigem Verbinden und Trennen führen kann. Dies kann die Lebensdauer der Batterie weiter verkürzen.

Wie wähle ich einen Solarladeregler mit der richtigen Nennleistung aus?

Die folgenden zwei Beispiele zeigen, wie man einen Solarladeregler der richtigen Größe für Solarpanel- und Array-Systeme mit der entsprechenden Nennstromstärke in Ampere bei gegebener Nennspannung und Last in Watt auswählt .

Beispiel 1:

Lassen Sie uns nun ein Beispiel nehmen, um die obigen Parameter zu verstehen, ein Wohnzimmer hat die folgenden DC-Lasten, die auf 24 V ausgelegt sind;

1. Drei 20-W-Lampen
2. Ein 25-W-Lüfter

Alle oben genannten Lasten werden von zwei parallel geschalteten PV-Modulen versorgt, jedes PV-Modul hat einen maximalen Leistungspunktstrom I_MP von 5 A und Kurzschlussstrom I_SC von 7 A. Wie hoch sind die System-Nennspannung, der PV-Generator-Nennstrom und der Nenn-Laststrom des Ladereglers?

Gesamt-DC-Last =(Anzahl der Lampen × Leistung jeder Lampe) + (Anzahl Lüfter × Leistung jedes Lüfters)

Gesamt-DC-Last =(3 × 20) + (1 × 25) =60 + 25 =85 W

Die Nennsystemspannung des Ladereglers ist gleich der Nennspannung der Last und des PV-Generators (Nennsystemspannung des Ladereglers =24 V)

Nennstrom des PV-Arrays =2 × 7 (Kurzschlussstrom jedes PV-Moduls beträgt 7 A und sind parallel geschaltet)

Nennstrom des PV-Arrays =14 A

Ein Sicherheitsfaktor von 1,25 wird für Schwankungen des ermittelten Kurzschlussstroms unter Nicht-STC (Standardtestbedingungen) berücksichtigt.

Unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors von 1,25 beträgt der Nennstrom des PV-Arrays 1,25 × 14 =17,5 A

Nennlaststrom =DC-Gesamtlast / Systemnennspannung =85 / 24

Nennlaststrom =3,5416 A

Damit sollte der Laderegler ausgangsseitig einen Strom von ca. 3,5416 A verarbeiten können.

Beispiel 2:

Lassen Sie uns ein weiteres Beispiel nehmen, um es zu üben; ein Auditorium hat die folgenden DC-Lasten, die auf 12 V ausgelegt sind;

1. Drei 30-W-Lampen
2. Ein 20-W-Lüfter

Alle oben genannten Lasten werden von zwei parallel geschalteten PV-Modulen versorgt, jedes PV-Modul hat einen maximalen Leistungspunktstrom I_MP von 3 A und Kurzschlussstrom I_SC von 5 A. Wie hoch sind die System-Nennspannung, der PV-Generator-Nennstrom und der Nenn-Laststrom des Ladereglers?

Gesamt-DC-Last =(Anzahl der Lampen × Leistung jeder Lampe) + (Anzahl Lüfter × Leistung jedes Lüfters)

Gesamt-DC-Last =(3 × 30) + (1 × 20) =90 + 20 =110 W

Die Nennsystemspannung des Ladereglers ist gleich der Nennspannung der Last und des PV-Generators (Nennsystemspannung des Ladereglers =12 V)

Nennstrom des PV-Arrays =2 × 5 (Kurzschlussstrom jedes PV-Moduls beträgt 5 A und sind parallel geschaltet)

Nennstrom des PV-Arrays =10 A

Ein Sicherheitsfaktor von 1,25 wird für Schwankungen des ermittelten Kurzschlussstroms unter Nicht-STC (Standardtestbedingungen) berücksichtigt.

Unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors von 1,25 beträgt der Nennstrom des PV-Arrays 1,25 × 10 A =12,5 A

Nennlaststrom =DC-Gesamtlast / Systemnennspannung =110 W / 12 V

Nennlaststrom =9,1666 A

Damit sollte der Laderegler ausgangsseitig einen Strom von ca. 9,1666 A verarbeiten können.

Maximales Power Point Tracking (MPPT):

Die an ein PV-Modul angeschlossene Last bestimmt die vom Modul gelieferte Leistung, werfen Sie einen Blick auf die in Abbildung 3 unten gezeigte I-V- und P-V-Kurve.

Aus der obigen Abbildung ist ersichtlich, dass bei der Kurzschlusszustand, d.h. bei V =0 wird der maximale Strom vom Modul geliefert, der als Kurzschlussstrom I_SC bekannt ist . Aber wenn wir die Spannung über der Last allmählich erhöhen, indem wir die Last variieren, steigt auch die an die Last gelieferte Leistung.

Die Erhöhung der Spannung bewirkt also, dass die Leistung bis zu einem bestimmten Punkt ansteigt, der Punkt, über den hinaus die Erhöhung der Spannung eine weitere Verringerung der Leistung bewirkt, wird als Maximum bezeichnet Power Point (MPP). Die I-V-Kurve eines PV-Moduls hat also einen Punkt, der der maximalen Leistung entspricht, bekannt als Maximum PowerPoint oder kurz MPP.

Es ist erforderlich, dass die an das PV-Modul angeschlossene Last mit einer Spannung und einem Strom betrieben wird, die diesem maximalen Leistungspunkt entsprechen, um die maximale Leistung von den PV-Modulen zu erhalten. Der Arbeitspunkt ist der Schnittpunkt der IV-Kennlinien von PV-Modulen mit einer Last.

Hersteller bewerteten ihre PV-Module nach Spitzenleistung. Die Ausgangsleistung von PV-Modulen hängt aber nicht nur von der verfügbaren Sonneneinstrahlung ab, sondern auch von der Kombination aus Spannung und Strom. Zum Beispiel liefert das Modul während der Mittagszeit, wenn die Sonne hoch steht, keinen Strom, wenn es sich im Leerlauf- oder Kurzschlusszustand befindet.

Es gibt also einen Arbeitspunkt auf der IV-Kurve, an dem das Produkt aus Spannung und Strom die maximale Leistung liefert. Dieser maximale Arbeitspunkt ändert sich jedoch mit der Änderung der Intensität der auf die Solar-PV-Module fallenden Strahlung. Um diese maximale Leistung zu erreichen, gibt es elektronische Geräte, die sicherstellen, dass die PV-Module den ganzen Tag über bei allen Bestrahlungsstärken mit maximaler Leistung arbeiten. Diese Idee, das PV-Modul mit maximaler Leistung zu betreiben, wird Maximum Power Point Tracking (MPPT) genannt.

Praktisch gibt es Änderungen in der I-V-Kurve des PV-Moduls aufgrund der Änderung der Intensität der auf das Modul fallenden Strahlung. Somit ist es nicht möglich, die PV für eine gewählte Last auf dem MPP betrieben zu halten. Die Sonneneinstrahlung ist um etwa 9 Uhr morgens geringer und nimmt bis zum Mittag allmählich zu. Diese Erhöhung der Strahlungsintensität bewirkt, dass sich die I-V-Kurve des Moduls ändert, wie in Abbildung 4 unten gezeigt.

Dadurch ändert sich der Arbeitspunkt für eine gegebene Belastung. Die Betriebspunkte für 13 Uhr, 11 Uhr und 9 Uhr sind jeweils mit A, B und C bezeichnet. Aber die maximalen Betriebspunkte für 13:00 Uhr, 11:00 Uhr und 9:00 Uhr sind jeweils mit A’, B’ und C’ bezeichnet.

Wenn wir also maximale Leistung aus dem PV-Modul erhalten müssen, sollten die Betriebspunkte A, B und C näher an A', B' bzw. C' gebracht werden und dies wird von einem MPPT-Gerät durchgeführt. Das MPPT-Gerät übernimmt die Aufgabe, den Arbeitspunkt bei unterschiedlicher Sonneneinstrahlung näher an den maximalen Leistungspunkt zu bringen.

Es hilft bei der Extraktion der maximal verfügbaren Leistung aus dem PV-Modul bei jeder Einstrahlung und Temperatur. Es verwendet einen MPPT-Algorithmus und eine elektronische Schaltung, um die Arbeit zu erledigen. Die Idee basiert auf dem Prinzip der Anpassung der Impedanz zwischen dem PV-Modul und der angeschlossenen Last, die für die Übertragung der maximalen Leistung unerlässlich ist.

Wenn also die Impedanz der PV-Quelle und der Last übereinstimmen, wird die maximale Leistung von der PV-Quelle zur Last übertragen. Stimmt das Verhältnis von Modulspannung bei maximaler Leistung zu Modulstrom bei maximaler Leistung mit der Impedanz der angeschlossenen Last überein, findet eine maximale Leistungsübertragung statt.

Aber praktisch ist es nicht möglich, dieses Verhältnis an die Impedanz der Last anzupassen, daher führt das MPPT-Gerät diesen Vorgang der Impedanzanpassung durch, um die maximal verfügbare Leistung zu liefern Einstrahlung und Temperatur. Hersteller kombinieren die Funktionen des Ladereglers und des MPPT in einem Gerät, das weithin als MPPT-Laderegler bekannt ist. Sowohl MPPT als auch der Laderegler sind zwei unterschiedliche und unabhängige Funktionen, werden jedoch häufig als ein Gerät verwendet, das zwei Zwecken dient.

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Sonnenverfolgung und MPPT zur Maximierung der Leistungsabgabe:

Die Sonnennachführung ist nicht dasselbe wie die MPPT-Nachführung, es ist eine mechanische Nachführung eines Solar-PV-Moduls, so dass der Sonnenstrahl immer auf die Module einfällt aufrecht. Das Modul sollte mechanisch der Sonne zugewandt sein, um während dieser Tageszeit die maximale Leistung zu erzielen.

Wenn die Module nicht senkrecht zu den auf sie fallenden Sonnenstrahlen stehen, würde das meiste Sonnenlicht von den Modulen reflektiert. Das Solarmodul erzeugt bei gegebenem Sonnenlicht die maximale Ausgangsleistung, wenn der Winkel des Lichts und des Moduls senkrecht zueinander stehen (d.h. 90° ) wie in Abbildung 5 gezeigt.

Wenn der Winkel des Lichteinfalls kleiner oder größer als 90 ^o ist wie in Abbildung 5 gezeigt, erzeugt es eine niedrigere Ausgangsleistung als die maximale Ausgangsleistung des Moduls. Wenn das Licht in einem Winkel größer oder kleiner als 90° einfällt ein Teil des Lichts wird reflektiert, und das vom Modul genutzte Licht ist geringer als das tatsächlich darauf fallende Licht.

Dies führt zu einer Reduzierung der vom Modul erzeugten Ausgangsleistung. Aus diesem Grund müssen wir eine mechanische Sonnennachführung haben, um den größtmöglichen Strom zu erzeugen.

Spezifikationen des MPPT-Ladereglers:

PV-Eingabe

Maximale Eingangsleistung:Dies stellt die maximale Leistung dar, die der MPPT-Laderegler von der angeschlossenen PV-Anlage verarbeiten kann.

Maximale Leerlaufspannung:Dies stellt die maximale Leerlaufspannung dar, die der MPPT-Laderegler verarbeiten kann.

MPPT-Tracking-Spannungsbereich:Dies stellt den Spannungspegelbereich dar, den der MPPT-Laderegler verarbeiten kann.

DC-Ausgang zur Batterie

Nennbatteriespannung:Dies stellt die Spannung dar, mit der die Batterie in einem angeschlossenen System betrieben wird.

Spannungsregulierungssollwert (VR):Dies ist der maximale Spannungspegel, bis zu dem wir eine Batterie laden können, ohne dass es zu einer Überladung kommt. Sobald dieser Wert erreicht ist, trennt der Laderegler entweder die Batterie von der PV-Quelle oder reguliert den an die angeschlossene Batterie gelieferten Strom.

Low Voltage Disconnect (LVD):Stellt die Mindestspannung dar, bis zu der die Entladung der Batterie zulässig ist, ohne dass es zu einer Tiefentladung kommt. Auch bekannt als Entladetiefe (DOD). Wenn der Batteriestand das DOD-Niveau erreicht, trennt sich der MPPT-Laderegler, um ein Überladen zu vermeiden.

Maximaler Ladestrom:Er stellt den maximalen Strom dar, den ein MPPT-Laderegler vom PV-Array verarbeiten kann. Es handelt sich um einen PV-Generator-Kurzschlussstrom. Beim Entwerfen wird aufgrund von Schwankungen bei Nicht-STC-Betrieb ein Sicherheitsfaktor von 1,25 verwendet.

DC-Laststeuerung

Nennspannung:Dies stellt die maximale Lastspannung des Ladereglers dar, die er handhaben sollte.

Maximaler Strom:Dies stellt den maximalen Laststrom des Ladereglers dar, den er handhaben sollte.

Wie wähle ich den MPPT-Laderegler in der richtigen Größe aus?

Nehmen wir einige Beispiele, um die oben genannten Spezifikationen numerisch zu verstehen.

Beispiel 3:

Stellen Sie sich ein 500-Watt-PV-Array vor, das mit 24 V DC betrieben wird und über eine Batteriebank mit 12 V DC verfügt. Bestimmen Sie eine MPPT-Ladereglerleistung s für dieses gegebene System.

• Leistung des Solar-PV-Arrays =500 W
• Betriebsspannung der PV-Anlage =24 V
• Akku-Betriebsspannung =12 V

Die Eingangsleistung des MPPT-Reglers beträgt 500 W, das Solar-PV-Array ist an der Eingangsseite des MPPT-Ladereglers angeschlossen und die Batterie ist an der Ausgangsseite des angeschlossen MPPT-Laderegler. Somit wirkt die Batterie als Last für das System. Die Daten geben die Ausgangsspannung an. Unter der Annahme von 100 % Wirkungsgrad können wir den Ausgangsstrom für seine Last bestimmen.

Leistung =Spannung × Strom

Aktuell =Leistung / Spannung =500 W / 12 V =41,66 A

Daher würden wir einen 12 V, 41,66 A MPPT für das obige System benötigen, wir können den Stromwert um 25 % erhöhen, wenn wir einige Bedingungen berücksichtigen, die auftreten, wodurch das Panel mehr produziert Energie. Wir können also 52 A annehmen. Für das obige System wäre also ein MPPT-Laderegler mit 12 V und 52 A geeignet. Beachten Sie, dass der MPPT-Laderegler in der Lage sein sollte, die Leerlaufspannung und die Spannung am maximalen Leistungspunkt des angeschlossenen PV-Arrays zu handhaben.

Nehmen wir ein weiteres Beispiel, bei dem wir ein 140 W_P entwerfen müssen Solar-Heimsystem mit einem PV-Modul von 70 W mit einer Leerlaufspannung von 20 V und einer Spannung am maximalen Leistungspunkt von 16 V. Die Spannung der Batteriebank liegt bei 12 V. Bestimmen Sie eine geeignete Leistung des MPPT-Ladereglers für dieses Haus Solardesign.

Lassen Sie uns die verfügbaren PV-Module in Reihe schalten.

Daher würde die Leerlaufspannung des Systems =2 × 20 =40 V werden

Spannung am maximalen Leistungspunkt wäre =2 × 16 V =32 V

Spitzenleistung des Systems wäre =2 × 70 W =140 W

Die Eingangsleistung des MPPT-Ladereglers beträgt 140 W, wenn wir einen Wirkungsgrad von 100 % annehmen. Und die verfügbare Batteriespannung bei 12 V, dann kann der Strom zum Batteriepack wie folgt ermittelt werden;

Leistung =Spannung × Strom

Aktuell =Leistung / Spannung =140 W / 12 V =11,66 A

Daher benötigen wir einen MPPT mit 12 V und 11,66 A Für das obige System können wir den Stromwert um 25 % erhöhen, wenn wir einige Bedingungen berücksichtigen, die dazu führen, dass das Panel mehr Strom erzeugt. Wir können also 15 A annehmen. Daher wären 12 V, 15 A MPPT-Laderegler geeignet für das obige System.

Auch hier ist es wichtig zu beachten, dass der MPPT-Laderegler in der Lage sein sollte, die Leerlaufspannung und die Spannung am maximalen Leistungspunkt des angeschlossenen PV-Arrays zu handhaben.

Welche Solarladung soll ich wählen? PWM oder MPPT?

Bei der Entscheidung über die Größe des Controllers müssen Sie wissen, ob Sie einen PWM- oder einen MPPT-Controller verwenden. Wussten Sie, dass eine falsche Auswahl von Solarladereglern zu einem Verlust von bis zu 50 % der Energie der Solaranlage führen kann?

Solarpanel	Batterie	Solarladegerät
12V	12V	PWM oder MPPT
24V	24V	PWM oder MPPT
24V	12V	MPPT (empfohlen)

Solarladeregler werden basierend auf dem Strom Ihrer Solaranlage und der Spannung Ihres Solarsystems gemessen. Normalerweise möchten Sie sicherstellen, dass Sie einen Laderegler haben, der groß genug ist, um die von Ihren Panels erzeugte Strom- und Strommenge aufzunehmen.

Normalerweise sind Laderegler in 12, 24 und 48 Volt vorhanden. Die Nennstromstärke kann von einem bis 60 Ampere und die Nennspannung von sechs bis 60 Volt variieren. Wenn Sie Ihr Setup noch nicht gewogen oder Ihren Energiebedarf geschätzt haben, empfehlen wir Ihnen, den Solarpanel-Rechner zu verwenden. Damit können Sie Ihre Solarmodule und alle anderen Komponenten Ihres Geräts skalieren.

If your solar system was 12 volts and your amps were 14, you will need a solar charge controller with at least 14 amps. However, you need to add 25% to the minimum amps that your solar charger controller would have at 17.5 amps due to environmental considerations. But you will require a solar charger controller with a rating of 12 volts and 20 in this situation.

Here are few more details depending on the type of charge controller you have mounted on your device.

Battery Condition @ 25 °C (77 °F)	Nominal Battery Voltage
	12V	24V	48V
Battery during equalization charge	Over 15	Over 30	Over 60
Battery near full charge while charging	14.4 to 15.0	28.8 to 30.0	57.6 to 60.0
Battery near full discharge while charging	12.3 to 13.2	24.6 to 26.4	49.2 to 52.8
Battery fully charge with light load	12.4 to 12.7	24.8 to 25.4	49.6 to 50.8
Battery fully charged with heavy load	11.5 to 12.5	23.0 to 25.0	46.0 to 50
No charge of discharge for 6 hours – 100% charged	12.7	25.4	50.8
No charge of discharge for 6 hours – 80% charged	12.5	25	50
No charge of discharge for 6 hours – 60% charged	12.2	24.4	48.8
No charge of discharge for 6 hours – 40% charged	11.9	23.8	47.6
No charge of discharge for 6 hours – 20% charged	11.6	23.2	46.4
No charge or discharge for 6 hours – fully discharged	11.4	22.8	45.6
Battery near full discharge while discharging	10.2 to 11.2	20.4 to 22.4	40.8 to 448

FAQ

Do you need a controller for solar charges?

Typically, yes. No charge controller necessary for small 1 to 5-watt screens. If the panel sets 2 watts or less for every 50 hours of battery life, you usually don’t need a charge controller. It’s far above that.

What’s going to influence my decision-making when I pick a charge controller?

The following considerations should check out when purchasing a charge controller:

• The budget;
• The life of technology
• The temperature where the machine gets installed:specific charge controllers perform well in cooler climates.
• How much electricity is needed, and how many solar panels are available!
• The size, number, and type of batteries that you use on your device

Can you use more than one charge controller?

In cases where a single charge controller is not capable enough to handle the output of your solar panel array, you can use multiple charge controllers with one battery bank. Using an MPPT (Maximum Power Point Tracker) charge controller can be the safest way to connect the device as arrays have different maximum power points.

However, it is recommended to use the same form of the charge controller if you use more than one. Meaning, if you are using a single MPPT charge controller, all your solar charge controllers should be of MPPT type. Make sure that all of your controllers have the same battery setting input as well.

What is the upper voltage limit?

Both charge controllers have a maximum voltage limit. It applies to the highest voltage that controllers can manage safely. Make sure you know what the upper voltage limit of your controller is. Otherwise, you could end up burning off your solar charge controller or causing other safety hazards.

Common charge controller errors and mistakes

Due to all the various components of a solar installation, it can be possible to make an error in the installation process. Here are some widely made mistakes when it comes to solar charge controllers.

• Do not attach AC loads to the load controller. Only DC loads can connect to the output of the charge controller.
• You should mount the charge controller next to the battery as the battery voltage’s accurate calculation is an essential aspect of the solar charge controller’s functions.

Fazit

If you are in an RV ( off-grid cabin), solar charge controllers are an integral part of your solar installation. Researching and weighing your choices before you make that investment helps mean choosing the right controller for you and your device and avoiding the hassle.