اختيار منظم الشحن المناسب PWM, MPPT

اختيار منظم الشحن المناسب

تعتبر وحدات التحكم في الشحن، جزءًا مهمًا من أي نظام طاقة متجددة أو نظام شحن للبطاريات. سنقوم في هذا الموضوع بشرح موجز لكيفية عملها، والاختلافات بين أنواع المنظمات.

أولا البطاريات عادة يحبذ إبقائها مشحونة بالكامل وفي نفس الوقت لا يحبذ الإفراط في شحنها، الشحن الزائد قد يسبب إنتاج الغاز، والتنفيس، واستنزاف المياه والجفاف للبطاريات. لمنع الشحن الزائد، تحتوي أجهزة الشحن على دارة داخلية للكشف عن وقت شحن البطارية بالكامل.

اذن أهم وظيفة لجهاز التحكم بالشحن هي الاستشعار عند شحن البطاريات بالكامل وفصل مصدر الطاقة عندما تكون البطاريات ممتلئة.

الشواحن البسيطة

في طريقة الشحن هذه يرفع التيار المنظم الجهد الكهربائي للبطارية حتى يتم بلوغ الحد الأقصى لشحن الجهد الكهربائي. عند هذه النقطة، يسقط التيار بسبب حدوث التشبع. حيث يحتوي تصميم الشاحن على مقياسين جهد. واحد لحد شحن التيار وآخر لحد شحن الجهد.

أبسط منظمات الشحن، تقوم بالشحن الكامل من الألواح الشمسية الي البطاريات، وقياس جهد البطارية حتي يتم الوصول عند مستوى جهد محدد مسبقًا يتم إيقاف الشحن من الألواح الشمسية. ومع ذلك، لن يتم شحن البطارية بالكامل فعليًا عند حدوث انقطاع الاتصال، لأنه مع تدفق التيار الكامل من مصدر الشحن إلى البطارية ، يتم رفع فولطية البطارية بشكل مصطنع، وبالتالي فإن اجهزة التحكم بالشحن من هذا النوع لا تحقق سوى حوالي 90٪ من السعة قبل انقطاع الاتصال. وكذلك عندما ينخفض ​​التيار الكهربائي عن مستوى مضبوط مسبقًا، و نزول الجهد الكهربي للبطارية، فإنه يعيد توصيل مصدر الشحن وذلك تقريباً عند تفريغ البطارية بنسبة 70٪ فقط.

ولكن أجهزة التحكم في الشحن الأكثر تطوراً تعمل أكثر بكثير من مجرد كونها مفتاح تشغيل او إيقاف لمصدر الطاقة. دعونا ننظر إلى ما يجعل الفرق بين واحد جيد والآخر مقبول.

PWM

PWM تعني "تعديل عرض النبض"  والهدف الرئيسي من هذا النوع من الشواحن هو توصيل كمية كبيرة من التيار الي البطارية في فترة زمنية دورية مع عرض نبض معين. هذا يقلل من الأضرار التي قد  تلحق بالبطارية ويزيد من الكفاءة للبطارية. وبالإضافة إلى ذلك ، يستشعر هذا الشاحن انخفاض الجهد في البطارية ويرسل نبضات من دورات الشحن القصيرة للغاية. قد يحدث هذا عدة مئات من المرات في دقيقة واحدة. يشار إليها باسم "عرض النبضة" لأن عرض النبض يختلف كثيرًا، حيث يتراوح من بضع ميكرو ثانية إلى عدة ثوان. هذا يساعد في الحفاظ على البطارية مشحونة.

20A 12V/24V PWM Solar Panel Regulator Charge Controller

MPPT

Maximum Power Point Tracking” “ الشواحن التي تعتمد هذه التكنولوجيا تستخدم عادة مع الألواح الشمسية. والسبب وراء ذلك هو أن الألواح الشمسية لها ناتج متقلب وليست ثابتة ، أي أن الناتج من التيار والجهد للوحة الشمسية يتغير وفقًا للظروف الجوية بصرف النظر عن واط اللوح الشمسي. بمعني خلال الأيام الحارة أو الظروف الحارة، هناك انخفاض كبير في الطاقة وذلك مع ارتفاع درجة حرارة اللوحة، بينما خلال الأيام الباردة يزيد إنتاج الطاقة. وأيضًا، سيكون للوحة الشمسية العادية جهد وتيار معلوم أعلى بكثير (7.39 أمبير عند 17.6 فولت للوح 130 واط) مقارنة ببطارية 12 فولت. هذا سوف يؤدي مرة أخرى إلى فقدان في الطاقة. لذلك نحن بحاجة الي وحدة تحكم MPPT.

MPPT 25A 12V Solar Charge Controller

هذا المحول DC-DC عالي التردد والسبب وراء كونها عالية التردد هو التأكد من أنه يمكن تصميمها مع محولات عالية الكفاءة ومكونات الدوائر الأخرى. هذه الشواحن تأخذ مدخلات DC من الألواح الشمسية وتحولها إلى AC عالي التردد. بعد ذلك، يتم تحويلها إلى جهد وتيار مستمر مختلف لجعلها مثالية للبطارية، وذلك يؤدي إلى إنشاء تطابق بين اللوحات والبطارية.

يعد Maximum Power Point Tracking عبارة عن طريقة تتبع رقمية حيث تستشعر وحدة التحكم ناتج الطاقة من الألواح ومقارنتها بجهد البطارية. ثم يقرر ما ستكون مدخلات الطاقة المثالية للبطارية لشحنها بأقل خسائر. يتم تحويل الناتج المستشعر من اللوحة إلى جهد يمكنه إرسال أقصى تيار إلى البطارية. تختلف نقطة الطاقة القصوى هذه يعتمد على الحمل الذي تتصل به.

الطاقة = الجهد X التيار

لذلك من خلال إيجاد الحمل الأمثل ، يمكنك زيادة مقدار الطاقة المستمدة من اللوحات. هذا ليس بالضرورة هو نفس الجهد المطلوب لتغذية البطاريات، وبالتالي فإن مهمة وحدة التحكم في الشحن المعتمدة على MPPT هي تتبع هذه النقطة في جميع الأوقات وضبط الناتج وفقًا لذلك على البطارية.

تعد شواحن MPPT ، رغم أنها باهظة الثمن مقارنة بشواحن الشحن الأخرى ، الخيار الأفضل نظرًا لقدرتها على الضبط وفقًا لمصدر الإدخال والاستفادة من خسائر اقل في الطاقة. ميزة أخرى مفيدة لمنظمات الشحن MPPT هي أنه يمكنك استخدام لوحة شمسية ذات تصنيف رمزي يبلغ 24 فولت أو أكثر لشحن بطارية 12V.

اختيار الشاحن الأنسب

عند اختيار منظمات الشحن المناسبة لك، يجب الاخذ بالاعتبار الأنواع المختلفة من البطاريات (sealed، gel، flooded) اذ انها لها فولتات مختلفة للشحن وقطع الشحن، لذلك قد يكون من الأفضل الحصول على منظم شحن يسمح بهذا الاختيار.

بخلاف ذلك، تحتاج للحصول على تصنيف التيار والجهد، معظم أنظمة شحن البطارية هي 12V، وبالتالي فإن معظم منظمات الشحن الموجودة في الاسواق يتم تصنيفهم على 12 فولت. لحساب السعة اللازمة، قم بتقسيم تصنيف طاقة اللوحة (بالواط) على جهد البطارية (عادةً 12). لذا فإن لوحة شمسية بقوة 120 واط ستحتاج إلى منظم 10A ، و 400 واط إلى منظم 33A على الأقل.

كذلك إذا كنت تبحث عن شحن بطارية عادية بإدخال ثابت، فسيكون من الأفضل استخدام أجهزة الشحن البسيطة بسبب إعداداتها الغير مكلفة. ولكن إذا كان المشروع المراد تطبيقه يتطلب مزيدًا من تحسين في الطاقة، فعليك اختيار شواحن ال MPPT. سيكون الاستثمار الأولي كبيرا ولكنه سيوفر لك كثيراً على المدى الطويل.