تصفح الكمية:193 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2025-02-27 المنشأ:محرر الموقع
أصبحت أنظمة الطاقة الشمسية لا غنى عنها لحلول الطاقة خارج الشبكة ، وفي قلب هذه الأنظمة تكمن مكونًا مهمًا: وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية PWM . يعد فهم كيفية عمل هذا الجهاز أمرًا ضروريًا لتحسين كفاءة الطاقة وتمديد عمر البطارية. في هذه المقالة ، نتعمق في الميكانيكا وفوائد وتطبيقات وحدات تحكم PWM ، ونكشف دورها في إدارة الطاقة المستدامة.
تعمل وحدات التحكم في الشحن الشمسي كأوصياء لأنظمة الطاقة الشمسية ، وتنظيم تدفق الطاقة بين الألواح الشمسية والبطاريات. بدونها ، تخاطر البطاريات بالارتعاش في الشحن المفرط أو ارتفاع درجة الحرارة أو التفريغ العميق - القضايا التي تقلل بشكل كبير من عمرها. من بين النوعين الأساسيين من وحدات التحكم في الشحن (PWM و MPPT) ، تظل وحدات التحكم في شحنات الطاقة الشمسية PWM شائعة بسبب قدرتها على تحمل التكاليف وبساطتها.
نعتمد على وحدات التحكم في الشحن لأداء ثلاث مهام مهمة:
منع الشحن المفرط: عن طريق فصل الألواح عندما تصل البطاريات إلى سعة كاملة.
تجنب التيار العكسي: منع الطاقة من التدفق إلى الألواح في الليل.
تنظيم الجهد: الحفاظ على مستويات الجهد المستقرة لشحن البطارية الآمن.
تتفوق وحدات التحكم في PWM في أنظمة أصغر حيث تفوق التكلفة والبساطة الحاجة إلى أقصى قدر من الكفاءة.
بينما تتكيف وحدات تحكم MPPT (MAXIMUM POWER POFET) مع استخراج ذروة الطاقة من الألواح ، تعمل وحدات التحكم في شحنات PWM Solar عن طريق توصيل الألواح مباشرة بالبطاريات. أجهزة PWM 'Pulse ' التيار لتتناسب مع الجهد للبطارية ، في حين تعدل وحدات التحكم MPPT الجهد والتيار. هذا التمييز يجعل PWM مثاليًا للأنظمة التي تتوافق فيها الفولتية اللوحة والبطارية بشكل وثيق.
تعديل عرض النبض (PWM) هو تقنية تستخدم للتحكم في توصيل الطاقة دون إضاعة الطاقة الزائدة كحرارة. في التطبيقات الشمسية ، تضمن هذه الطريقة أن تتلقى البطاريات بالضبط ما تحتاجه في كل مرحلة شحن.
تخيل بسرعة تشغيل الضوء وإيقاف تشغيله - كلما طالما مرحلة 'على ' ، يظهر الضوء أكثر إشراقًا. وبالمثل ، تقوم وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية PWM بتبديل اتصال اللوحة الشمسية بالبطارية بتردد عالي. من خلال تغيير عرض هذه 'على ' ، فإنه يعدل متوسط التيار يتدفق إلى البطارية. على سبيل المثال ، تعني دورة العمل بنسبة 50 ٪ أن اللوحة متصلة نصف الوقت ، مما يوفر نصف ذروة تيار.
استشعار الجهد: تراقب وحدة التحكم باستمرار الجهد البطارية.
تعديل دورة العمل: بناءً على حالة الشحن للبطارية (SOC) ، فإنه يعدل عرض النبض.
الشحن الخاص بالمرحلة: PWM يطبق دورات عمل مختلفة أثناء المراحل بالجملة والامتصاص والتعويم (الموضحة لاحقًا).
يمنع هذا التنظيم الديناميكي الجهد الزائد مع ضمان شحن البطاريات بكفاءة.
تتألف PWM وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية من عدة مكونات تعمل في وئام:
تقوم MCU بمعالجة الجهد والبيانات الحالية ، ويحسب دورة العمل المثلى ، ويؤدي إلى مفاتيح MOSFET. تشمل النماذج المتقدمة خوارزميات لتعويض درجة الحرارة والتحكم في الحمل.
تعمل الترانزستورات الميدانية ذات التأثير المعدني للأوكسيد السماوي (MOSFETs) ك مفورض عالية السرعة ، توصيل أو فصل اللوحة الشمسية من البطارية. تقلل مقاومتها المنخفضة من فقدان الطاقة أثناء التبديل.
توفر أجهزة استشعار الدقة بيانات في الوقت الفعلي إلى MCU ، مما يتيح التعديلات الدقيقة. على سبيل المثال ، إذا انخفض جهد البطارية إلى أقل من 12 فولت ، فإن وحدة التحكم تزيد من دورة العمل لتعزيز الشحن.
أثناء الشحن بالجملة ، تتيح وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية PWM الحد الأقصى لتدفق التيار حتى تصل البطارية إلى 80 ٪ تقريبًا. تظل دورة العمل بالقرب من 100 ٪ ، مع الحد الأدنى من الانقطاعات.
بمجرد أن يضرب جهد البطارية عتبة محددة مسبقًا (على سبيل المثال ، 14.4 فولت لنظام 12V) ، فإن وحدة التحكم تقلل من دورة العمل. هذا يمنع ارتفاع درجة الحرارة مع ضمان وصول البطارية إلى سعة كاملة.
في مرحلة التعويم ، توفر وحدة التحكم نبضات صغيرة لمواجهة تفريغ الذات ، مع الحفاظ على البطارية عند حوالي 13.6 فولت. هذا يقلل من الإجهاد ويطيل عمر.
التكلفة المقدمة أقل مقارنة مع MPPT.
الحد الأدنى من الصيانة والتشغيل سهل الاستخدام.
مثالي للأنظمة الصغيرة (على سبيل المثال ، RVS ، أضواء الحديقة).
أقل كفاءة عندما يتجاوز جهد اللوحة بشكل كبير جهد البطارية.
قابلية التوسع محدودة للتركيبات الكبيرة.
أنظمة 12V أو 24V مع فولتية اللوحة/البطارية المتطابقة.
مشاريع واعية للميزانية تتطلب أداء موثوقا.
بالنسبة إلى المصفوفات الشمسية عالية الجهد أو المناخات الباردة ، فإن وحدات تحكم MPPT تعطي كفاءة أفضل.
استخدم الكابلات ذات الحجم المناسب لتقليل انخفاض الجهد.
قم بتوصيل البطاريات قبل الألواح لتجنب الطغام.
المحطات النظيفة لمنع التآكل.
مراقبة مؤشرات LED لتنبيهات الصدع (على سبيل المثال ، الحمل الزائد ، الدائرة القصيرة).
تظل PWM وحدات التحكم في شحنات الطاقة الشمسية حجر الزاوية في الأنظمة الفعالة خارج الشبكة ، مما يوفر البساطة والموثوقية. من خلال فهم تشغيلها - من الشحن النابض إلى تنظيم الجهد المفروم - نمكّن المستخدمين من اتخاذ قرارات مستنيرة مصممة لتلبية احتياجاتهم من الطاقة. على الرغم من أنه غير مناسب لكل سيناريو ، إلا أن وحدات التحكم في PWM تتفوق حيث تكون التكلفة والبساطة ذات أهمية قصوى ، مما يضمن حلول الطاقة المستدامة في متناول الجميع.
