تفاوت شارژ کنترلر PWM و MPPT چیست؟

شارژ کنترلر های خورشیدی، انرژی حاصل از پنل های خورشیدی را کنترل می کنند. جریان و ولتاژ را تنظیم می کند و سپس آنها را به باتری می رسانند. یک دستگاه کنترل شارژ از شارژ بیش از حد و تخلیه عمیق باتری ها جلوگیری می کند. بنابراین از سیستم محافظت می کند. هر سیستم انرژی خورشیدی به یک کنترل شارژ نیاز دارد. شارژ کنترلر ها به دو دسته PWM (مدولاسیون عرض پالس) و MPPT (ردیابی حداکثر نقطه قدرت) طبقه بندی می شوند.

PWM مخفف Pulse Width Modulation است. شارژ کنترلر PWM را می توان به عنوان یک سوئیچ الکتریکی بین باتری ها توصیف کرد. سوئیچ را می توان به سرعت روشن و خاموش کرد. بنابراین می توان ولتاژ مورد نیاز برای شارژ باتری را بدست آورد. هنگامی که باتری شارژ می شود، جریان شارژ به آرامی کاهش می یابد.

MPPT مخفف Maximum Power Point Tracking است. MPPT تکنیکی برای مشاهده و تنظیم انرژی از پنل خورشیدی به باتری است. پنل های خورشیدی با توجه به شرایط آب و هوایی خروجی متغیری را ارائه می دهند. کنترل کننده های شارژ MPPT می توانند ولتاژ پنل خورشیدی را با ولتاژ باتری مطابقت دهند تا کارایی شارژ را به حداکثر برسانند. در این سیستم ها می توان از توان کامل پنل های خورشیدی با تعادل بین ولتاژ و جریان طبق معادله P = V x I استفاده کرد.

فرق اساسی میان کنترل شارژ PWM و MPPT این است که دستگاه های MPPT کارآمدتر هستند. دستگاه های کنترل شارژ MPPT نسبت به PWM سی  35% کارایی بالاتری در شارژدهی دارند. در یک سیستم PWM ولتاژ پانل و ظرفیت باتری باید مطابقت داشته باشد، در حالی که در سیستم MPPT پانل مجاز است ولتاژ بالاتری نسبت به باتری داشته باشد. با لیمو سولار انرژی در ادامه همراه باشید تا بیشتر با تفاوت شارژ کنترلر PWM و MPPT آشنا شوید.

تفاوت های کلیدی در ویژگی های MPPT و PWM

ظرفیت شارژ تفاوت اصلی بین MPPT و PWM است. اگرچه از فناوری MPPT می توان برای شارژ با ظرفیت بالا استفاده کرد. اما PWM سنتی تر است و بنابراین برای شارژ با ظرفیت کمتر از نقطه ولتاژ خروجی مناسب است. با این حال، عوامل مختلف اضافی مانند آب و هوا، اجزای سیستم، اندازه بار و بودجه کاربر نیز بر انتخاب بین این فناوری‌ها تأثیر می‌گذارند.

دما به عنوان یک عامل

فناوری MPPT را می توان در محیط های آفتابی و سرد استفاده کرد. با کاهش دمای کارکرد ماژول خورشیدی، Vmp1 افزایش می یابد؛ در شرایط تست استاندارد، حداکثر ولتاژ نقطه قدرت پانل خورشیدی حدود 17 ولت و ولتاژ باتری 13.5 ولت است. در اینجا کنترلر MPPT می تواند ولتاژ اضافی را از ماژول گرفته و از آن برای شارژ باتری استفاده کند. در نتیجه، یک کنترلر MPPT می تواند باتری را 25 تا 30 درصد سریعتر از یک کنترل کننده PWM در دماهای سرد شارژ کند. از سوی دیگر، یک کنترل کننده PWM نمی تواند ولتاژ اضافی را جذب کند. زیرا فناوری مدولاسیون پهنای باند با همان ولتاژ باتری شارژ می شود. بنابراین از این نوع پنل های خورشیدی در هوای گرم استفاده می شود.

از سوی دیگر، از آنجایی که VMP این سیستم ها به شدت کاهش یافته است؛ بنابراین، نقاط اوج قدرت با ولتاژ نزدیک به ولتاژ باتری 12 ولت کار می کنند. در این صورت دیگر کنترل کننده MPPT مورد نیاز نیست؛ این مزیت، فناوری MPPT نسبت به PWM را نفی می‌کند، زیرا نمی‌تواند ولتاژ اضافی را به باتری ارائه کند.

اندازه سیستم

اندازه سیستم انرژی خورشیدی فاکتور بسیار مهمی است که باید در هنگام انتخاب شارژ کنترلر خورشیدی در نظر گرفته شود. دستگاه های کنترل شارژ MPPT برای کاربردهای حرفه ای مناسب هستند. کنترل‌کننده‌های شارژ PWM می‌توانند عملکرد کامل را در یک دستگاه ساده که به عملکردهای اضافی نیاز ندارد، ارائه دهند. تفاوت در کارایی بین PWM و MPPT تفاوت هزینه را در پروژه های کوچک توجیه نمی کند. با این حال، تأثیر قابل توجهی بر کارایی سیستم در پروژه های بزرگ دارد.

تفاوت در اصول کارکرد آن ها

MPPT

تفاوت اصلی MPPT و PWM در این است که PWM به سادگی مدار را متصل می کند و خروجی پنل خورشیدی را به ولتاژ باتری کاهش می دهد. MPPT از دو مدار مجزا تشکیل شده است که سطح متفاوتی از ورودی را از طریق سیستم قبل از رسیدن به خروجی می دهد. این سیستم از نظر فناوری پیشرفته تر است. به همین دلیل باتری با راندمان بالاتری شارژ می شود. یکی دیگر از فواید MPPT مربوط به ردیابی نقطه حداکثر توان است. وقتی ابری از روی یک پنل خورشیدی عبور می کند، قدرت آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اما شارژ کنترلر MPPT خروجی پنل را ردیابی می کند، حداکثر توان را اسکن می کند و به عنوان خروجی می دهد.

PWM

تکنولوژی PWM روشی است برای تولید سیگنال های خروجی فرکانس پایین از پالس های فرکانس بالا. خروجی فرکانس پایین در واقع میانگین ولتاژ در طول دوره سوئیچینگ است که در آن ولتاژ خروجی اصلی مبدل به سرعت بین ولتاژ ریل DC بالا و پایین تغییر می کند.

در مورد جریان شارژ شارژ کنترلر PWM باید گفت که این جریان شارژ کمی کمتر از Isc است. در عین حال، ولتاژ کاری پنل برابر با ولتاژ باتری است، بنابراین ظرفیت شارژ آن کمی کمتر از حاصلضرب Isc و ولتاژ باتری (Isc * Vbat) است. اگر نمی دانیم کنترل کننده شارژ PWM مناسب برای سیستم خورشیدی ما کدام است، باید مطمئن شویم که ISC پنل بالاتر از جریان نامی کنترل کننده شارژ نیست. البته باید دقت کنیم که Voc پنل از حداکثر ولتاژ کنترلر بیشتر نشود.

دلیل برتری فناوری MPPT از PMW

فناوری MPPT مزایای بی‌شماری دارد که آن را به انتخابی عالی برای بسیاری تبدیل می‌کند. برخی از مزایای آن عبارتند از:

• از آنجایی که این یک فناوری مدرن است، کارایی آن بسیار بالاتر از شارژ کنترلر PWM است.
• به طور کامل از خروجی پنل خورشیدی استفاده می کند. زیرا این دستگاه ها غیرفعال هستند. بنابراین با کاهش ولتاژ جریان را به حداکثر می‌رسانند.
• در مقایسه با سایر فناوری ها، حتی در شرایط کم نور و در روزهای ابری نیز کارآمد باقی می ماند.
• این دستگاه با در نظر گرفتن سطح بالای ولتاژ خورشیدی طراحی شده است. در نتیجه می توان از یک پنل خورشیدی با ولتاژ بسیار بالا برای دستیابی به افت ولتاژ کمتر استفاده کرد.
• و…