En pleno siglo XXI ya para nadie es un secreto que la energía del sol se puede transformar en corriente eléctrica. Esta transformación se logra utilizando equipos especiales -. Pero no todo el mundo sabe cómo y en qué industrias se pueden utilizar los paneles solares.

En primer lugar, hay que decir que este equipo se puede utilizar tanto en sistemas independientes como en red. Es decir, está muy extendido en muchas áreas, entre ellas:

• industria agrícola;
• telecomunicaciones;
• sistemas de navegación;
• iluminación de señales de tráfico por la noche;
• sistemas de alumbrado público, etc.

Pero el uso de instalaciones fotovoltaicas puede presentar una baja eficiencia si no interviene un controlador de carga que proporcione control sobre el proceso. Este dispositivo puede actuar como una unidad separada o montarse en inversores o sistemas de alimentación ininterrumpida. Existen varios tipos de controladores de carga de baterías solares: PWM y MPRT.

Controladores MPRT

Estos controladores están dotados de una característica funcional importante: la búsqueda del punto de máxima potencia. La energía eléctrica generada por las baterías debe aprovecharse al máximo en la carga, uno de los principios fundamentales de este tipo de controlador.

Para tener una comprensión clara del funcionamiento de los controladores MPPT, primero es necesario comprender cuál es el punto de máxima potencia. En un punto dado, el valor de la tensión, así como la intensidad de la corriente, está determinado por varios aspectos, siendo los principales el brillo de la luz, el calentamiento de la batería y el ángulo de incidencia de los rayos. Dado que estos valores no son constantes, el punto de máxima potencia también cambiará su propia posición. Y para que el equipo funcione de manera más eficiente y produzca la mayor cantidad de electricidad posible a partir del sol, se necesita una batería que se adapte a los parámetros que cambian periódicamente. Pero ni siquiera él es capaz de "captar" con precisión el punto de máxima potencia, y aquí es donde los controladores de carga MPRT vienen al rescate.

Según los resultados de la investigación, con esta tecnología se puede aumentar la eficiencia de los paneles solares hasta en un 25 por ciento.

Controladores PWM

La tecnología utilizada en los controladores PWM permite conseguir una tensión de carga de batería constante gracias a la conmutación de la batería solar. El esquema de funcionamiento de estos dispositivos es el siguiente: cuando se alcanza el valor de voltaje declarado en la batería, el controlador realiza la función de reducir la corriente de carga y evitar el sobrecalentamiento de la batería. Además, dichos controladores tienen en cuenta la "edad" de las baterías, reducen el grado de producción de gas (con la excepción de las tecnologías AGM y GEL, que no emiten gas en absoluto), aumentan la capacidad de aceptar una carga y garantizan igualación de la calidad de sus elementos individuales.

La energía recibida por la batería solar se utiliza de manera más eficiente si se instala un controlador PWM: un 30 por ciento más de energía para las baterías, lo que reduce el costo del sistema y aprovecha al máximo la electricidad.

Seleccione un controlador: MPRT o PWM

Los dispositivos MPRT le permiten lograr una mayor eficiencia en comparación con PWM, pero sus desventajas incluyen el precio, casi el doble. En base a esto, para capacidades pequeñas, cuando se utilizan 1-2 módulos solares, es mejor comprar un controlador PWM; en una "escala" de instalaciones tan pequeña, MPPT demostrará casi la misma eficiencia que PWM, solo un poco más. Si ya tiene una pequeña capacidad de módulos solares, pero en el futuro desea aumentarla agregando nuevos equipos, se recomienda comprar un controlador MPPT.

Como ya puede comprender por los materiales anteriores, los paneles solares deben estar equipados con controladores de carga para un funcionamiento altamente eficiente. Después de todo, el controlador es uno de los componentes más importantes de todo el sistema y realiza funciones importantes: control de temperatura, modo de carga y mucho más.

Desafortunadamente, no todos los vendedores de este equipo, tanto en tiendas físicas como en Internet, conocen bien los dispositivos que venden. Por este motivo, antes de comprarlos, es mejor recopilar información completa sobre ellos para poder tomar la decisión correcta. También es recomendable comprar en tiendas confiables que gocen de la confianza de los clientes y de buena reputación.

Los controladores de carga modernos están equipados con una gran cantidad de protecciones diferentes. Más concretamente, se trata de protección contra sobrecargas, sobrecalentamiento, prevención de cortocircuitos, etc. Gracias a esto, se logra un funcionamiento confiable, de alta calidad y estable del dispositivo. Y antes de elegir un controlador u otro, asegúrese de averiguar qué circuitos de protección específicos tiene el dispositivo y si está suficientemente protegido.

Hoy en día, comprar un controlador de carga no es un problema: muchas tiendas ofrecen este tipo de equipo a sus clientes. Pero a veces sucede que el consumidor descubre que el controlador no es del todo adecuado para la batería solar, hay algún tipo de "incompatibilidad" y su trabajo en conjunto deja mucho que desear. Por lo tanto, tenga cuidado al elegir estos dispositivos y confíe sólo en vendedores confiables que sean considerados profesionales en su campo; en este caso, la compra no lo decepcionará y le servirá "fielmente" durante mucho tiempo.

Los propietarios de casas rurales utilizan cada vez más kits de sistemas solares como una de las fuentes alternativas de energía eléctrica. Incluye células fotovoltaicas, una batería, un controlador de carga solar, un inversor y otros equipos. Estos sistemas pueden funcionar de forma independiente o junto con las principales redes eléctricas. En todos los casos, la batería acumula carga y luego la libera a los consumidores cuando es necesario.

El controlador mantiene la batería sin sobrecargarla ni descargarla demasiado. Existen varios tipos y modificaciones de estos dispositivos que se utilizan en las condiciones de un lugar de operación particular. Para poder elegir el controlador de la forma más óptima, es necesario conocer sus características de diseño y su principio de funcionamiento.

Funciones básicas y funcionamiento del controlador.

El dispositivo de control de carga puede considerarse fácilmente uno de los componentes principales de las plantas de energía solar. Estructuralmente, es un dispositivo de tipo electrónico que funciona sobre la base de un chip especial. Este chip controla el funcionamiento de todo el sistema y su tarea principal es controlar el proceso de carga. Esto evita el exceso de corriente o la descarga completa de la batería.

Cuando el estado de carga alcanza su nivel máximo, el suministro de electricidad de las fotocélulas solares se reduce y cae hasta un nivel que compensa la autodescarga. En caso de descarga severa, el controlador desconecta automáticamente la batería de la carga. Una vez restablecido el nivel de carga, la carga se vuelve a conectar a la fuente actual.

La energía eléctrica generada por los paneles solares se puede transferir a la batería según diferentes esquemas. Uno de los métodos implica la transmisión de corriente continua, sin ningún dispositivo de conmutación o control. Como resultado de este suministro, la tensión en los terminales aumentará gradualmente y eventualmente alcanzará un cierto nivel, dependiendo del diseño de la batería y de la temperatura ambiente. Es decir, en la etapa inicial de carga, dicho esquema se justifica plenamente.

Sin embargo, después de que la carga excede el valor recomendado, se producen procesos negativos en la batería. La corriente que continúa fluyendo provoca un aumento de voltaje y posterior recarga. Debido a esto, el calentamiento del electrolito aumenta bruscamente, después de lo cual hierve y comienza una intensa liberación de agua destilada, que se convierte en vapor. En algunos casos, los contenedores pueden secarse por completo, lo que provoca una fuerte disminución de la duración de la batería.

Para evitar este tipo de situaciones, la corriente de carga se limita mediante controladores. Esta operación se puede realizar manualmente, sin embargo, este método requiere un monitoreo constante del voltaje por parte de los instrumentos y una conmutación oportuna. Por tanto, en condiciones reales prácticamente no se utiliza, ya que existe automatización.

Para limitar la corriente se utilizan diferentes controladores, desde simples hasta más complejos. Convencionalmente, se dividen en los siguientes tipos:

• Dispositivos que utilizan un circuito convencional de encendido y apagado dependiendo del estado de voltaje en los terminales de la batería.
• Dispositivos que utilizan conversión de ancho de pulso (PWM).
• Controladores de carga de baterías solares escaneando puntos de máxima potencia (MPPT).

Cada uno de estos dispositivos conviene considerarlo con más detalle para no cometer errores en el futuro y elegir el correcto.

Los controladores más simples del tipo Off/On (o On/Off)

Los dispositivos de este tipo se encuentran entre los más simples y, por lo tanto, se consideran los más baratos. Cuando la batería alcanza su carga máxima, un relé especial interrumpe el circuito y la corriente del panel solar deja de fluir. De hecho, en muchos casos la batería no queda completamente cargada, lo que repercute negativamente en su rendimiento posterior. En este sentido, no es deseable utilizar dichos reguladores en sistemas de alta calidad.

Los controladores para paneles solares del tipo on-off tienen una funcionalidad extremadamente limitada. Aunque evita que la batería se sobrecaliente y se sobrecargue, no proporciona una carga completa. La corriente puede alcanzar su valor máximo y esto provocará un apagado, pero la carga de la batería en este momento es solo del 70-90%, es decir, está incompleta.

Esta condición también afecta negativamente la funcionalidad general de la batería y conduce gradualmente a una disminución de la vida útil. En tales situaciones, una carga completa requiere de 3 a 4 horas adicionales.

Controladores de batería PWM

Los controladores de carga de baterías solares del tipo PWM, cuyo nombre abreviado proviene de Pulse-Width Modulation, se consideran tecnológicamente más avanzados y eficientes. Traducido al ruso, este dispositivo pertenece a la categoría PWM, es decir, su funcionamiento utiliza modulación de corriente por ancho de pulso.

La función principal del dispositivo es eliminar los problemas que surgen de una carga incompleta. El nivel completo se logra gracias a la capacidad de reducir la corriente cuando alcanza su valor máximo. La carga lleva más tiempo, pero el efecto es mucho mayor.

El controlador funciona de la siguiente manera. Antes de ingresar al dispositivo, la corriente eléctrica ingresa al componente estabilizador y al circuito separador resistivo. En esta sección, los potenciales de voltaje de entrada se ecualizan, protegiendo así el propio controlador. El voltaje de entrada límite puede diferir para diferentes modelos.

A continuación, se encienden los transistores de potencia, limitando la corriente y el voltaje a los valores establecidos. Están controlados por un chip que utiliza un chip controlador. Después de esto, la tensión de salida de los transistores adquiere los parámetros normales adecuados para cargar la batería. Este circuito se complementa con un sensor de temperatura y un controlador. El último componente actúa sobre el transistor de potencia, que regula la potencia de la carga conectada.

De este modo, la batería está protegida contra una descarga profunda. El sensor de temperatura controla el grado de calentamiento de las partes más importantes del controlador. Si la temperatura aumenta más de lo establecido en la configuración, todos los circuitos de suministro de energía activos se apagan automáticamente. Como resultado, la batería se mantiene en buenas condiciones y su vida útil aumenta significativamente.

dispositivos MPRT

Los controladores más eficaces y estables para baterías solares son la modificación MPPT: seguimiento del punto de máxima potencia. Estos dispositivos monitorean la potencia de carga cuando se alcanza el límite máximo. Este proceso utiliza algoritmos complejos para controlar las lecturas de voltaje y corriente, estableciendo el equilibrio más óptimo de características que garantizan la máxima eficiencia del sistema solar.

Durante la operación, prácticamente se demostró que el controlador para paneles solares mppt es más avanzado y significativamente diferente de otros modelos. En comparación con los dispositivos PWM, es aproximadamente un 35% más eficiente y, en consecuencia, el sistema en sí es igual de productivo.

La mayor calidad y confiabilidad de dichos dispositivos se logra mediante circuitos complejos, complementados con componentes que brindan un control cuidadoso de acuerdo con las condiciones de operación. Circuitos especiales monitorean y comparan los niveles de corriente y voltaje, después de lo cual se determina la potencia máxima de salida.

La característica principal de los controladores MPPT es la capacidad de configurar el panel solar a la máxima potencia, independientemente del clima actual. De este modo, la batería funciona de forma más eficiente y proporciona la carga necesaria a la batería.

Orden de conexión para controladores PWM

La condición general de conexión requerida para todos los controladores es su conformidad con las fotocélulas solares utilizadas. Si el dispositivo debe funcionar con un voltaje de entrada de 100 voltios, entonces en la salida del panel no debe exceder este valor.

Antes de conectar el equipo de control, debe seleccionar la ubicación de instalación. La habitación debe estar seca, con buena ventilación, se deben retirar de ella todos los materiales inflamables con anticipación y eliminar las causas de humedad, calor excesivo y vibraciones. Proporciona protección contra la radiación ultravioleta directa y las influencias ambientales negativas.

Al conectar controladores PWM a un circuito común, se debe observar estrictamente la secuencia de operaciones y todos los dispositivos periféricos deben conectarse a través de sus terminales de contacto:

• Los terminales de la batería se conectan a los terminales del dispositivo, observando la polaridad.
• Se instala un fusible protector en el punto de contacto con el conductor positivo.
• A continuación se conectan los paneles solares, observando también la polaridad de los cables y terminales.
• Las conexiones correctas se verifican con una lámpara de prueba de 12 o 24 V conectada a los terminales de carga.

Se debe seguir el procedimiento. Por ejemplo, nunca debes conectar paneles solares a un controlador que no esté conectado a la batería. En este caso, el voltaje no encontrará salida y el dispositivo podría quemarse. El inversor no debe conectarse al controlador a través de los terminales de carga, sino directamente a los terminales de la batería.

Procedimiento para conectar dispositivos MPPT

La conexión de controladores MPPT generalmente se realiza de la misma manera que en otros dispositivos. Existen algunas diferencias en la tecnología asociadas con el aumento de potencia de dichos equipos. En este sentido, necesitará un cable de conexión a la alimentación capaz de soportar una densidad de corriente de al menos 4 A/mm 2. Si el controlador MPPT está diseñado para una corriente de 60 A, entonces la sección transversal del cable conectado a la batería será de al menos 20 mm 2.

En los extremos de los cables de conexión se deben instalar terminales de cobre, engarzados lo más apretados posible. Los adaptadores con interruptores y fusibles se conectan a los terminales negativos de la batería y del panel solar. Esto reducirá las pérdidas de energía y garantizará la seguridad durante la operación.

Todas las conexiones al dispositivo MPPT se realizan en el siguiente orden:

• Los interruptores de los adaptadores y paneles de batería están en la posición de apagado.
• A continuación, se retiran los fusibles protectores.
• Los terminales del controlador destinados a la batería están conectados mediante un cable a los terminales de la batería.
• Los cables de salida de la batería solar están conectados a los terminales correspondientes del controlador.
• El terminal de tierra del dispositivo está conectado al bus de tierra.
• De acuerdo con las instrucciones, se instala un sensor de temperatura en el controlador.

Una vez completadas todas las operaciones, el fusible de la batería se inserta en su lugar y el interruptor se coloca en la posición de encendido. Debería aparecer una señal en la pantalla del dispositivo de control indicando que se ha detectado la batería. Después de un corto período de tiempo, se realizan las mismas operaciones con el fusible y el interruptor del panel solar. El valor de su voltaje aparecerá en la pantalla del dispositivo, lo que significa el lanzamiento exitoso de toda la planta de energía.

Las energías alternativas se están extendiendo cada año más. En consecuencia, está creciendo la demanda de paneles solares y controladores de carga para baterías. Y esto no es de extrañar, porque uno de los ejemplos clásicos de energía libre es la energía del sol. Se utiliza de tres formas principales:

1. Batería solar.
2. Concentrador solar.
3. Bateria solar.

Si los dos primeros métodos implican concentrar y transferir calor, el tercero permite convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, hay un problema importante en las energías alternativas: para comprenderlo es necesario hacer una analogía con los métodos clásicos de "extraer" electricidad.

El hecho es que en las centrales térmicas y nucleares convencionales, el generador es impulsado por una turbina de vapor; en las centrales hidroeléctricas, el generador es impulsado por el flujo de agua. Este es un proceso continuo. En el caso de las energías alternativas todo es un poco diferente. Ni el viento ni el sol brillan todo el tiempo. Puede ser tranquilo, nublado, de noche, al fin y al cabo. Y la electricidad, en mayor medida, se necesita precisamente de noche. ¿Cómo ser? Necesitas guardarlo en baterías.

¿Por qué necesitas un controlador de carga para una batería solar?

Controlador solar
Las baterías se inventaron para almacenar energía. Por ello, han encontrado una amplia aplicación en energías alternativas, en instalaciones de pequeña y gran escala. Pero hay una serie de problemas:

1. La luz del sol tiene diferentes intensidades durante las horas del día.
2. Dependiendo del diagrama de conexión de tu planta solar, los terminales de salida de los paneles pueden tener diferentes valores de voltaje.

Un controlador de carga de batería solar es precisamente lo que se necesita para convertir la energía que proporcionan los dispositivos en la "forma" correcta para la batería. Con su ayuda, los flujos de energía se distribuyen de tal manera que se garantiza que los dispositivos se carguen en el modo correcto.

El dispositivo no sólo ayuda a cargar la batería, sino que también, debido a que este proceso se optimiza bastante, su vida útil se prolonga significativamente.

Tipos de controladores para baterías solares

Tipos de controladores de carga de baterías solares

En el mundo moderno, existen tres tipos de controladores:

— controlador MPPT;

On-Off es la solución más sencilla para cargar un controlador de este tipo directamente cuando su voltaje alcanza los 14,5 voltios. Sin embargo, este voltaje no indica que la batería esté completamente cargada. Para hacer esto, es necesario mantener la corriente durante un tiempo para que la batería obtenga la energía necesaria para una carga completa. Como resultado, se produce una carga insuficiente crónica de las baterías y una reducción de su vida útil.

Los controladores PWM mantienen el voltaje requerido para cargar la batería simplemente “cortando” el exceso. Así, el dispositivo se carga independientemente del voltaje suministrado por la batería solar. La condición principal es que sea superior a lo necesario para cargar. Para baterías de 12 V, el voltaje en estado completamente cargado es de 14,5 V y en estado descargado es de aproximadamente 11. Este tipo de controlador es más simple que el MPPT, sin embargo, tiene menor eficiencia. Permiten llenar la batería al 100% de su capacidad, lo que supone una importante ventaja respecto a los sistemas “On-Off”.

Controlador MPPT: tiene un dispositivo más complejo capaz de analizar el modo. Su nombre completo suena como “Seguimiento del punto de máxima potencia”, que en ruso significa “Seguimiento del punto de máxima potencia”. La energía que produce un panel depende en gran medida de la cantidad de luz que incide sobre él.

El caso es que el controlador PWM no analiza de ninguna manera el estado de los paneles, sino que solo genera los voltajes necesarios para cargar la batería. MPPT lo monitorea, así como las corrientes suministradas por el panel solar, y genera parámetros de salida óptimos para cargar baterías de almacenamiento. Así, se reduce la corriente en el circuito de entrada: desde el panel solar al controlador, y la energía se utiliza de forma más eficiente.

Tipos de controladores de paneles solares

¿Qué es el punto de máxima potencia?

La característica corriente-voltaje de los elementos de los paneles solares no es lineal. Es capaz de entregar corrientes nominales hasta una determinada tensión de salida. Cuando se alcanzan los parámetros requeridos, la corriente suministrada por la batería disminuye. Punto de máxima potencia Se llama estado en el que el panel produce voltaje y corriente máximos, después de este punto, a medida que aumenta el voltaje de salida, la corriente también cae. El controlador MPPT se esfuerza por utilizar exactamente el modo de batería solar en el que se crean las condiciones para lograr TMM. De esto se deduce que la potencia entregada por dichos dispositivos será mayor.

Sin embargo, hay un matiz que los lectores atentos ya habrán adivinado. Si el controlador PWM produce sus voltios y amperios independientemente de cualquier cosa, las baterías se cargarán incluso con una iluminación mínima del panel, cuando sus parámetros de salida sean pequeños. Mientras que es posible que el controlador MTTP simplemente no responda a esto. También existen modelos separados con la capacidad de personalizarse y adaptarse a diferentes condiciones ambientales.

¡Atención! El uso de este tipo de controladores puede aumentar la eficiencia (eficiencia) de la instalación hasta en un 30%.

¿Es posible prescindir de un controlador?

Un controlador correctamente seleccionado reduce las inversiones adicionales en el mantenimiento de su sistema de suministro de energía alternativo. Los procesos incorrectos de carga de la batería provocan una disminución de su recurso. ¿Qué pasa si no usas ningún controlador? En el caso de que la batería solar esté conectada directamente a la batería, la corriente de carga no se controlará. El caso es que el voltaje en el punto de máxima potencia para los modelos de paneles solares de 12 voltios alcanza valores superiores a los 15,5 voltios. Una corriente de carga alta hará que las celdas de las baterías hiervan, lo que generará calor y dañará la integridad de las baterías.

El modo de carga correcto preservará la vida útil del dispositivo y no será necesario realizar un reemplazo no programado.

¿Qué buscar al elegir?

Al comprar un controlador de carga debes considerar:

• Potencia de instalación.
• Número de baterías.
• Tensión del sistema (12, 24 voltios u otros, según diseño y conexión de los paneles).
• Corriente de carga.

Algunas baterías se venden para su uso en circuitos de 12 y 24 voltios, como BlueSolar MPPT.

Corriente de carga: caracteriza la velocidad de carga de sus baterías. Generalmente se elige según la fórmula “Capacidad/10”, es decir para una batería con una capacidad de 50 A/h, es suficiente una corriente de 5 A. Sin embargo, si tiene una batería completa de baterías con una capacidad total de 200 A/h, necesitará un controlador capaz de entregar una corriente de hasta 20 A, este es el mínimo.

El controlador de carga es un componente muy importante del sistema en el que los paneles solares generan corriente eléctrica. El dispositivo controla la carga y descarga de baterías. Es gracias a él que las baterías no se pueden recargar ni descargar tanto que será imposible restablecer su funcionamiento.

Puedes hacer estos controladores tú mismo.

Controlador casero: características, componentes.

El dispositivo está diseñado únicamente para funcionar, lo que genera una corriente con una fuerza de no más de 4 A. La capacidad de la batería que está cargada es de 3000 Ah.

Para fabricar el controlador, es necesario preparar los siguientes elementos:

• 2 microcircuitos: LM385-2.5 y TLC271 (es un amplificador operacional);
• 3 condensadores: C1 y C2 son de baja potencia, tienen 100n; C3 tiene una capacidad de 1000u, diseñado para 16 V;
• 1 LED indicador (D1);
• 1 diodo Schottky;
• 1 diodo SB540. En su lugar, puede utilizar cualquier diodo, lo principal es que pueda soportar la corriente máxima de la batería solar;
• 3 transistores: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 resistencias (R1 – 1k5, R2 – 100, R3 – 68k, R4 y R5 – 10k, R6 – 220k, R7 – 100k, R8 – 92k, R9 – 10k, R10 – 92k). Todos pueden ser del 5%. Si desea una mayor precisión, puede utilizar resistencias del 1%.

¿Cómo se pueden reemplazar algunos componentes?

Cualquiera de estos elementos se puede sustituir. Al instalar otros circuitos, debe pensar en cambiando la capacitancia del condensador C2 y seleccionar la polarización del transistor Q3.

En lugar de un transistor MOSFET, puedes instalar cualquier otro. El elemento debe tener una baja resistencia de canal abierto. Es mejor no reemplazar el diodo Schottky.. Puedes instalar un diodo normal, pero debes colocarlo correctamente.

Las resistencias R8, R10 son iguales a 92 kOhm. Este valor no es estándar. Debido a esto, estas resistencias son difíciles de encontrar. Su reemplazo completo pueden ser dos resistencias de 82 y 10 kOhm. son necesarios encender en serie.

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Si el controlador no se utilizará en un entorno agresivo, puede instalar una resistencia de recorte. Le permite controlar el voltaje. No funcionará por mucho tiempo en un entorno agresivo.

Si necesita utilizar un controlador para paneles más potentes, debe reemplazar el transistor y el diodo MOSFET por análogos más potentes. No es necesario cambiar todos los demás componentes. De nada sirve instalar un disipador para regular 4 A. Instalando un MOSFET en un disipador adecuado, el dispositivo podrá funcionar con un panel más eficiente.

Principio de funcionamiento

Si no hay corriente de la batería solar, el controlador está en modo de suspensión. No consume ni un solo vatio de la batería. Después de que la luz del sol llega al panel, la corriente eléctrica comienza a fluir hacia el controlador. Debería encenderse. Sin embargo, el LED indicador junto con 2 transistores débiles se enciende solo cuando el voltaje actual alcanza los 10 V.

Después de alcanzar este voltaje La corriente fluirá a través del diodo Schottky hacia la batería.. Si el voltaje aumenta a 14 V, el amplificador U1 comenzará a funcionar, lo que abrirá el transistor MOSFET. Como resultado, el LED se apagará y se cerrarán dos transistores de baja potencia. La batería no se cargará. En este momento, se descargará C2. En promedio, esto demora 3 segundos. Después de que se descargue el condensador C2, se superará la histéresis de U1, el MOSFET se cerrará y la batería comenzará a cargarse. La carga continuará hasta que el voltaje alcance el nivel de conmutación.

La carga se produce periódicamente. Además, su duración depende de la corriente de carga de la batería y de la potencia de los dispositivos conectados a ella. La carga continúa hasta que el voltaje alcanza los 14 V.

El circuito se enciende en muy poco tiempo. Su activación está influenciada por el tiempo de carga de C2 con corriente, lo que limita el transistor Q3. La corriente no puede ser superior a 40 mA.

¿Para qué sirven los controladores de carga de baterías solares y para qué sirven?

Entre los sistemas solares modernos se han vuelto muy populares aquellos que funcionan de forma autónoma y no están conectados a la red eléctrica. Es decir, funcionan en modo cerrado. Por ejemplo, en el marco del suministro de energía a una casa. Dichos sistemas incluyen paneles solares (y/o un generador eólico), un controlador de carga, un inversor, un relé, una batería y cables. El controlador en este circuito es el elemento clave. En este artículo hablaremos sobre para qué se necesita un controlador de panel solar, qué tipos existen y cómo elegir dicho dispositivo.

Como ya se mencionó, el controlador de carga es un elemento clave del sistema solar. Se trata de un dispositivo electrónico alimentado por un chip que controla el funcionamiento del sistema y gestiona la carga de la batería. Los controladores solares evitan que la batería se descargue o se sobrecargue por completo. Cuando la carga de la batería está en su nivel máximo, la corriente de las fotocélulas disminuye. Como resultado, se suministra la corriente necesaria para compensar la autodescarga. Si la batería está excesivamente descargada, el controlador desconectará la carga de la misma.

Entonces, podemos resumir las funciones que realiza el controlador del panel solar:

• carga de batería en varias etapas;
• apagar la carga o cargar en carga o descarga máxima, respectivamente;
• encender la carga cuando se restablece la carga de la batería;
• Encendido automático de corriente de las fotocélulas para cargar la batería.

Podemos concluir que un dispositivo de este tipo prolonga la vida útil de las baterías y su avería.

Opciones de selección

¿A qué debes prestar atención al elegir un controlador para paneles solares? Las principales características se describen a continuación:

• Voltaje de entrada. El voltaje máximo especificado en la ficha técnica debe ser un 20 por ciento mayor que el voltaje "sin carga" de la batería de la fotocélula. Este requisito surgió debido al hecho de que los fabricantes a menudo establecen parámetros inflados de los controladores en las especificaciones. Además, con alta actividad solar, el voltaje puede ser superior al indicado en la documentación;
• Corriente nominal. Para un controlador tipo PWM, la corriente nominal debe ser un 10 por ciento mayor que la corriente de cortocircuito de la batería. Se debe seleccionar un controlador tipo MPPT según la potencia. Su potencia debe ser igual o superior al voltaje del sistema solar multiplicado por la corriente de salida del regulador. La tensión del sistema se toma para baterías descargadas. Durante los períodos de alta actividad solar, se debe agregar un 20 por ciento a la energía recibida en reserva.

No es necesario escatimar en este stock. Después de todo, el ahorro puede tener un efecto perjudicial durante los períodos de alta insolación solar. El sistema puede fallar y las pérdidas serán mucho mayores.

Tipos de controladores

Controladores encendido/apagado

Estos modelos son los más sencillos de toda la clase de controladores de carga para paneles solares.

Los modelos On/Off están diseñados para cortar la carga de la batería cuando se alcanza el límite superior de voltaje. Normalmente es de 14,4 voltios. Como resultado, se evitan el sobrecalentamiento y la sobrecarga.

El uso de controladores de encendido/apagado no garantizará que la batería esté completamente cargada. Después de todo, aquí el apagado se produce en el momento en que se alcanza la corriente máxima. Y el proceso de carga a plena capacidad aún debe mantenerse durante varias horas. El nivel de carga en el momento del cierre ronda el 70 por ciento de la capacidad nominal. Naturalmente, esto afecta negativamente al estado de la batería y reduce su vida útil.

Controladores PWM

En busca de una solución a la carga incompleta de la batería en un sistema con dispositivos On/Off, se desarrollaron unidades de control basadas en el principio de modulación por ancho de pulso (abreviado PWM) de la corriente de carga. El objetivo de dicho controlador es que reduce la corriente de carga cuando se alcanza el valor máximo de voltaje. Con este enfoque, la carga de la batería alcanza casi el 100 por ciento. La eficiencia del proceso aumenta hasta un 30 por ciento.

Existen modelos PWM que pueden regular la corriente en función de la temperatura de funcionamiento. Esto tiene un buen efecto sobre el estado de la batería, se reduce el calentamiento y se acepta mejor la carga. El proceso se regula automáticamente.

Los expertos recomiendan utilizar controladores de carga PWM para baterías solares en regiones donde hay alta actividad solar. A menudo se pueden encontrar en sistemas solares de baja potencia (menos de dos kilovatios). Como regla general, funcionan con baterías de pequeña capacidad.

Reguladores tipo MPPT

Los controladores de carga MPPT son hoy en día los dispositivos más avanzados para regular el proceso de carga de baterías en sistemas solares. Estos modelos aumentan la eficiencia de generar electricidad a partir de los mismos paneles solares. El principio de funcionamiento de los dispositivos MPPT se basa en determinar el punto de máxima potencia.

MPPT monitorea continuamente la corriente y el voltaje en el sistema. Basándose en estos datos, el microprocesador calcula la relación óptima de parámetros para lograr la máxima potencia de salida. Al ajustar el voltaje, se tiene en cuenta incluso la etapa del proceso de carga. Los controladores de paneles solares MPPT incluso le permiten eliminar el alto voltaje de los módulos y luego convertirlo al óptimo. Por óptimo nos referimos a aquel que asegura que la batería esté completamente cargada.

Si comparamos el rendimiento del MPPT con el PWM, la eficiencia del sistema solar aumentará del 20 al 35 por ciento. Otra ventaja es la posibilidad de trabajar con paneles solares con una protección de hasta el 40 por ciento. Debido a la capacidad de mantener un valor de voltaje alto en la salida del controlador, se puede utilizar cableado de sección transversal pequeña. También puedes colocar los paneles solares y la unidad a una distancia mayor que en el caso de PWM.

Controladores de carga híbridos

En algunos países, por ejemplo, Estados Unidos, Alemania, Suecia, Dinamarca, una parte importante de la electricidad se genera mediante generadores eólicos. En algunos países pequeños, las energías alternativas ocupan una gran parte de las redes energéticas de estos estados. Los sistemas eólicos también incluyen dispositivos para controlar el proceso de carga. Si la central eléctrica es una combinación de generador eólico y paneles solares, se utilizan controladores híbridos.

Estos dispositivos pueden integrarse en un circuito MPPT o PWM. La principal diferencia es que utilizan diferentes características de corriente-voltaje. Durante el funcionamiento, los aerogeneradores producen una producción de electricidad muy desigual. Como resultado, las baterías reciben una carga desigual y funcionan bajo tensión. El trabajo del controlador híbrido es deshacerse del exceso de energía. Para ello se utilizan, por regla general, elementos calefactores especiales.