PWM 太阳能充电控制器 – 工作、选型和选择

什么是脉冲宽度调制 (PWM) 太阳能充电控制器？

什么是脉冲宽度调制或 PWM 充电控制器？

A PWM （脉冲宽度调制 ) 控制器是太阳能电池板和电池之间的（电子）过渡：

太阳能充电控制器（通常称为调节器）与标准电池充电器相同，即控制从太阳能电池板流向电池组的电流，以防止对电池过度充电。与标准电池充电器一样，它可以容纳不同类型的电池。

吸收电压可以选择浮动电压，也可以经常设置时间和尾电流。它们最适合磷酸铁锂电池，因为当控制器充满电时，它会在一天的剩余时间内保持固定浮动或保持约 13.6V（每个电池 3.4V）的电压。

最流行的充电模式与优质电源适配器上的简单序列相同，即批量模式 - 吸收模式 - 浮动模式。进入批量充电模式发生在：

清晨的日出
如果电池电压下降到指定电压的时间超过指定时间，例如 5 秒（重新进入）

这种重新进入大容量模式对铅酸电池效果更好，因为电压降和降比锂电池更显着，锂电池保持更高、更稳定的电压在剩余的放电期间。

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在太阳能充电控制器中：

当充电器模式处于批量充电模式时，开关打开。
开关在需要时（脉冲宽度调制）打开和关闭，以保持吸收的电池电压。
当电池电压下降到浮充电压时，在吸收结束时关闭。
开关根据需要再次打开和关闭（脉冲宽度调制），以将电池电压保持在浮动电压。

请注意，当开关关闭时，面板电压将处于开路电压（Voc）。当按钮在面板上时，电压为电池电压+板子和控制器之间的电压降低。

PWM控制器的最佳匹配：

PWM 控制器的最佳匹配面板是电压刚好高于为电池充电并考虑温度的面板，通常是具有 Vmp（最大电压）约 18V 为 12V 电池充电。即使它们的 Vmp 约为 18V，它们有时也被称为 12V 行。

下面是典型的PWM太阳能充电控制器框图。

PMW 3 阶段充电

批量收费： 大容量充电水平是光伏设备继续为电池充电的地方。当电压下降时，设备将以高电流和高电压为电池充电。当设置时电池端电压大于此维持值时，应停止直充。

吸收电荷： 通常，在第一步充电后，电池会等待一段时间，让电压自然下降，然后达到均衡充电阶段。该阶段也称为恒压充电。

浮充： 它是 3 阶段充电的最后阶段，称为涓流充电。涓涓细流是以低速率和稳定的方式向电池提供轻微的充电电流。大多数可充电电池在完全供电时会因自放电而断电。如果充电保持在与自放电率相同的低电流，就可以维持充电容量。

PWM 太阳能控制器优点：

PWM 稳压器已经成熟并确立了技术。
结构简单，性价比高
轻松部署 PWM 调节器
小型计划的预算较低

PWM 太阳能充电控制器缺点：

转化率低
输入电压必须平衡电池组电压。
设备开发的可扩展性较低
少加载模式
保护较少；

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太阳能充电控制器的功能：

中央充电控制器本质上是调节单元的电压并打开电路，当电池电压上升到一定量时停止充电。更多的充电控制使用机械继电器来打开或关闭路线，停止或启动来自蓄电单元的电力。

一般情况下，12V 电池用于太阳能应用。太阳能电池板可以传递比电池需要充电更多的电压。充电电压将保持在尽可能高的水平，而完全设置蓄电设备所需的时间最短。它有助于太阳能系统以最佳状态持续运行。通过在太阳能电池板的电缆中向充电控制器运行更高的电压，电线的功耗显着降低。

太阳能充电控制器还可以控制反向电流。充电控制器将辨别太阳能电池板是否没有电力，并打开将太阳能电池板与电池设备分开的电路并停止反向电流流动。

太阳能充电器控制器类型：

三种太阳能充电控制器

1) 简单的 1 或 2 相控制：已切换晶体管以在一或两个步骤中调节电压。

2) PWM（脉冲宽度调制）：这是充电控制器的传统形式，例如 xantrex、Blue Sky 等。这是目前的行业规范。

3) 最大功率点跟踪 (MPPT)：MPPT 识别太阳能电池板显示屏的最佳工作电压和电流，并与电池组匹配。

调整 PWM 太阳能充电控制器

PWM 控制器无法限制其当前性能。他们只是在使用当前的集合。因此，如果太阳能电池阵列将产生 40 安培的电流，而您使用的充电控制器的额定电流仅为 30 安培，则控制器可能会受损。确保您的充电控制器与面板平行、兼容且尺寸正确至关重要。

查看充电控制器时，会在功能或标签列表中查看许多项目。 PWM 控制器将读取一个安培，例如 30 安培 PWM 控制器。它反映了控制器可以容纳多少安培，在上面的示例中为 30 安培。一般来说，电流强度和额定电压是您在 PWM 控制中要查看的两件事。

接下来，我们要看看标称器件电压。它会告诉我们控制器的电池组符合什么电压。在这种情况下，您可以使用 12V 或 24V 电池组。控制器将无法在更高的设备上运行，例如 48V 电池组。

第二，电池的额定电流很重要。在这种情况下，我们假设您有一个额定电流为 30 安培的充电控制器。建议使用至少 1.25 的保护比，这意味着您可以将来自面板的电流平均为 1.25，然后将其等同于 30 安培。例如，五个 100 瓦面板将并联 5.29 x 5 =26.45 安培。 26.45 安培 x 1.25 =33 安培，这对控制器来说太大了。当暴露在阳光下超过 1000 瓦/m^2 时，面板会遇到比估价更多的电流。

第三，我们应该看太阳能的最大输入。它向您显示控制器可以达到多少伏。该控制器不能承受超过 50 伏的电压。它正在研究串联 2 x 100 瓦的面板，总电压为 22.5V（开路电压）x 2 =45 伏。在这种情况下，将这两个面板串联起来就可以了。

第四，我们应该看看终端。每个控制器通常具有终端仪表的最大尺寸。在为您的机器购买接线时，这一点至关重要。

最后看一下电池的类型。它告诉我们哪些电池与充电控制器兼容。必须进行验证，因为您不想让控制器设备无法供电的电池。

让我们看看下面另一个用于确定 PWM 太阳能充电控制器大小的基本示例。

示例：

对于100W、12V、ISC（短路电流）为8A的太阳能电池板，PWM太阳能充电控制器的合适尺寸是多少？

解决方法：

我们必须加上 25% 电流的安全系数，即 1.25 x ISC 才能找到合适的太阳能充电控制器尺寸。

这样； 8A x 1.25 =10A.

因此，您可以安全地使用 10A, 12V 用于这个基本太阳能电池板系统的太阳能充电控制器。

另一种说法，如果总接直流负载为12V，95W。

标称负载电流 =总直流负载 / 标称系统电压 =95W / 12V

标称负载电流 =7.91 A

安全系数 x 额定负载电流

1.25 x 7.91 =9.9A

最后，一个基本的幂公式方法，即 P =V x I

I =(P/V) x 1.25

I =(95W/12V) x 1.25

我 =9.9A

请注意，您必须根据电压和电流额定值对串联和并联连接的太阳能电池板和电池应用相同的公式。您可能会在上一篇文章中看到更多关于调整 PWM 和 MMPT 充电控制器大小的已解决示例。

PWM和MPPT太阳能负载控制器的差异

区别的症结在于：

使用 PWM 控制器，电流会在电池电量略高于电池电量时从面板中流出，同时
使用 MPPT 控制器，电流从面板中的“最大电源电压”按钮流出（将 MPPT 控制器视为“智能直流到直流转换器”）。

您还会看到诸如“您将从 MPPT 控制器获得 20% 或更多的能量收集”之类的标语。这个额外的也有很大的不同，下面是参考面板是否在充足的阳光下以及控制器是否处于批量充电模式。忽略电压降低，以简单的面板和简单的数学为例：

面板最大功率电流（Imp）=5.0A
面板最大电源电压（Vmp）=18V

充电器电压 =13V（电池电压可以在完全放电的 10.8V 和吸收充电模式下的 14.4V 之间变化）。在 13V 时，面板放大器将略高于总功率放大器，例如 5.2A。

使用 PWM 控制器，面板输出为 5.2A*13V =67.6 瓦。无论面板温度如何，只要面板电压保持在电池电压以上，这个总功率就会被消耗。

使用 MPPT 控制器，面板的功率输出为 5.0A*18V =90 瓦，即高出 25%。然而，这是过于雄心勃勃的，因为电压会随着温度的升高而降低。因此，假设面板温度上升到比正常测试条件 (STC) 温度 25°C 高 30°C。电压每10℃下降4%，即总共下降12%，MPPT的输出为5A*15.84V =79.2W，即比PWM控制器多17.2%的功率。

因此，MPPT 控件的能量采集有所增加，但一天中采集的百分比增加差异很大。