คุณรู้ความแตกต่างระหว่างตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ PWM และ MPPT หรือไม่?

ภายใต้สภาวะแสง ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านแผงโซลาร์เซลล์และเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น จำเป็นต้องมีการกำหนดค่าที่ไม่เด่นแต่สำคัญมากเหมือนกัน นั่นคือ ตัวควบคุมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
เฉพาะเมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้นที่สามารถแปลงและเก็บไว้ในแบตเตอรี่ได้ นอกจากนี้ยังสามารถปกป้องแบตเตอรี่และป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จไฟเกินได้ ปัจจุบันมีสินค้ายอดนิยมสองรายการในตลาด , ตัวควบคุม PWM และ MPPT ทั้งสองมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง และปรับให้เข้ากับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน มาดูรายละเอียดกันดีกว่า

1. ตัวควบคุม PWM (วิธีการดีบักความกว้างพัลส์)
โดยทั่วไปคอนโทรลเลอร์ในยุคแรกจะเป็นเช่นนี้ โครงสร้างทางไฟฟ้าค่อนข้างง่าย ประกอบด้วยสวิตช์ไฟหลัก ตัวเก็บประจุ ตัวขับ และวงจรป้องกัน จริงๆ แล้วเทียบเท่ากับสวิตช์ที่เชื่อมต่อส่วนประกอบและแบตเตอรี่เข้าด้วยกัน แรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบต่างๆ จะถูกดึงลงมาใกล้กับแรงดันไฟฟ้าของก้อนแบตเตอรี่
ตัวควบคุมนี้ใช้วิธีการชาร์จแบบสามขั้นตอน ได้แก่ การชาร์จที่แรง การชาร์จที่สมดุล และการชาร์จแบบลอยตัว

①การชาร์จแบบแรง: เรียกอีกอย่างว่าการชาร์จโดยตรงซึ่งเป็นการชาร์จแบบเร็ว เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ต่ำ แบตเตอรี่จะถูกชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และมีแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างสูง
2. การชาร์จที่เท่ากัน: หลังจากการชาร์จที่แรงสิ้นสุดลง แบตเตอรี่จะคงอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่ง และเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงถึงค่าหนึ่งตามธรรมชาติ แบตเตอรี่จะเข้าสู่สถานะการชาร์จที่เท่ากัน เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอสม่ำเสมอ
3.การชาร์จแบบลอยตัว: หลังจากการชาร์จที่เท่ากัน แบตเตอรี่จะยังเหลืออยู่ช่วงระยะเวลาหนึ่งด้วย เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกถึงจุด "แรงดันไฟฟ้าบำรุงรักษา" โดยธรรมชาติ จะเป็นระดับการชาร์จแบบลอยตัว เพื่อให้สามารถรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสถานะชาร์จเต็มได้โดยไม่ต้องชาร์จไฟเกิน

ตัวควบคุมวิธีการชาร์จนี้สามารถแก้ปัญหาแบตเตอรี่ชาร์จไม่เต็มและรับประกันอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

แต่ควรสังเกตว่าประสิทธิภาพการชาร์จของตัวควบคุม PWM จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 45~75°C ประสิทธิภาพการชาร์จจะดีที่สุด

2. ตัวควบคุม MPPT (วิธีการติดตามจุดพลังงานสูงสุด)
คอนโทรลเลอร์นี้ซับซ้อนกว่าเล็กน้อยและมีราคาแพงกว่าเล็กน้อย ซึ่งโดยปกติจะแพงกว่าคอนโทรลเลอร์ PWM หลายเท่าหรือหลายสิบเท่า และจะปรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพื่อให้ได้พลังงานมากที่สุดจากแผงโซลาร์เซลล์
หลังจากนั้นจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่แบตเตอรี่ต้องการ ซึ่งจะตัดการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างแผงโซลาร์เซลล์กับแบตเตอรี่ และช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์ไฟฟ้าแรงสูงชาร์จแบตเตอรี่แรงดันต่ำได้ แบ่งออกเป็นการชาร์จแบบจำกัดกระแส MPPT และการชาร์จแบบปรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ และแรงดันไฟฟ้าคงที่แบบลอยตัวจะชาร์จโหมดสามขั้นตอน

①การชาร์จแบบจำกัดกระแส MPPT: เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่มีน้อยมาก วิธีการชาร์จแบบ MPPT จะใช้ในการปั๊มกำลังขับของแผงโซลาร์เซลล์ไปยังขั้วแบตเตอรี่ เมื่อความเข้มของแสงแรง กำลังไฟฟ้าขาออกของแผงโซลาร์เซลล์จะเพิ่มขึ้น และกระแสไฟชาร์จถึงเกณฑ์ การชาร์จ MPPT จะเปลี่ยนไปเป็นการชาร์จกระแสคงที่ เมื่อความเข้มของแสงอ่อนลง มันจะเปลี่ยนเป็นโหมดการชาร์จ MPPT
2. การชาร์จการปรับแรงดันไฟฟ้าคงที่: แบตเตอรี่สามารถสลับได้อย่างอิสระระหว่างโหมดการชาร์จ MPPT และโหมดการชาร์จกระแสคงที่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึงแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวโดยร่วมมือกัน จะเข้าสู่ขั้นตอนการชาร์จการปรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ เมื่อกระแสการชาร์จแบตเตอรี่ค่อยๆ ลดลง จะมีอุณหภูมิถึง 0.01C เฟสการชาร์จนี้จะสิ้นสุดลง และเข้าสู่เฟสการชาร์จแบบลอยตัว
3. การชาร์จแบบลอยตัวด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่: ลอยแบตเตอรี่ด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าการชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่เล็กน้อย ขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเสริมพลังงานที่ใช้จากการคายประจุแบตเตอรี่เอง
เมื่อเทียบกับตัวควบคุม PWM ตัวควบคุม MPPT มีฟังก์ชันการติดตามพลังงานสูงสุด ก่อนที่แบตเตอรี่จะถึงสถานะอิ่มตัว ในระหว่างระยะเวลาการชาร์จ แผงโซลาร์เซลล์จะสามารถส่งออกพลังงานสูงสุดได้เสมอ และจะไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ที่กล่าวว่ามันสูงกว่า PWM โดยธรรมชาติ

นอกจากนี้ ตัวควบคุม PWM สามารถจับคู่กับแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องเท่านั้น ตัวอย่างเช่น บอร์ดแบตเตอรี่ระบบ 12V สามารถจับคู่กับคอนโทรลเลอร์ 12V และแบตเตอรี่ได้เท่านั้น ซึ่งเหมาะสำหรับระบบนอกกริดขนาดเล็กบางระบบที่ต่ำกว่า 2kw โครงสร้างเรียบง่าย เดินสายผู้ใช้สะดวก และราคาค่อนข้างถูก
ตัวควบคุม MPPT มีพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับการใช้งาน โดยทั่วไป แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์สามารถใช้ได้ระหว่าง 12V ถึง 170V และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สามารถปรับได้ตั้งแต่ 12 ถึง 96V การบังคับใช้นั้นแข็งแกร่งกว่า และเหมาะสำหรับระบบนอกกริดขนาดใหญ่ที่สูงกว่า 2kw ประสิทธิภาพสูงและการกำหนดค่าส่วนประกอบที่ยืดหยุ่น