Introducción

Esta sección revisará los tipos de controladores de carga y su propósito. Analizaremos los beneficios de cada controlador y por qué uno es mejor que otro en una situación determinada. También veremos el tamaño de los diferentes tipos de controladores. El controlador de carga es un componente esencial para cada sistema fuera de la red. De hecho, no recomendamos utilizar un sistema fuera de la red a menos que tenga un controlador, y hay muchas buenas razones para ello. Los controladores de carga generalmente vienen en PWM y MPPT.

El propósito principal del controlador es evitar que las baterías se sobrecarguen. El controlador lee directamente el nivel de la batería y, una vez que la batería está llena, sabe que debe reducir la tasa de carga solar a una flotación, evitando que cargue las baterías más allá del 100%. Esto es importante ya que la sobrecarga de las baterías puede arruinarlas.

Otro propósito del controlador es cargar las baterías al nivel de voltaje correcto. Esto ayuda a preservar la vida útil y la salud de las baterías. Además, algunos controladores tienen características especiales que le permiten cablear sus paneles de una manera especial para lograr sus objetivos de carga.

Función del controlador de carga PWM

PWM significa modulación por ancho de pulso, que es el método que utilizan para regular la carga. Los controladores PWM tienen la función de carga más básica en el sentido de que principalmente solo reducen el voltaje que proviene del panel para cargar las baterías. Esta caída de voltaje equivale a una pérdida de vataje, en el caso del PWM, causando una eficiencia del 75-80%.

Dimensionamiento del controlador de carga PWM

Un controlador de carga PWM tendrá una lectura de amperios para él, por ejemplo, un controlador PWM de 30 amperios. Esto representa cuántos amperios puede manejar el controlador, en el caso anterior, 30 amperios. Generalmente, las dos cosas que desea observar para un controlador PWM son el amperaje y la clasificación de voltaje.

Por favor, eche un vistazo a las siguientes especificaciones eléctricas del controlador

Modelo 2.5.1

En primer lugar, queremos ver el voltaje nominal del sistema. Esto nos dirá con qué bancos de baterías de voltaje es compatible el controlador. En este caso, puede usar bancos de baterías de 12 V o 24 V. Cualquier voltaje superior, como un banco de baterías de 48 V, el controlador no podrá funcionar.

En segundo lugar, observamos la corriente nominal de la batería. Usaremos el modelo anterior en el gráfico como ejemplo, en cuyo caso tiene una clasificación de 30 amperios. Recomendamos un factor de seguridad de al menos 1.25, lo que significa que multiplicaría la corriente de sus paneles por 1.25 y luego la compararía con los 30 amperios. Por ejemplo, 5 paneles de 100 vatios en paralelo serían 5.29 x 5 = 26.45 amperios. 26.45 amperios x 1.25 = 33 amperios y sería demasiado para el controlador. La razón de esto es que el panel puede experimentar más corriente de la que está clasificado cuando la insolación supera los 1000 vatios/m^2 o está inclinado.

En tercer lugar, veremos la entrada solar máxima. Esto le indica cuántos voltios puede tener entrando en el controlador. Este controlador no puede aceptar más de 50 V de entrada. Veamos si tenemos 2 paneles de 100 vatios en serie para un total de 22.5 V (voltaje de circuito abierto) x 2 = 45 voltios. En este caso, estará bien cablear estos dos paneles en serie.

En cuarto lugar, podemos ver los terminales. Cada controlador generalmente tendrá un tamaño de calibre máximo para el terminal. En el caso del controlador que estamos analizando, puede manejar hasta un AWG n.º 8. Esto es importante al comprar el cableado para su sistema.

En quinto lugar, podemos ver el tipo de batería. Esto nos indica qué baterías son compatibles con el controlador de carga. Esto es importante de verificar, ya que no desea tener baterías que no puedan ser cargadas por la unidad controladora.

Función del controlador de carga MPPT

MPPT significa seguimiento del punto de máxima potencia, que es el método que utilizan para regular la carga. Los controladores de carga MPPT utilizan este método de carga, que esencialmente descubre, en cualquier condición dada, cuál es el punto de operación máximo para la corriente y el voltaje de los paneles. Con este método, los controladores de carga solar MPPT son en realidad 94-99% eficientes.

Los controladores MPPT tienen dos características especiales que se mencionarán en la sección Dimensionamiento del controlador de carga MPPT. Una es que pueden aceptar un alto voltaje de entrada y reducir este voltaje para que coincida con el voltaje de su banco de baterías para una carga correcta. La segunda es que, aunque reducen el voltaje, pueden recuperar cualquier energía potencial perdida a través de una corriente de refuerzo, que aumenta el amperaje para compensar el voltaje perdido.

Dimensionamiento del controlador de carga MPPT

Los controladores MPPT tendrán una lectura de amperios para ello, por ejemplo, un controlador MPPT de 40 amperios. También tendrán una clasificación de voltaje, pero a diferencia de PWM, la clasificación de voltaje de entrada es mucho más alta que la de los bancos de baterías que cargará. Esto se debe a la propiedad especial del controlador MPPT de poder reducir el voltaje al voltaje del banco de baterías y luego aumentar la corriente para compensar la energía perdida. No tiene que utilizar el alto voltaje de entrada si desea evitar las conexiones en serie en sistemas pequeños, pero es muy beneficioso en sistemas más grandes.

Por favor, eche un vistazo a las siguientes especificaciones eléctricas del controlador

Modelo 2.5.2

En primer lugar, podemos ver, como hicimos antes, que este controlador puede manejar bancos de baterías de 12 V o 24 V.

Segundo, estaremos viendo el Rov-40, que está clasificado para 40 amperios de corriente.

En tercer lugar, podemos ver el voltaje de entrada solar máximo, en este caso 100 voltios. Este controlador MPPT en particular puede aceptar una entrada de 100 voltios. Luego tomará este (hasta) 100 voltios y lo reducirá a su batería de 12 V o 24 V.

Tomemos como ejemplo un sistema de 400W en serie. Tiene 4 paneles de 100 vatios, cada uno con un voltaje de circuito abierto de 22.5V. Esos 4 en serie serán 4 x 22.5 V = 90 voltios, que el controlador puede aceptar. Ahora, si ignoráramos la corriente de refuerzo, veríamos que esa cadena solo tiene 5.29 amperios, entonces si el controlador es de 40 amperios, ¿no podríamos tener (40/5.29 = 7.5) 7 cadenas, lo que nos daría 2800 vatios? ¿Por qué la hoja de especificaciones dice un máximo de 520 W? Para responder a esto, necesitamos la corriente de refuerzo.

La corriente de refuerzo se puede calcular dividiendo el vataje del sistema solar por el voltaje del banco de baterías. En el caso de 2800 vatios, tenemos 2800 vatios / 12 V = 233 amperios, lo que destruiría el controlador. De manera realista, encontramos que 520 vatios / 12V = 43 amperios. Podemos ignorar este resultado ya que 12V es un voltaje que probablemente nunca verá. De manera más precisa, dividiría por el voltaje de refuerzo, que es más común (lo aprenderá en la siguiente sección), por lo que 520 vatios/14.4V = 36 amperios. Ahora podemos ver por qué la corriente de refuerzo es una parte importante del dimensionamiento del controlador.

Corriente de refuerzo = Vataje del panel solar / Voltaje de la batería

Modos de funcionamiento del controlador de carga

A medida que sus paneles cargan su banco de baterías, su controlador ajustará el nivel de voltaje al que se están cargando en función del nivel de voltaje de la batería. Estos diferentes niveles de voltaje representan diferentes etapas de carga.

Modelo 2.5.3

 

Voltaje de carga de ecualización:  Un voltaje de ecualización es uno que probablemente nunca verá. Ocurre aproximadamente cada 20 días y sobrecarga temporalmente las baterías para desulfatar la celda de la batería. Esto ayuda a la salud de la celda de la batería y les permite durar más. En el caso de los controladores en el Modelo 2.5.3, el voltaje ecualizado variará según el tipo de batería que esté utilizando. En este caso, también puede configurar el voltaje de ecualización, lo cual es beneficioso para ciertas baterías que requieren un parámetro configurado por el cliente.

Voltaje de carga de refuerzo:  Una carga de refuerzo es la mayor parte de lo que verá cuando su batería se esté cargando. Esto es lo que hace la mayor parte del trabajo. Como puede ver, variará según el tipo de batería y en este controlador específico el usuario puede establecer su nivel de voltaje.

Voltaje de carga flotante:  Se utiliza una carga flotante cuando la batería está llena para evitar la sobrecarga. Una carga flotante seguirá cargando una batería, pero reducirá el voltaje y la corriente iguales a la tasa de descarga natural de las baterías, que depende del tamaño del banco de baterías.

Reconexión + desconexión por bajo voltaje:  Esto solo se aplica a los controladores que tienen un terminal de carga, lo que se discutirá en la siguiente sección. La desconexión por bajo voltaje es el nivel de voltaje de la batería en el que se desconecta la carga. La reconexión por bajo voltaje es el nivel de voltaje de la batería en el que la carga se vuelve a encender.

Características adicionales

Además de lo mencionado anteriormente, algunos controladores tienen características adicionales que pueden utilizarse. Repasaré cada una de ellas.

Modelo 2.5.4

Terminal de carga:  El terminal de carga viene con algunos controladores y le permite conectar una carga de CC al controlador, en lugar de tener que conectarla a la batería. Por lo general, se indica con un símbolo de bombilla como se ve en el Modelo 2.5.4.1. Muchas veces esto se utiliza para la función de temporizador. Puede programar la carga para que se encienda al atardecer y se apague al amanecer. Esto es particularmente útil para la iluminación.

Indicadores LED:  Los indicadores LED, como se ve en el Modelo 2.5.4.3, se utilizan para dar al usuario una idea básica de cómo funciona su sistema. Como puede ver en el modelo, una luz verde indica que el controlador reconoce que el panel está conectado y que el sistema funciona normalmente.

Pantalla LCD:  Una pantalla LCD, como se muestra en el Modelo 2.5.4.2, puede mostrar diferentes características de su sistema y darle una representación más precisa de lo que está sucediendo en su sistema que las luces LED. Este controlador en particular tendrá iconos que muestran lo que está sucediendo en su sistema. También muestra valores numéricos para el voltaje y el amperaje que produce su sistema. Tenga en cuenta que no todos los controladores tienen una pantalla LCD y esto generalmente se incluye en los controladores más caros.

Pantalla remota:  

Modelo 2.5.5

Una pantalla remota es esencialmente una pantalla LCD, pero con la portabilidad incluida mediante un cable RJ45.

Ofrecemos una variedad de controladores de carga solar, cada uno con diferentes características que los distinguen entre sí. Al elegir el controlador de carga adecuado para usted, tenga en cuenta lo siguiente. Si desea saber lo que el sistema produce durante todo el día, le recomendamos elegir entre el Adventurer, Voyager, Rover y Commander. El Adventurer es ideal si busca un controlador empotrado. El Voyager es ideal para lugares húmedos o lluviosos. Si el controlador se va a montar en el exterior, el Voyager es el adecuado para usted. El Rover y el Commander ofrecen terminales de carga y un software de monitoreo para PC. El software para PC le permite personalizar los parámetros de carga del controlador y el terminal de carga. Recomendamos el Rover o el Commander si le gusta conocer cada pequeño detalle de su sistema solar. Si solo quiere algo simple sin todas estas características adicionales, elija el Wanderer. Una de las características más importantes al elegir un controlador es asegurarse de que pueda cargar el tipo de batería que tiene. Todos nuestros controladores son capaces de cargar baterías selladas, baterías de gel y baterías inundadas, pero si va a cargar una batería de litio, solo el Voyager y el Rover son compatibles.