Características a evaluar en un regulador de carga
Piense en un controlador solar como un controlador de carga. Proporciona energía desde el conjunto fotovoltaico a las cargas del sistema y al banco de baterías. Cuando el banco de baterías esté casi lleno, el controlador reducirá la corriente de carga para mantener el voltaje necesario para cargar completamente la batería y mantenerla apagada. Al poder regular el voltaje, el regulador solar protege la batería. La palabra clave es “protege”. Las baterías pueden ser la parte más cara de un sistema y un controlador de carga solar las protege tanto de la sobrecarga como de la subcarga. Pero aquí tienes las características a evaluar a la hora de elegir un controlador de carga adecuado para tu sistema fotovoltaico.
Dimensionamiento del controlador
Un controlador de carga debe tener el tamaño adecuado para pasar la corriente continua esperada desde el conjunto fotovoltaico (o subconjunto) a la batería y debe poder soportar picos de corriente temporales debidos a una mayor cantidad de luz solar de lo normal. Es fundamental que el controlador tenga el tamaño adecuado, ya que los costos asociados con una falla del controlador son mucho mayores que el costo de instalar inicialmente un controlador un poco más grande (puede encontrar varios modelos de excelentes controladores fotovoltaicos aquí ).
Normalmente, un módulo tendrá una salida de corriente máxima cercana a su corriente nominal de cortocircuito (cuando el voltaje de la batería es bajo). Es posible que los niveles de irradiancia alcancen los 1500 vatios/m2; La corriente de cortocircuito normalmente está clasificada para niveles de irradiancia de 1000 vatios/m2. Por lo tanto, los controladores de carga deben dimensionarse para regular hasta el 130% de la corriente nominal de cortocircuito del módulo.
El tamaño de un controlador se puede calcular multiplicando la corriente de cortocircuito (Isc) de un módulo por el número de módulos en paralelo y por el factor de seguridad 1,3. Consulte a los fabricantes de controladores para determinar si ya han incluido un factor de seguridad en su valor nominal; Es posible que no sea necesario un sobredimensionamiento del 130% si el controlador ya está diseñado para manejar corrientes superiores a las nominales.
Gestión de energía por el controlador.
Todos los elementos de manejo de energía deben ser suficientes para el servicio previsto y deben ser capaces de funcionar de manera continua al 130 % de la corriente nominal de diseño y al 200 % de la tensión nominal de diseño tanto en la entrada como en la salida.
Para sistemas más pequeños, el relé de conmutación generalmente será de estado sólido y será una parte integral del controlador. Para sistemas más grandes, los relés de conmutación generalmente serán mecánicos (tipo bobina o mercurio) y, a menudo, estarán separados del controlador. La vida útil de los relés de tipo mecánico varía de 10 4 a 10 6 ciclos y la de los relés de tipo estado sólido no está limitada por el número de ciclos.
Dependiendo de la metodología de carga, los controladores cambiarán de 10 a 100 veces al día cuando estén en regulación de carga (3 x 10 4 a 3 x 10 5 veces en diez años), por lo que el relé es el elemento dentro del controlador que más probablemente se vea afectado. provocar fallos en el controlador y, en consecuencia, en el sistema.
Consumo de energía del controlador
La corriente de espera (es decir, parásita, inactiva) que consume el controlador varía, normalmente de 1 a 20 mA, aunque las unidades más grandes pueden tener un consumo significativamente mayor. Debido a que la corriente de espera se ve afectada por el tamaño del controlador, es útil determinar el factor de pérdida de espera al evaluar el consumo de energía de un controlador.
Suponiendo que la capacidad instalada de un sistema fotovoltaico es igual a la corriente de carga nominal de un controlador y basándose en un sitio que tiene cinco horas de sol máximo por día (5 kWh), este método proporciona valores de pérdida de energía como porcentaje de La energía recogida oscila entre el 0,03% y el 5% para los controladores actualmente en el mercado. Este factor representa el consumo mínimo de energía del controlador.
Además de la corriente de reserva, la eficiencia del controlador también dependerá de la caída de voltaje entre los elementos en serie con el circuito de carga (por ejemplo, diodo de bloqueo) y de los elementos individuales del controlador con ciclos de trabajo variables (por ejemplo, LED, relé).
Operación a prueba de errores
En la mayoría de las aplicaciones, el controlador debe diseñarse para permitir el funcionamiento continuo del sistema en modos de falla típicos. Por ejemplo, en controladores de carga fotovoltaica con conmutación de relés en serie, la falla del relé debería favorecer la carga continua de las baterías de almacenamiento en lugar de apagar el conjunto fotovoltaico.
La excepción son las aplicaciones en las que el usuario u operador del sistema tiene muy pocos conocimientos sobre energía fotovoltaica y pocos incentivos para garantizar que siga funcionando. En estos casos, es probable que el usuario solo note un problema cuando la energía fluye más desde el sistema.
Por lo tanto, si el controlador está diseñado para un funcionamiento seguro y las baterías continúan cargándose, es probable que el usuario no se dé cuenta y es probable que las baterías fallen prematuramente debido a una sobrecarga excesiva.
Protección del controlador
Debido a su proximidad directa a los conjuntos fotovoltaicos que atraen rayos y al cableado de los conjuntos, los controladores deben ser altamente inmunes a los transitorios inducidos. Todas las líneas entrantes que se van a monitorear, componentes electrónicos, placas de circuito impreso y otros componentes sensibles al voltaje o la corriente deben incluir formas razonables de protección contra sobrecorriente y sobrevoltaje, incluida la protección de los propios dispositivos de protección.
Para maximizar la inmunidad contra sobretensiones tanto como sea posible, los elementos de administración de energía del conjunto fotovoltaico (relés, interruptores de estado sólido, bloque de diodos) no deben estar integrados en o cerca de la placa de circuito impreso que contiene la electrónica de control.
El funcionamiento del controlador también debe ser inmune al ruido eléctrico, ya que los entornos operativos rara vez son de “CC pura”. Todos los controladores también deben tener protección contra polaridad inversa. Los controladores avanzados deben tener protección contra sobrecalentamiento.
Finalmente, para evitar daños por sobretensión en la carga, el controlador no debe permitir que el conjunto fotovoltaico alimente directamente la carga si la batería se desconecta accidentalmente del sistema.
Precisión del punto de ajuste del controlador
Todos los puntos de ajuste del controlador deben permanecer estables dentro del 2 % del valor esperado durante todo el rango operativo, el entorno eléctrico y la vida útil del sistema. Se debe verificar que la caída de voltaje entre la batería y el controlador no cause errores inaceptables en la lectura del voltaje de la batería por parte del controlador. Si este es el caso, seleccione los cables sensores de voltaje del controlador.
Protección de corriente inversa
Se deben proporcionar medios eficaces de protección contra fugas de corriente inversa en un controlador solar para evitar que las baterías se descarguen a través del conjunto fotovoltaico durante la noche. El método utilizado debe ser conceptualmente simple, no requerir componentes mecánicamente activos y debe limitar la retroalimentación más todas las pérdidas parásitas a menos del 1% del promedio de amperios-hora diarios generados por el conjunto fotovoltaico.
Diseño térmico
Debería ser posible instalar el controlador en gabinetes Nema o IP sin ventilación sin necesidad de ventiladores o disipadores de calor adicionales. Cuando se utilizan disipadores de calor, para permitir una convección adecuada, el controlador debe montarse de manera que el disipador de calor tenga las aletas dispuestas verticalmente.
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