PWM или MPPT контроллер заряда

Контроллер заряда нужен там, где есть аккумулятор. Панель нельзя подключить к батарее напрямую: она выдаёт напряжение, которое плывёт от освещённости и температуры, и не имеет представления о том, заряжена батарея или нет.

Контроллеров два типа, и разница между ними — ровно одна вещь.

Что происходит с лишним напряжением

Панель на 12 В в реальности выдаёт около 18–22 В в точке максимальной мощности. Батарея на 12 В принимает 13–14,6 В. Куда девается разница — и есть весь вопрос.

PWM просто соединяет панель с батареей ключом, который то замыкается, то размыкается. Напряжение панели притягивается к напряжению батареи. Ток при этом остаётся прежним, а разница в напряжении — теряется.

PWM: 18 В × 5 А = 90 Вт с панели
     батарея берёт 13 В × 5 А = 65 Вт
     разница потеряна

MPPT — это преобразователь. Он снимает с панели её точку максимальной мощности и превращает лишнее напряжение в дополнительный ток:

MPPT: 18 В × 5 А = 90 Вт с панели
      батарея берёт 13 В × 6,6 А ≈ 87 Вт
      потери — только КПД преобразователя

Прибавка не «до 30 % по маркетингу», а именно та разница, которую PWM выбрасывает. Она тем больше, чем сильнее напряжение панели отличается от напряжения батареи — а значит, растёт на морозе (напряжение панели поднимается) и при высоковольтных цепочках.

Когда PWM достаточно

PWM оправдан на маленькой системе, где напряжение панели близко к напряжению батареи: одна-две 12-вольтовые панели на батарею 12 В. Гараж, освещение, дачный минимум. Он дешевле, проще и не требует настройки.

Пример из каталога: гибкая Hevel 100 на батарею 12 В — типичный PWM-сценарий.

Когда нужен MPPT

• Панели собраны в цепочку с напряжением заметно выше батарейного.
• Мощность массива от нескольких сотен ватт.
• Холодный климат — там разрыв напряжений максимален.
• Длинные кабели: высокое напряжение цепочки означает меньший ток и меньшие потери в проводе.

Практически все современные крупноформатные панели — а это большинство каталога, от Hevel 380 и выше — работают на напряжении 40+ В. На PWM они бессмысленны: контроллер просто выбросит половину.

Как посчитать ток

Первое приближение:

ток контроллера ≥ мощность панелей ÷ напряжение батареи

Пример: 800 Вт панелей, батарея 24 В.

800 ÷ 24 = 33,3 А → контроллер 40 А

Запас нужен не для красоты: при ясной погоде после дождя и на холоде панель кратковременно выдаёт больше паспортного.

Проверка по напряжению — обязательная

Это то место, где контроллеры выходят из строя.

Voc цепочки на самом сильном морозе < максимальное PV-напряжение контроллера

Voc растёт при похолодании — на −30 °С примерно на 14 % выше паспортного. Контроллер с пределом 100 В и цепочка, дающая 95 В летом, встретятся в январе. Как считать — в разборе спецификации панели.

Проверить надо четыре числа:

1. номинальное напряжение батареи — 12/24/48 В;
2. максимальное PV-напряжение контроллера;
3. Voc цепочки в мороз;
4. максимальный ток короткого замыкания массива.

Профиль заряда

Контроллер ведёт заряд по стадиям: Bulk — максимальным током, Absorption — добор при заданном напряжении, Float — поддерживающий режим.

Четвёртая стадия, Equalize, — выравнивающий заряд повышенным напряжением. Она существует для некоторых свинцовых батарей. Для LiFePO4 её включать нельзя. Литий не нуждается в выравнивании этим способом, а повышенное напряжение его повреждает.

Профиль ставится под конкретную химию. У накопителей в каталоге это LiFePO4 — значит, контроллер должен либо иметь готовый профиль LiFePO4, либо позволять задать напряжения вручную.

Отдельная деталь, которая часто теряется: заряжать литий при отрицательной температуре нельзя. У модулей каталога диапазон заряда начинается с 0 °С, при том что разряжаться они могут до −20 °С. Контроллер или BMS должны это отслеживать, а батарея — стоять в тепле.

Три ошибки

Купить по току, не проверив напряжение. Ток определяет производительность, напряжение — выживание прибора.

Поставить PWM на высоковольтную цепочку. Работать будет, отдавать — вдвое меньше.

Не настроить профиль. Свинцовый профиль на литии — это либо недозаряд, либо повреждение.

Контроллер или гибридный инвертор

В системе с гибридным инвертором отдельный контроллер обычно не нужен: MPPT встроен в инвертор. Отдельный контроллер берут для простых автономных схем — где есть панели, батарея и потребители на постоянном токе или небольшой отдельный инвертор.