¿Cómo calcular el tamaño correcto del controlador de carga solar?

¿Qué es el controlador de carga solar? Tipos, tamaño y selección de controladores de carga PWM y MPPT

Los controladores de carga solar son una parte vital de cualquier instalación solar. Aseguran los componentes de almacenamiento de la batería y aseguran que funcione sin problemas y de manera confiable durante la vida útil de su dispositivo. En el siguiente artículo, analizaremos una Introducción a los convertidores de potencia CC-CC, los controladores de carga y MPPT en un sistema solar fotovoltaico .

¿Qué son los controladores de carga solar?

El controlador de carga de su instalación solar está presente entre la fuente de energía (paneles solares) y el almacén (baterías). Los controladores de carga evitan que sus baterías se sobrecarguen al limitar el volumen y la intensidad de carga de las mismas. A menudo evitan que la batería se agote apagando el dispositivo si la energía de almacenamiento cae por debajo del 50 por ciento de su capacidad. Las baterías se están cargando al nivel de voltaje correcto. Ayuda a proteger la vida y la salud de las baterías.

Convertidores CC-CC:

Los convertidores CC-CC se utilizan ampliamente para convertir voltaje CC no regulado o no controlado en un nivel de voltaje CC regulado o controlado, como se muestra en la figura 1.

Aparte del voltaje no controlado a voltaje controlado, estos convertidores convertir el voltaje de un nivel a otro nivel (alto o bajo). Por ejemplo, tenemos un sistema fotovoltaico que produce un voltaje de salida de 24 V CC, pero la salida de CA del inversor debe ser de 230 V, por lo que necesitamos un voltaje de CC de entrada más alto en la entrada del inversor.

Entonces, para obtener eso, conectamos un convertidor dc-dc entre la matriz fotovoltaica y el inversor. Estos convertidores dc-dc juegan un papel muy importante en nuestro sistema fotovoltaico solar. Se utilizan como controladores de carga, rastreadores del punto de máxima potencia y actúan como una interfaz junto con la fuente fotovoltaica para diferentes tipos de cargas. Su aplicación también incluye regulación de bus de alimentación, refuerzo de corriente y aislamiento de ruido.

En el convertidor de CC a CC, tanto el lado de entrada como el de salida tienen un flujo de CC. Es posible determinar la potencia de entrada de CC si conocemos el voltaje y la corriente de entrada, de manera similar, podemos determinar la potencia de salida si conocemos el voltaje y la corriente de salida. Una vez que conocemos la potencia de entrada y salida, la eficiencia del convertidor de potencia se puede determinar fácilmente.

Tomemos un ejemplo de un convertidor DC-DC donde se conecta una batería de 50 V, suministrando una corriente de entrada de 8 A. A la salida del convertidor se mide la tensión muestra un voltaje de 100 V y la medición de corriente muestra una corriente de 3,6 A. Determine la potencia de entrada y salida, la pérdida de potencia en el convertidor y la eficiencia del convertidor.

• Voltaje de entrada =50 V
• Corriente de entrada =8 A
• Tensión de salida =100 V
• Corriente de salida =3,6 A

Por lo tanto, Potencia de entrada =Voltaje de entrada × Corriente de entrada

Potencia de entrada =50 × 8 =400 W

Del mismo modo, la potencia de salida se puede determinar de la siguiente manera;

Potencia de salida =Voltaje de salida × Corriente de salida

Potencia de salida =100 × 3,6 =360 W

La pérdida de potencia en el convertidor se puede determinar de la siguiente manera;

Pérdida de potencia =Potencia de entrada – Potencia de salida

Pérdida de energía =400 – 360 =40 W

La eficiencia del convertidor se determina de la siguiente manera;

Eficiencia % =(potencia de salida/potencia de entrada) × 100

% de eficiencia =(360/400) × 100 =90 %

Funcionamiento y funcionamiento de los controladores de carga:

En términos sencillos, puede considerar un controlador de carga solar como un regulador normal que prolonga la vida útil de las baterías solares. En la mayoría de los controladores de carga solar, la corriente pasa a través de un semiconductor que sirve como válvula para regular la corriente.

Los controladores de carga a menudo evitan que las baterías se sobrecarguen al reducir el flujo de la batería para exceder un voltaje específico. La sobrecarga de las baterías puede ser especialmente dañina para la propia batería, por lo que los controladores de carga son particularmente críticos.

Es el controlador que ayuda a controlar el flujo de carga desde y hacia la batería. Mantiene la vida útil y el rendimiento prolongados de la batería al evitar la descarga profunda y la sobrecarga de la batería. Cuando un módulo fotovoltaico está conectado a una batería a través de un controlador de carga, el controlador de carga desconectaría el fotovoltaico de la batería para evitar la sobrecarga.

Del mismo modo, cuando una batería está conectada a una carga a través de un controlador de carga, el controlador desconectará la carga de la batería si detecta una descarga excesiva. Esta capacidad del controlador de carga ayuda a prolongar la vida útil y el rendimiento de la batería.

La sobrecarga y la descarga total de la batería se detectan midiendo el nivel de voltaje de la batería conectada. En caso de sobrecarga, el voltaje de la batería aumenta por encima de cierto nivel de voltaje, de manera similar, en caso de descarga profunda, el voltaje de la batería disminuye por debajo de cierto nivel de voltaje.

El controlador de carga puede desconectar la batería en las dos condiciones mencionadas anteriormente. El controlador de carga también vuelve a conectar la batería cuando el nivel de voltaje alcanza el nivel de funcionamiento normal.

Debido a una sobrecarga, el nivel de voltaje de la batería alcanza un nivel alto y el controlador de carga desconecta la batería del módulo fotovoltaico (o fuente de carga de CC), pero cuando el nivel de voltaje cae debido a la utilización de la batería por parte de la carga, el controlador de carga detecta esta caída de voltaje y vuelve a conectar el módulo fotovoltaico (o la fuente de carga de CC) para cargar la batería.

Algo similar también se puede observar en caso de descarga profunda cuando la batería se desconecta (de la carga) debido a una caída en el voltaje por debajo de cierto nivel. Ahora bien, si la batería tiene una condición de carga insuficiente, el nivel de voltaje del terminal aumentará después de un tiempo debido al proceso de carga. Este aumento en el nivel de voltaje se detecta y, si está por encima de un nivel de voltaje de corte bajo, el controlador volverá a conectar la batería a la carga para que la carga pueda utilizar la energía almacenada en la batería.

Los controladores de carga solar también brindan otras funciones esenciales, como seguridad contra sobrecargas, desconexión por bajo voltaje y bloqueo de corriente inversa.

Protección contra sobrecarga: Los controladores de carga tienen el papel esencial de protección contra sobrecarga. Si la corriente que fluye hacia su batería es mucho más alta de lo que el circuito puede manejar, su dispositivo puede sobrecargarse. Puede provocar un sobrecalentamiento o incluso explosiones. Los controladores de carga evitan que ocurra la sobrecarga. En sistemas más grandes, también es esencial una doble protección de seguridad con disyuntores o fusibles.

Desconexiones por bajo voltaje: Esto actúa como una desconexión automática de las cargas no críticas de la batería cuando el voltaje cae por debajo del umbral definido. Cuando esté encendido, se volverá a conectar inmediatamente a la batería. Va a evitar la descarga excesiva.

Bloquea el flujo de corrientes inversas: Los paneles solares envían la corriente a través de la batería en una sola dirección. Por la noche, los paneles pueden, por supuesto, transferir algunas de las cargas en orden inverso. Puede provocar una descarga menor de la batería. Los controles de carga evitan que esto ocurra sirviendo como válvula.

Tipos de controladores de carga:

Los siguientes son los dos controladores de carga más utilizados;

1. Controladores de carga de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)
2. Controladores de carga de modulación de ancho de pulso (PWM)

En el caso de los controladores de carga MPPT, el voltaje en el banco de baterías y el conjunto fotovoltaico es diferente. Este tipo de controlador de carga funciona en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico para entregar la máxima potencia posible disponible de la irradiación.

El tipo de controlador de carga hace posible que el voltaje del conjunto fotovoltaico sea mayor que el voltaje del banco de baterías conectado a nuestro sistema. La ventaja es que cuanto mayor sea el voltaje menor será la corriente para el mismo flujo de potencia. Por lo tanto, podemos usar el cable de calibre pequeño que reduce el costo del cable en el sistema.

Por otro lado, los controladores de carga de modulación de ancho de pulso (PWM) tienen un voltaje idéntico en la matriz fotovoltaica y el banco de baterías conectado al sistema.

Diversas funciones del controlador de carga:

Los diversos niveles de voltaje y corriente del controlador de carga se pueden definir de la siguiente manera;

1. Voltaje nominal del sistema:este voltaje representa el voltaje al que funcionan el controlador de carga y la batería en un sistema fotovoltaico solar.
2. Corriente de carga nominal:esto representa la corriente de carga máxima que debe manejar un controlador de carga.
3. Corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos:esto representa la corriente máxima del conjunto de elementos fotovoltaicos que el controlador de carga debería poder manejar. Es la corriente de cortocircuito de todo el conjunto fotovoltaico. Al diseñar, se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación en la corriente de cortocircuito determinada en condiciones no STC (condición de prueba estándar).
4. Puntos de ajuste del regulador de carga:la función del controlador de carga es cargar y descargar la batería, detecta el voltaje del terminal (es decir, estado de carga o comúnmente conocido como SOC) y decide desconectarlo de la carga para evitar el descarga profunda o desconectarlo de su fuente de matriz fotovoltaica para evitar la sobrecarga de la batería. Tal controlador tiene puntos establecidos sobre los cuales toma decisiones para conectar o desconectar la carga o la fuente de carga (es decir, el conjunto fotovoltaico).

1. Punto de ajuste de regulación de voltaje (VR):Esto representa el voltaje máximo al que se puede cargar una batería sin sobrecargarse. Si se alcanza este punto de referencia, el controlador desconectará el banco de baterías de la fuente FV o puede regular el suministro de corriente a las baterías.
2. Histéresis de regulación de voltaje (VRH):esto representa la diferencia entre el VR y el voltaje al que el controlador de carga volverá a conectar la batería a la fuente fotovoltaica para cargarla. Si esta diferencia es muy pequeña, el control será oscilatorio (conectar y volver a conectar con frecuencia), lo que eventualmente resultará en el deterioro del rendimiento y la vida útil de la batería. Pero tener una diferencia también podría generar una sobrecarga en cada ciclo. Entonces, se debe hacer un balance al declarar el VRH. El VRH también nos ayuda a comprender qué tan efectivo es el controlador de carga para cargar la batería.
3. Desconexión por bajo voltaje (LVD):esto representa el voltaje mínimo hasta el cual se permite la descarga de una batería sin entrar en la descarga profunda. Esto también se conoce como la profundidad de descarga (DOD) de una batería. Se recomienda encarecidamente evitar descargas por debajo de este nivel para evitar el deterioro de la vida útil y el rendimiento de la batería. El controlador de carga puede desconectar la batería de la carga si detecta el LVD y evita la descarga profunda de la batería.
4. Histéresis de desconexión por bajo voltaje (LVDH):esto representa la diferencia entre el LVD y el voltaje al que la batería se puede volver a conectar a la carga. No se mantenga demasiado pequeño, ya que esto puede resultar en conexiones y desconexiones frecuentes. Lo que puede reducir aún más la vida útil de la batería.

¿Cómo seleccionar un controlador de carga solar nominal adecuado?

Los siguientes dos ejemplos muestran cómo seleccionar un controlador de carga solar del tamaño adecuado para un panel solar y un sistema de matriz que tenga la clasificación de corriente nominal adecuada en amperios a la tensión nominal nominal y la carga en vatios dadas .

Ejemplo 1:

Tomemos ahora un ejemplo para comprender los parámetros anteriores, una sala de estar tiene las siguientes cargas de CC que tienen una clasificación de 24 V;

1. Tres lámparas de 20 W
2. Un ventilador de 25 W

Todas las cargas mencionadas anteriormente están alimentadas por dos módulos fotovoltaicos conectados en paralelo, cada módulo fotovoltaico tiene una corriente de punto de máxima potencia I_MP de 5 A y corriente de cortocircuito I_SC de 7 A. ¿Cuál será el voltaje nominal del sistema, la corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos y la corriente de carga nominal del controlador de carga?

Carga CC total =(N.º de lámparas × Vataje de cada lámpara) + (N.º de ventiladores × Vataje de cada ventilador)

Carga CC total =(3 × 20) + (1 × 25) =60 + 25 =85 W

El voltaje nominal del sistema del controlador de carga es el mismo que el voltaje nominal de la carga y el campo fotovoltaico (voltaje nominal del sistema del controlador de carga =24 V)

Corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos =2 × 7 (la corriente de cortocircuito de cada módulo fotovoltaico es de 7 A y están conectados en paralelo)

Corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos =14 A

Se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación de la corriente de cortocircuito determinada en condiciones no STC (condición de prueba estándar).

Considerando el factor de seguridad de 1,25, la corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos es 1,25 × 14 =17,5 A

Corriente de carga nominal =Carga CC total / Voltaje nominal del sistema =85/24

Corriente de carga nominal =3,5416 A

Por lo tanto, el controlador de carga debería poder manejar una corriente de alrededor de 3,5416 A en el lado de salida.

Ejemplo 2:

Tomemos otro ejemplo para practicarlo; un auditorio tiene las siguientes cargas de CC con una clasificación de 12 V;

1. Tres lámparas de 30 W
2. Un ventilador de 20 W

Todas las cargas mencionadas anteriormente están alimentadas por dos módulos fotovoltaicos conectados en paralelo, cada módulo fotovoltaico tiene una corriente de punto de máxima potencia I_MP de 3 A y corriente de cortocircuito I_SC de 5 A. ¿Cuál será el voltaje nominal del sistema, la corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos y la corriente de carga nominal del controlador de carga?

Carga CC total =(N.º de lámparas × Vataje de cada lámpara) + (N.º de ventiladores × Vataje de cada ventilador)

Carga CC total =(3 × 30) + (1 × 20) =90 + 20 =110 W

El voltaje nominal del sistema del controlador de carga es el mismo que el voltaje nominal de la carga y el conjunto fotovoltaico (voltaje nominal del sistema del controlador de carga =12 V)

Corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos =2 × 5 (la corriente de cortocircuito de cada módulo fotovoltaico es de 5 A y están conectados en paralelo)

Corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos =10 A

Se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación de la corriente de cortocircuito determinada en condiciones no STC (condición de prueba estándar).

Teniendo en cuenta el factor de seguridad de 1,25, la corriente nominal del conjunto de elementos fotovoltaicos es 1,25 × 10 A =12,5 A

Corriente de carga nominal =Carga CC total / Voltaje nominal del sistema =110 W / 12 V

Corriente de carga nominal =9,1666 A

Por lo tanto, el controlador de carga debería poder manejar una corriente de alrededor de 9,1666 A en el lado de salida.

Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT):

La carga conectada a un módulo fotovoltaico determina la potencia entregada por el módulo, observe la curva I-V y P-V que se muestra en la figura 3 a continuación.

Se puede observar en la figura anterior que en la condición de cortocircuito, es decir, en V =0, el módulo proporciona la corriente máxima conocida como corriente de cortocircuito I_SC . Pero si aumentamos gradualmente el voltaje a través de la carga variando la carga, la potencia entregada a la carga también aumenta.

Entonces, el aumento en el voltaje hace que la potencia aumente hasta cierto punto, el punto más allá del cual el aumento en el voltaje causa una disminución adicional en la potencia se llama Máximo Power Point (MPP). Entonces, la curva I-V de un módulo fotovoltaico tiene un punto que corresponde a la potencia máxima conocida como Maximum PowerPoint o en resumen MPP.

Se requiere que la carga conectada al módulo fotovoltaico funcione con un voltaje y una corriente que correspondan a este punto de máxima potencia para obtener la máxima potencia de los módulos fotovoltaicos. El punto de funcionamiento es el punto de intersección de las características I-V de los módulos fotovoltaicos con una carga.

Los fabricantes calificaron sus módulos fotovoltaicos para la salida de potencia máxima. Pero la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos no solo depende de la radiación solar disponible, sino también de la combinación de voltaje y corriente. Por ejemplo, durante el mediodía cuando el sol está alto, el módulo no entregará la energía si está en condición de circuito abierto o cortocircuito.

Entonces, hay un punto operativo en la curva I-V donde el producto de voltaje y corriente entregará la potencia máxima. Pero este punto máximo de funcionamiento cambia con el cambio en la intensidad de la radiación que incide sobre los módulos solares fotovoltaicos. Así, para obtener esa máxima potencia existen dispositivos electrónicos que harán que los módulos fotovoltaicos funcionen a la máxima potencia en todos los niveles de irradiancia a lo largo del día. Esta idea de operar el módulo fotovoltaico a su máxima potencia se denomina seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Prácticamente hay cambios en la curva I-V del módulo fotovoltaico debido al cambio en la intensidad de la radiación que cae sobre el módulo. Por lo tanto, no es posible mantener la PV operando en el MPP para una carga seleccionada. La radiación solar es menor alrededor de las 9 am y aumenta gradualmente hasta el mediodía. Este aumento en la intensidad de la radiación hará que la curva I-V del módulo cambie como se muestra en la figura 4 a continuación.

Esto da como resultado el cambio del punto de operación para una carga dada. Los puntos de operación para la 1 p. m., 11 a. m. y 9 a. m. se indican con A, B y C respectivamente. Pero los puntos máximos de operación para la 1 p. m., 11 a. m. y 9 a. m. se indican con A', B' y C' respectivamente.

Por lo tanto, si necesitamos obtener la máxima potencia del módulo fotovoltaico, los puntos de operación A, B y C deben acercarse a A', B' y C' respectivamente y esto lo hace un dispositivo MPPT. El dispositivo MPPT hace el trabajo de acercar el punto de operación al punto de máxima potencia a un nivel diferente de radiación solar.

Ayuda a extraer la máxima potencia disponible del módulo fotovoltaico bajo cualquier irradiancia y temperatura. Hace uso de un algoritmo MPPT y un circuito electrónico para hacer el trabajo. La idea se basa en el principio de hacer coincidir la impedancia entre el módulo fotovoltaico y la carga conectada, lo cual es esencial para transferir la máxima potencia.

Por lo tanto, cuando la impedancia de la fuente fotovoltaica y la carga coinciden, la potencia máxima se transfiere de la fuente fotovoltaica a la carga. Si la relación entre la tensión del módulo a máxima potencia y la corriente del módulo a máxima potencia coincide con la impedancia de la carga conectada, se produce la máxima transferencia de potencia.

Pero prácticamente no es posible tener una coincidencia de esta relación con la impedancia de la carga, por lo tanto, el dispositivo MPPT realiza esa operación de coincidencia de impedancia para entregar la máxima potencia disponible. irradiancia y temperatura. Los fabricantes combinan las funciones del controlador de carga y MPPT en un dispositivo que se conoce ampliamente como controlador de carga MPPT. Tanto MPPT como el controlador de carga son dos funciones diferentes e independientes, pero se usan ampliamente como un dispositivo para cumplir dos propósitos.

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Seguimiento solar y MPPT para maximizar la potencia de salida:

El seguimiento solar no es lo mismo que el seguimiento MPPT, es un seguimiento mecánico de un módulo fotovoltaico solar de tal manera que la incidencia de los rayos solares sobre los módulos es siempre perpendicular. El módulo debe orientarse mecánicamente hacia el sol para obtener la máxima potencia durante ese momento del día.

Si los módulos no son perpendiculares a los rayos del sol que caen sobre ellos, la mayor parte de la luz del sol se reflejaría en los módulos. El módulo solar produce la máxima potencia de salida para la luz solar dada cuando el ángulo de la luz y el módulo son perpendiculares entre sí (es decir, 90 ^o ) como se muestra en la figura 5.

Cuando el ángulo de incidencia de la luz es menor o mayor que 90 ^o como se muestra en la figura 5, producirá una potencia de salida inferior a la capacidad máxima de potencia de salida del módulo. Cuando la luz incide en un ángulo mayor o menor de 90 ^o una parte de la luz se refleja y la luz utilizada por el módulo es menor que la que cae sobre él.

Esto da como resultado una reducción de la potencia de salida generada por el módulo. Es por esta razón que debemos tener seguimiento solar mecánico para generar la máxima electricidad posible.

Especificaciones del controlador de carga MPPT:

Entrada de PV

Potencia de entrada máxima:Esto representa la potencia máxima que el controlador de carga MPPT puede manejar desde la matriz fotovoltaica conectada.

Voltaje máximo de circuito abierto:Esto representa el voltaje máximo de circuito abierto que puede manejar el controlador de carga MPPT.

Rango de voltaje de seguimiento MPPT:Esto representa el rango de nivel de voltaje que puede manejar el controlador de carga MPPT.

Salida de CC a la batería

Voltaje nominal de la batería:representa el voltaje al que funciona la batería en un sistema conectado.

Consigna de regulación de tensión (VR):Es el nivel máximo de tensión hasta el que podemos cargar una batería sin que se produzca la sobrecarga. Una vez que se alcanza este nivel, el controlador de carga desconectará la batería de la fuente fotovoltaica o regulará la corriente suministrada a la batería conectada.

Desconexión por baja tensión (LVD):Representa la tensión mínima hasta la cual se permite la descarga de la batería sin provocar la descarga profunda. También conocido como profundidad de descarga (DOD). Cuando el nivel de la batería alcanza el nivel DOD, el controlador de carga MPPT se desconecta para evitar la sobrecarga.

Corriente de carga máxima:representa la corriente máxima que un controlador de carga MPPT puede manejar desde la matriz fotovoltaica. Es una corriente de cortocircuito de matriz fotovoltaica. Durante el diseño, se utiliza un factor de seguridad de 1,25 debido a la variación en operaciones que no son STC.

Control de carga de CC

Voltaje nominal:Esto representa el voltaje de carga máximo del controlador de carga que debería poder manejar.

Corriente máxima:Esto representa la corriente de carga máxima del controlador de carga que debería poder manejar.

¿Cómo seleccionar el controlador de carga MPPT del tamaño adecuado?

Tomemos algunos ejemplos para comprender numéricamente las especificaciones mencionadas anteriormente.

Ejemplo 3:

Considere un conjunto fotovoltaico de 500 vatios que funciona a 24 V CC y tiene un banco de baterías de 12 V CC. Determinar la clasificación de un controlador de carga MPPT s para este sistema dado.

• Potencia del conjunto de energía solar fotovoltaica =500 W
• Voltaje de funcionamiento de la matriz solar fotovoltaica =24 V
• Tensión de funcionamiento de la batería =12 V

La potencia de entrada al controlador MPPT es de 500 W, la matriz fotovoltaica solar está conectada en el lado de entrada del controlador de carga MPPT y la batería está conectada en el lado de salida del Controlador de carga MPPT. Por lo tanto, la batería actúa como una carga para el sistema. Los datos especifican el voltaje de salida. Suponiendo una eficiencia del 100 %, podemos determinar la corriente de salida para su carga.

Potencia =Voltaje × Corriente

Actual =Potencia / Voltaje =500W / 12V =41,66 A

Por lo tanto, necesitaríamos un MPPT de 12 V, 41,66 A para el sistema anterior, podemos aumentar el valor actual en un 25 % teniendo en cuenta algunas condiciones que provocan que el panel produzca más energía. Por lo tanto, podemos tomarlo como 52 A. Por lo tanto, un controlador de carga MPPT de 12 V y 52 A sería adecuado para el sistema anterior. Tenga en cuenta que el controlador de carga MPPT debería poder manejar el voltaje de circuito abierto y el voltaje en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico conectado.

Tomemos otro ejemplo donde tenemos que diseñar un 140 W_P Sistema de energía solar para el hogar con un módulo fotovoltaico de 70 W que tiene un voltaje de circuito abierto de 20 V y un voltaje en el punto de máxima potencia de 16 V. El voltaje del banco de baterías es de 12 V. Determine una clasificación de controlador de carga MPPT adecuada para este hogar diseño solar.

Vamos a conectar el módulo fotovoltaico disponible en serie.

Por lo tanto, el voltaje de circuito abierto del sistema sería =2 × 20 =40 V

El voltaje en el punto de máxima potencia sería =2 × 16V =32 V

La potencia máxima del sistema sería =2 × 70W =140 W

La potencia de entrada al controlador de carga MPPT es de 140 W si asumimos una eficiencia del 100 %. Y el voltaje disponible de la batería a 12 V, entonces la corriente al paquete de baterías se puede determinar de la siguiente manera;

Potencia =Voltaje × Corriente

Actual =Potencia / Voltaje =140W / 12V =11,66 A

Por lo tanto, necesitaríamos un MPPT de 12 V, 11,66 A para el sistema anterior, podemos aumentar el valor actual en un 25 % considerando algunas condiciones que ocurren y hacen que el panel produzca más energía. Por lo tanto, podemos tomarlo como 15 A. Entonces, un controlador de carga MPPT de 12 V, 15 A sería adecuado para el sistema anterior.

Nuevamente, es importante tener en cuenta que el controlador de carga MPPT debe poder manejar el voltaje de circuito abierto y el voltaje en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico conectado.

¿Qué carga solar debo seleccionar? ¿PWM o MPPT?

Cuando se trata de decidir el tamaño del controlador, debe saber si está utilizando un controlador PWM o MPPT. ¿Sabes que una selección incorrecta de controladores de carga solar puede resultar en una pérdida de hasta el 50% de la energía del sistema solar?

Panel solar	Batería	Cargador solar
12V	12V	PWM o MPPT
24V	24V	PWM o MPPT
24V	12V	MPPT (Recomendado)

Los controladores de carga solar se miden en función de la corriente de su panel solar y el voltaje de su sistema solar. Por lo general, desea asegurarse de tener un controlador de carga que sea lo suficientemente grande como para acomodar la cantidad de energía y corriente producida por sus paneles.

Por lo general, los controladores de carga están presentes en 12, 24 y 48 voltios. Las clasificaciones de amperaje pueden variar de uno a 60 amperios y las clasificaciones de voltaje de seis a 60 voltios. Si aún no ha pesado su configuración o estimado sus requisitos de energía, le sugerimos que utilice la calculadora de paneles solares. Le permitirá escalar sus paneles solares y todos los demás componentes de su dispositivo.

Si su sistema solar era de 12 voltios y sus amperios eran de 14, necesitará un controlador de carga solar con al menos 14 amperios. Sin embargo, debe agregar un 25 % a los amperios mínimos que su controlador de cargador solar tendría a 17,5 amperios debido a consideraciones ambientales. But you will require a solar charger controller with a rating of 12 volts and 20 in this situation.

Here are few more details depending on the type of charge controller you have mounted on your device.

Battery Condition @ 25 °C (77 °F)	Nominal Battery Voltage
	12V	24V	48V
Battery during equalization charge	Over 15	Over 30	Over 60
Battery near full charge while charging	14.4 to 15.0	28.8 to 30.0	57.6 to 60.0
Battery near full discharge while charging	12.3 to 13.2	24.6 to 26.4	49.2 to 52.8
Battery fully charge with light load	12.4 to 12.7	24.8 to 25.4	49.6 to 50.8
Battery fully charged with heavy load	11.5 to 12.5	23.0 to 25.0	46.0 to 50
No charge of discharge for 6 hours – 100% charged	12.7	25.4	50.8
No charge of discharge for 6 hours – 80% charged	12.5	25	50
No charge of discharge for 6 hours – 60% charged	12.2	24.4	48.8
No charge of discharge for 6 hours – 40% charged	11.9	23.8	47.6
No charge of discharge for 6 hours – 20% charged	11.6	23.2	46.4
No charge or discharge for 6 hours – fully discharged	11.4	22.8	45.6
Battery near full discharge while discharging	10.2 to 11.2	20.4 to 22.4	40.8 to 448

FAQ

Do you need a controller for solar charges?

Typically, yes. No charge controller necessary for small 1 to 5-watt screens. If the panel sets 2 watts or less for every 50 hours of battery life, you usually don’t need a charge controller. It’s far above that.

What’s going to influence my decision-making when I pick a charge controller?

The following considerations should check out when purchasing a charge controller:

• The budget;
• The life of technology
• The temperature where the machine gets installed:specific charge controllers perform well in cooler climates.
• How much electricity is needed, and how many solar panels are available!
• The size, number, and type of batteries that you use on your device

Can you use more than one charge controller?

In cases where a single charge controller is not capable enough to handle the output of your solar panel array, you can use multiple charge controllers with one battery bank. Using an MPPT (Maximum Power Point Tracker) charge controller can be the safest way to connect the device as arrays have different maximum power points.

However, it is recommended to use the same form of the charge controller if you use more than one. Meaning, if you are using a single MPPT charge controller, all your solar charge controllers should be of MPPT type. Make sure that all of your controllers have the same battery setting input as well.

What is the upper voltage limit?

Both charge controllers have a maximum voltage limit. It applies to the highest voltage that controllers can manage safely. Make sure you know what the upper voltage limit of your controller is. Otherwise, you could end up burning off your solar charge controller or causing other safety hazards.

Common charge controller errors and mistakes

Due to all the various components of a solar installation, it can be possible to make an error in the installation process. Here are some widely made mistakes when it comes to solar charge controllers.

• Do not attach AC loads to the load controller. Only DC loads can connect to the output of the charge controller.
• You should mount the charge controller next to the battery as the battery voltage’s accurate calculation is an essential aspect of the solar charge controller’s functions.

Conclusión

If you are in an RV ( off-grid cabin), solar charge controllers are an integral part of your solar installation. Researching and weighing your choices before you make that investment helps mean choosing the right controller for you and your device and avoiding the hassle.