Итак что такое контроллер заряда и для чего он нужен. Контроллер заряда - это устройство, регулирующие поступление заряда с источников электроэнергии на аккумуляторы. Это одна из главных частей любой автономной электростанции.

Все функции контроллера направлены на увеличение срока эксплуатации аккумуляторных батарей (увеличения их ресурса и уменьшение износа), повышения эффективности процессов заряда и повышения эффективности использования получаемой от солнечных батарей или ветрогенератора энергии.

Основные функции защита от перезаряда и защита от глубокого разряда аккумуляторов.

Сейчас в основном используют контроллеры трёх типов: ON-OFF (включение и выключение), ШИМ (PWM Pulse-width modulation) - широтно-импульсная модуляция и МРРТ (Maximum Power Point Tracking) - поиск точки максимальной мощности.

ON-OFF:

Иногда, особенно при использовании контроллера для ветрогенератороа, попадаются и простые ON-OFF (Вкл – Выкл) контроллеры, где управление происходит посредством включения и выключении транзисторов или в худшем случае простыми реле, это плохой вариант, да в них есть защита от перезаряда аккумулятора но в них не регулируется зарядный ток и не регулируется напряжение заряда, что может привести к существенному уменьшению срока службы аккумуляторов. Всё что могут делать контроллеры данного типа это – включать заряд напрямую на аккумулятор и при достижении установленной величины заряда аккумулятора отключать заряд, а в случае применения с ветрогенератором переключать ветрогенератор на разгрузочные сопротивления. Поэтому, контроллеры данного типа лучше (по возможности) избегать, хотя они самые дешевые.

PWM:

Контроллер с системой ШИМ - так как напряжение, выдаваемое солнечной панелью, больше чем надо для заряда аккумулятора, ШИМ контроллер при помощи регулировки длинны и частоты импульса , преобразовывает и понижает напряжение исходящие от солнечной батареи до нужного значения и поддерживает его, при этом таким же образом изменяя и понижая ток заряда в зависимости от режима заряда. При этом максимальный ток заряда, не может превысить номинальный ток солнечных батарей.

Например для системы на 12 вольт ,рабочее напряжение 100 ватной панели равно 18 вольт а ток 5,55 ампер, ШИМ контроллер, для заряда 12-ти вольтового аккумулятора, должен понизить напряжение до 11 или 14 вольт (в зависимости от степени заряженности аккумулятора) при этом оставшиеся 4 - 7 вольт вообще не используются, то есть от 100 ватной панели используя ШИМ регулятор вы получите только 60-75 ватт, вы теряете и не используете 25-30% от выдаваемой мощности панели, и это происходит у абсолютно всех ШИМ регуляторов. Чтобы избежать потери в 25-30% создали регулятор с технологией MPPT .

MPPT:

MPPT контроллер, как и PWM (ШИМ) постоянно отслеживает, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании этого определяет, какой ток и напряжение должно подаваться на заряд аккумуляторов (как и ШИМ), но с напряжением он поступает по-другому.

MPPT контроллер не ограничивает входное напряжение от солнечных панелей, а наоборот забирает максимально доступное и преобразовывает его в дополнительную мощность заряда (повышая при этом ток заряда на 15-30%), в результате используя все 99% от номинальной мощности солнечных батарей.

Тот же самый пример, система на 12 вольт , солнечная батарея на 100 ватт, рабочее напряжение 100 ватной панели равно 18 вольт , ток 5.55 ампер, MPPT контроллер понизит напряжение до нужных 12-ти вольт но при этом повысит ток заряда до 8,3 ампер, это обеспечит использование всей вырабатываемой мощности солнечной батареи (8.3 ампера умножаем на 12 вольт получим 99 ватт) что и повысит эффективность заряда по сравнению с ШИМ на 25-30%.

Конечно, в процессе заряда ток и напряжение будет изменяться, но принцип использования всей мощности солнечной батареи останется на всём протяжении процесса заряда, также приятно удивит прирост мощности в прохладные солнечные дни, когда мощность панели может возрасти на 10-15% из за низких температур.

МРРТ контроллер имеет ещё одно огромное преимущество , так как входное рабочее напряжение у MPPT контроллеров 150-250 вольт (а выходное на выбор: 12,24,48 вольт) ,то вы можете использовать практически любые из существующих солнечных батарей, а при их установке подключить их последовательно, что уменьшит сечение и количество используемых проводов.

Выбор контроллера может зависит от выбора солнечных батарей и наличия свободного места. При не большой мощности модулей до 300 Вт подойдет ШИМ контроллер, а потери мощности можно компенсировать, добавив ещё немного солнечных батарей. Но если у вас нету места ,допустим кемпер или лодка и вам надо выжать максимум из солнечных батарей, тогда вас выручит только MPPT контроллер.

При выборе панелей с большим напряжением, (они намного дешевле), тоже поможет только MPPT контроллер.

Так же при больших мощностях, когда токи заряда достигают 50 – 80 и больше ампер, целесообразнее применять МРРТ контроллер, а разница в цене будет компенсирована уменьшением количества проводов и значительным увеличением получаемой мощности.

К примеру: есть система на 24 вольта, 6 солнечных батарей с номинальной мощностью 250 ватт, рабочим напряжением 36 вольт и током 6,94А,их суммарная мощность равна 1500 ватт, так вот если использовать ШИМ контроллер то мы получим средний ток заряда = 6,94 умноженное на 24В и умноженное на 6 штук - 1000 ватт (или 41 ампер будет максимальный ток заряда) а остальные 500ватт ! вы и не сможете использовать с ШИМ контроллером никак, при этом все панели придется соединять параллельно, на что уйдет много дорогого провода большого сечения. А вот MPPT контроллер использует все 1500 ватт ,при этом максимальный ток заряда будет 62 ампера, а количество проводки уменьшится в 4 раза и сечение провода от солнечных батарей тоже уменьшится, так как вам нужен провод выдерживающий 7 ампер а не 40 ,а ток же и потерь в проводах будет меньше.

Именно из за неправильного выбора контроллера и ползут разные слухи, такие как: вот у меня сосед за дорого и от хорошей фирмы поставил солнечных батарей на 4 кВ, гору аккумуляторов, инверторов и ничего они у него не вырабатывают и ему всё время не хватает, хотя солидная фирма всё рассчитала.
Нет на самом деле они всё вырабатывают, но благодаря PWM контролеру вместо 24 квч за день , он получает 14 квч,а цена вопроса всего 150-200 евро и всё будет работать по максимуму.
Просто я сам лично ходил по выставкам в Латвии 2009 – 2013 и спрашивал все фирмы, присутствующие там, про MPPT контроллеры заряда, так никто даже не знал что это такое, а расчёты средней вырабатываемой мощности всей системы они делают исходя из полной номинальной мощности панелей. Так и хочется сказать: ну ребята, отнимите хотя бы 30% на потери при использовании PWM контроллера.

Итог: если хотите эффективную систему берите MPPT, если хотите сэкономить берите PWM но сразу отнимите 30% от номинальной мощности солнечных батарей, а для ветрогенераторов всё вышесказанное тоже годно, единственное что прирост мощности при использовании MPPT контроллера для ветрогенератора может достигнуть 40%, но MPPT контроллеры для ветрогенераторов очень, очень дорогие.