Comment calculer la bonne taille de contrôleur de charge solaire ?

Qu'est-ce que le contrôleur de charge solaire ? Types, dimensionnement et sélection des contrôleurs de charge PWM et MPPT

Les contrôleurs de charge solaire sont un élément essentiel de toute installation solaire. Ils sécurisent les composants de stockage de votre batterie et garantissent un fonctionnement fluide et fiable tout au long de la durée de vie de votre appareil. Dans l'article suivant, nous discuterons d'une introduction aux convertisseurs de puissance DC-DC, aux contrôleurs de charge et au MPPT dans un système solaire photovoltaïque .

Que sont les contrôleurs de charge solaire ?

Le régulateur de charge de votre installation solaire est présent entre la source d'énergie (panneaux solaires) et le local de stockage (batteries). Les contrôleurs de charge empêchent vos batteries d'être surchargées en limitant leur volume et leur intensité de charge. Ils évitent souvent que la batterie ne s'épuise en éteignant l'appareil si la puissance de stockage chute en dessous de 50 % de sa capacité. Les batteries se chargent au bon niveau de tension. Cela aide à protéger la durée de vie et la santé des batteries.

Convertisseurs CC-CC :

Les convertisseurs CC-CC sont largement utilisés pour convertir une tension CC non régulée ou non contrôlée en un niveau de tension CC régulé ou contrôlé, comme illustré à la figure 1.

Autre que la tension non contrôlée à la tension contrôlée ces convertisseurs convertir la tension d'un niveau à un autre niveau (haut ou bas). Par exemple, nous avons un système photovoltaïque qui produit une tension de sortie de 24 V cc, mais la sortie CA de l'onduleur doit être de 230 V. Nous avons donc besoin d'une tension d'entrée CC plus élevée à l'entrée de l'onduleur.

Ainsi, pour obtenir cela, nous connectons un convertisseur continu-continu entre le générateur photovoltaïque et l'onduleur. Ces convertisseurs dc-dc jouent un rôle très important dans notre système solaire photovoltaïque. Ils sont utilisés comme contrôleurs de charge, trackers de point de puissance maximale et agissent comme une interface avec une source PV pour différents types de charges. Leur application comprend également la régulation du bus d'alimentation, l'amplification du courant et l'isolation du bruit.

Dans le convertisseur CC-CC, les côtés entrée et sortie ont un flux CC. Il est possible de déterminer la puissance CC d'entrée si nous connaissons la tension et le courant d'entrée, de même, nous pouvons déterminer la puissance de sortie si nous connaissons la tension et le courant de sortie. Une fois que nous connaissons la puissance d'entrée et de sortie, l'efficacité du convertisseur de puissance peut être facilement déterminée.

Prenons un exemple de convertisseur DC-DC où une batterie de 50 V est connectée, fournissant un courant d'entrée de 8 A. A la sortie du convertisseur la mesure de tension indique une tension de 100 V et la mesure du courant indique un courant de 3,6 A. Déterminez la puissance d'entrée et de sortie, la perte de puissance dans le convertisseur et l'efficacité du convertisseur.

• Tension d'entrée =50 V
• Courant d'entrée =8 A
• Tension de sortie =100 V
• Courant de sortie =3,6 A

Ainsi, la puissance d'entrée =la tension d'entrée × le courant d'entrée

Puissance d'entrée =50 × 8 =400 W

De même, la puissance de sortie peut être déterminée comme suit ;

Puissance de sortie =Tension de sortie × Courant de sortie

Puissance de sortie =100 × 3,6 =360 W

La perte de puissance dans le convertisseur peut être déterminée comme suit ;

Perte de puissance =Puissance d'entrée - Puissance de sortie

Perte de puissance =400 – 360 =40W

L'efficacité du convertisseur est déterminée comme suit ;

Efficacité % =(puissance de sortie/puissance d'entrée) × 100

% d'efficacité =(360/400) × 100 =90 %

Fonctionnement et fonction des contrôleurs de charge :

En termes simples, vous pouvez considérer un contrôleur de charge solaire comme un régulateur normal qui prolonge la durée de vie des batteries solaires. Dans la plupart des contrôleurs de charge solaire, le courant passe à travers un semi-conducteur qui sert de vanne pour réguler le courant.

Les contrôleurs de charge empêchent souvent les batteries d'être surchargées en réduisant le débit de la batterie pour dépasser une tension spécifique. La surcharge des batteries peut être particulièrement nocive pour la batterie elle-même, c'est pourquoi les contrôleurs de charge sont particulièrement critiques.

C'est le contrôleur qui aide à contrôler le flux de charge depuis et vers la batterie. Il maintient la longue durée de vie et les performances de la batterie en empêchant la décharge profonde et la surcharge de la batterie. Lorsqu'un module PV est connecté à une batterie via un contrôleur de charge, le contrôleur de charge déconnecte le PV de la batterie pour éviter une surcharge.

De même, lorsqu'une batterie est connectée à une charge via un contrôleur de charge, le contrôleur déconnecte la charge de la batterie s'il détecte une décharge excessive. Une telle capacité du contrôleur de charge contribue à prolonger la durée de vie et les performances de la batterie.

La surcharge et la décharge profonde de la batterie sont détectées en mesurant le niveau de tension de la batterie connectée. En cas de surcharge, la tension de la batterie augmente au-dessus d'un certain niveau de tension, de même qu'en cas de décharge profonde, la tension de la batterie diminue en dessous d'un certain niveau de tension.

Le contrôleur de charge peut déconnecter la batterie dans les deux conditions mentionnées ci-dessus. Le contrôleur de charge reconnecte également la batterie lorsque le niveau de tension a atteint le niveau de fonctionnement normal.

En raison d'une surcharge, le niveau de tension de la batterie atteint un niveau élevé et le contrôleur de charge déconnecte la batterie du module PV (ou de la source de charge CC), mais lorsque le niveau de tension chute en raison de l'utilisation de la batterie par la charge, le contrôleur de charge détecte cette chute de tension et reconnecte le module PV (ou la source CC de charge) pour charger la batterie.

Une telle chose similaire peut également être observée en cas de décharge profonde lorsque la batterie est coupée (de la charge) en raison d'une chute de tension en dessous d'un certain niveau. Maintenant, si la batterie est sous-chargée, le niveau de tension aux bornes augmentera après un certain temps en raison du processus de charge. Cette augmentation du niveau de tension est détectée et si elle est supérieure à un niveau de tension de coupure bas, le contrôleur reconnectera la batterie à la charge afin que la charge puisse utiliser l'énergie stockée dans la batterie.

Les contrôleurs de charge solaire offrent également plusieurs autres fonctionnalités essentielles, notamment la sécurité contre les surcharges, la déconnexion basse tension et le blocage du courant inverse.

Protection contre les surcharges : Les régulateurs de charge ont le rôle essentiel de protection contre les surcharges. Si le courant circulant dans votre batterie est bien supérieur à ce que le circuit peut supporter, votre appareil peut surcharger. Cela peut entraîner une surchauffe ou même des explosions. Les contrôleurs de charge évitent que la surcharge ne se produise. Dans les systèmes plus importants, une double protection de sécurité avec des disjoncteurs ou des fusibles est également essentielle.

Déconnexions basse tension : Cela agit comme une déconnexion automatique des charges non critiques de la batterie lorsque la tension chute en dessous du seuil défini. Lorsqu'il est alimenté, il se reconnectera immédiatement à la batterie. Cela évitera les décharges excessives.

Bloque le flux des courants inverses : Les panneaux solaires envoient le courant à travers la batterie dans une seule direction. La nuit, les panneaux peuvent, bien sûr, transférer une partie des charges dans l'ordre inverse. Cela peut déclencher une décharge mineure de la batterie. Les commandes de charge évitent que cela ne se produise en servant de vanne.

Types de contrôleurs de charge :

Ce qui suit sont les deux contrôleurs de charge largement utilisés ;

1. Contrôleurs de charge MPPT (Maximum Power Point Tracking)
2. Contrôleurs de charge à modulation de largeur d'impulsion (PWM)

Dans le cas des contrôleurs de charge MPPT, la tension aux bornes du banc de batteries et du générateur photovoltaïque est différente. Ce type de contrôleur de charge fonctionne au point de puissance maximale du générateur photovoltaïque pour fournir la puissance maximale possible disponible à partir de l'irradiance.

Le type de contrôleurs de charge permet d'avoir une tension de générateur photovoltaïque supérieure à la tension du banc de batteries connecté à notre système. L'avantage est que plus la tension est élevée, moins le courant sera élevé pour le même flux de puissance. Ainsi, nous pouvons utiliser le fil de petit calibre qui réduit le coût du fil dans le système.

D'autre part, les contrôleurs de charge à modulation de largeur d'impulsion (PWM) ont une tension identique sur le générateur photovoltaïque et le banc de batteries connecté au système.

Diverses fonctionnalités du contrôleur de charge :

Les différents niveaux de tension et de courant du contrôleur de charge peuvent être définis comme suit ;

1. Tension nominale du système :cette tension représente la tension à laquelle le contrôleur de charge et la batterie fonctionnent dans un système solaire photovoltaïque.
2. Courant de charge nominal :cela représente le courant de charge maximal qu'un contrôleur de charge doit gérer.
3. Courant nominal du générateur PV :cela représente le courant maximal du générateur PV que le contrôleur de charge doit être capable de gérer. C'est le courant de court-circuit de l'ensemble du générateur photovoltaïque. Lors de la conception, un facteur de sécurité de 1,25 est pris en compte pour la variation du courant de court-circuit déterminé dans des conditions non STC (condition de test standard).
4. Points de consigne du régulateur de charge :la fonction du contrôleur de charge est de charger et de décharger la batterie, il détecte la tension aux bornes (c'est-à-dire l'état de charge ou communément appelé SOC) et décide soit de le déconnecter de la charge pour éviter le décharge profonde ou de le déconnecter de sa source de générateur PV pour éviter la surcharge de la batterie. Un tel contrôleur a des points de consigne sur lesquels il prend des décisions pour connecter ou déconnecter la charge ou la source de charge (c'est-à-dire le générateur photovoltaïque).

1. Consigne de régulation de tension (VR) :cela représente la tension maximale jusqu'à laquelle une batterie peut être chargée sans être surchargée. Si ce point de consigne est atteint, le contrôleur déconnectera le groupe de batteries de la source PV ou il pourra réguler l'alimentation en courant des batteries.
2. Hystérésis de régulation de tension (VRH) :cela représente la différence entre le VR et la tension à laquelle le contrôleur de charge reconnectera la batterie à la source PV pour la recharge. Si cette différence est très faible, le contrôle sera oscillatoire (connexion et reconnexion fréquentes), ce qui finira par entraîner une détérioration des performances et de la durée de vie de la batterie. Mais avoir une différence peut également entraîner une surcharge à chaque cycle. Donc, un équilibre doit être fait tout en indiquant le VRH. Le VRH nous aide également à comprendre l'efficacité du contrôleur de charge pour charger la batterie.
3. Déconnexion basse tension (LVD) :cela représente la tension minimale jusqu'à laquelle la décharge d'une batterie est autorisée sans entrer dans la décharge profonde. Ceci est également connu sous le nom de profondeur de décharge (DOD) d'une batterie. Il est fortement recommandé d'éviter une décharge en dessous de ce niveau pour éviter la détérioration de la durée de vie et des performances de la batterie. Le contrôleur de charge peut déconnecter la batterie de la charge s'il détecte le LVD et évite la décharge profonde de la batterie.
4. Hystérésis de déconnexion basse tension (LVDH) :cela représente la différence entre le LVD et la tension à laquelle la batterie peut être reconnectée à la charge. Il n'est pas maintenu trop petit, car cela peut entraîner des connexions et des déconnexions fréquentes. Ce qui peut encore réduire la durée de vie de la batterie.

Comment sélectionner un contrôleur de charge solaire correctement évalué ?

Les deux exemples suivants montrent comment sélectionner un contrôleur de charge solaire de la bonne taille pour un système de panneaux et de panneaux solaires ayant le courant nominal approprié en ampères à une tension nominale nominale donnée et une charge en watts .

Exemple 1 :

Prenons maintenant un exemple pour comprendre les paramètres ci-dessus, un salon a les charges CC suivantes qui sont évaluées à 24 V ;

1. Trois lampes de 20 W
2. Un ventilateur de 25 W

Toutes les charges mentionnées ci-dessus sont alimentées par deux modules PV connectés en parallèle, chaque module PV a un courant de point de puissance maximal I_MP de 5 A et courant de court-circuit I_SC de 7 A. Quels seront la tension nominale du système, le courant nominal du générateur photovoltaïque et le courant de charge nominal du contrôleur de charge ?

Charge CC totale =(Nombre de lampes × Puissance de chaque lampe) + (Nombre de ventilateurs × Puissance de chaque ventilateur)

Charge CC totale =(3 × 20) + (1 × 25) =60 + 25 =85 W

La tension nominale du système du régulateur de charge est la même que la tension nominale de la charge et du générateur photovoltaïque (Tension nominale du système du régulateur de charge =24 V)

Courant nominal du générateur photovoltaïque =2 × 7 (le courant de court-circuit de chaque module photovoltaïque est de 7 A et sont connectés en parallèle)

Courant nominal du générateur photovoltaïque =14 A

Un facteur de sécurité de 1,25 est pris en compte pour la variation du courant de court-circuit déterminé dans des conditions non STC (condition d'essai standard).

Compte tenu du facteur de sécurité de 1,25, le courant nominal du générateur photovoltaïque est de 1,25 × 14 =17,5 A

Courant de charge nominal =Charge CC totale / Tension nominale du système = 85 / 24

Courant de charge nominal =3,5416 A

Ainsi, le contrôleur de charge devrait être capable de gérer un courant d'environ 3,5416 A côté sortie.

Exemple 2 :

Prenons un autre exemple pour le mettre en pratique ; un auditorium a les charges CC suivantes qui sont évaluées à 12 V ;

1. Trois lampes de 30 W
2. Un ventilateur de 20 W

Toutes les charges mentionnées ci-dessus sont alimentées par deux modules PV connectés en parallèle, chaque module PV a un courant de point de puissance maximal I_MP de 3 A et courant de court-circuit I_SC de 5 A. Quelle sera la tension nominale du système, le courant nominal du générateur photovoltaïque et le courant de charge nominal du contrôleur de charge ?

Charge CC totale =(Nombre de lampes × Puissance de chaque lampe) + (Nombre de ventilateurs × Puissance de chaque ventilateur)

Charge CC totale =(3 × 30) + (1 × 20) =90 + 20 =110 W

La tension nominale du système du régulateur de charge est la même que la tension nominale de la charge et du générateur photovoltaïque (Tension nominale du système du régulateur de charge =12 V)

Courant nominal du générateur photovoltaïque =2 × 5 (le courant de court-circuit de chaque module photovoltaïque est de 5 A et sont connectés en parallèle)

Courant nominal du générateur photovoltaïque =10 A

Un facteur de sécurité de 1,25 est pris en compte pour la variation du courant de court-circuit déterminé dans des conditions non STC (condition d'essai standard).

Compte tenu du facteur de sécurité de 1,25, le courant nominal du générateur photovoltaïque est de 1,25 × 10 A =12,5 A

Courant de charge nominal =Charge CC totale / Tension nominale du système =110 W / 12 V

Courant de charge nominal =9,1666 A

Ainsi, le contrôleur de charge devrait être capable de gérer un courant d'environ 9,1666 A côté sortie.

Suivi du point de puissance maximal (MPPT) :

La charge connectée à un module PV détermine la puissance délivrée par le module, jetez un œil à la courbe I-V et P-V illustrée à la figure 3 ci-dessous.

On peut observer à partir de la figure ci-dessus qu'à la condition de court-circuit, c'est-à-dire qu'à V =0, le courant maximal est délivré par le module appelé courant de court-circuit I_SC . Mais si nous augmentons progressivement la tension aux bornes de la charge en faisant varier la charge, la puissance délivrée à la charge augmente également.

Ainsi, l'augmentation de la tension entraîne une augmentation de la puissance jusqu'à un certain point, le point au-delà duquel l'augmentation de la tension entraîne une diminution supplémentaire de la puissance est appelé Maximum Point d'alimentation (MPP). Ainsi, la courbe I-V d'un module PV a un point qui correspond à la puissance maximale connue sous le nom de Maximum PowerPoint ou en abrégé MPP.

Il est nécessaire que la charge connectée au module PV fonctionne à une tension et un courant qui correspondent à ce point de puissance maximale pour obtenir la puissance maximale des modules PV. Le point de fonctionnement est le point d'intersection des caractéristiques I-V des modules PV à une charge.

Les fabricants ont évalué leurs modules photovoltaïques en fonction de la puissance de sortie maximale. Mais la puissance de sortie des modules PV dépend non seulement de l'irradiance solaire disponible, mais également de la combinaison de la tension et du courant. Par exemple, à midi, lorsque le soleil est haut, le module ne fournira pas d'énergie s'il est en circuit ouvert ou en court-circuit.

Ainsi, il existe un point de fonctionnement sur la courbe I-V où le produit de la tension et du courant fournira la puissance maximale. Mais ce point de fonctionnement maximal change avec la variation de l'intensité du rayonnement tombant sur les modules solaires PV. Ainsi, pour obtenir cette puissance maximale, il existe des dispositifs électroniques qui garantiront que les modules PV fonctionneront à la puissance maximale à tous les niveaux d'éclairement tout au long de la journée. Cette idée de faire fonctionner le module PV à sa puissance maximale s'appelle Maximum Power Point Tracking (MPPT).

Dans la pratique, il y a des changements dans la courbe I-V du module PV en raison du changement de l'intensité du rayonnement tombant sur le module. Ainsi, il n'est pas possible de maintenir le PV exploité au MPP pour une charge choisie. Le rayonnement solaire est moindre vers 9 heures du matin et il augmente progressivement jusqu'à midi. Cette augmentation de l'intensité du rayonnement entraînera une modification de la courbe I-V du module, comme illustré à la figure 4 ci-dessous.

Cela entraîne le changement du point de fonctionnement pour une charge donnée. Les points de fonctionnement pour 13 h, 11 h et 9 h sont désignés respectivement par A, B et C. Mais les points de fonctionnement maximaux pour 13 h, 11 h et 9 h sont respectivement notés A', B' et C'.

Ainsi, si nous devons obtenir la puissance maximale du module PV, les points de fonctionnement A, B et C doivent être rapprochés respectivement de A', B' et C' et cela est fait par un appareil MPPT. Le dispositif MPPT permet de rapprocher le point de fonctionnement du point de puissance maximale à un niveau de rayonnement solaire différent.

Il aide à extraire la puissance maximale disponible du module PV sous n'importe quelle irradiance et température. Il utilise un algorithme MPPT et un circuit électronique pour faire le travail. L'idée est basée sur le principe de l'adaptation de l'impédance entre le module PV et la charge connectée qui est essentielle pour transférer la puissance maximale.

Ainsi, lorsque l'impédance de la source PV et de la charge correspond, la puissance maximale est transférée de la source PV à la charge. Si le rapport entre la tension du module à la puissance maximale et le courant du module à la puissance maximale correspond à l'impédance de la charge connectée, le transfert de puissance maximal a lieu.

Mais pratiquement il n'est pas possible d'avoir une adaptation de ce rapport à l'impédance de la charge, donc le dispositif MPPT fait cette opération d'adaptation d'impédance pour délivrer la puissance maximale à disponible l'éclairement et la température. Les fabricants combinent les fonctions du contrôleur de charge et du MPPT dans un seul appareil largement connu sous le nom de contrôleur de charge MPPT. MPPT et le contrôleur de charge sont deux fonctions différentes et indépendantes, mais sont largement utilisés comme un seul appareil pour servir deux objectifs.

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Sun-tracking et MPPT pour maximiser la puissance de sortie :

Le suivi du soleil n'est pas le même que le suivi MPPT, c'est un suivi mécanique d'un module solaire PV de telle manière que l'incidence du rayon solaire sur les modules est toujours perpendiculaire. Le module doit mécaniquement faire face au soleil pour obtenir une puissance maximale à cette heure de la journée.

Si les modules ne sont pas perpendiculaires aux rayons du soleil qui tombent dessus, la majeure partie de la lumière du soleil serait réfléchie par les modules. Le module solaire produit une puissance de sortie maximale pour un ensoleillement donné lorsque l'angle de la lumière et le module sont perpendiculaires l'un à l'autre (c'est-à-dire 90 ^o ) comme illustré à la figure 5.

Lorsque l'angle de l'incidence de la lumière est inférieur ou supérieur à 90 ^o comme le montre la figure 5, il produira une puissance de sortie inférieure à la capacité de puissance de sortie maximale du module. Lorsque la lumière tombe sur un angle supérieur ou inférieur à 90 ^o une partie de la lumière est réfléchie et la lumière utilisée par le module est inférieure à la lumière qui tombe dessus.

Cela se traduit par une réduction de la puissance de sortie générée par le module. C'est pour cette raison que nous devons avoir un suivi mécanique du soleil pour générer le maximum d'électricité possible.

Spécifications du contrôleur de charge MPPT :

Entrée PV

Puissance d'entrée maximale :cela représente la puissance maximale que le contrôleur de charge MPPT peut gérer à partir du générateur photovoltaïque connecté.

Tension maximale en circuit ouvert :cela représente la tension maximale en circuit ouvert que le contrôleur de charge MPPT peut gérer.

Plage de tension de suivi MPPT :cela représente la plage de niveau de tension que le contrôleur de charge MPPT peut gérer.

Sortie CC vers la batterie

Tension nominale de la batterie :cela représente la tension à laquelle la batterie fonctionne dans un système connecté.

Conseil de régulation de tension (VR) :C'est le niveau de tension maximum jusqu'auquel on peut charger une batterie sans provoquer de surcharge. Une fois ce niveau atteint, le contrôleur de charge déconnectera la batterie de la source PV ou régulera le courant délivré à la batterie connectée.

Déconnexion basse tension (LVD) :Elle représente la tension minimale jusqu'à laquelle la décharge de la batterie est autorisée sans provoquer de décharge profonde. Aussi connu sous le nom de profondeur de décharge (DOD). Lorsque le niveau de la batterie atteint le niveau DOD, le contrôleur de charge MPPT se déconnecte pour éviter la surcharge.

Courant de charge maximal :il représente le courant maximal qu'un contrôleur de charge MPPT peut gérer à partir du générateur photovoltaïque. Il s'agit d'un courant de court-circuit de générateur photovoltaïque. Lors de la conception, un facteur de sécurité de 1,25 est utilisé en raison de la variation des opérations non STC.

Contrôle de la charge CC

Tension nominale :cela représente la tension de charge maximale du contrôleur de charge qu'il doit être capable de gérer.

Courant maximal :cela représente le courant de charge maximal du contrôleur de charge qu'il doit être capable de gérer.

Comment sélectionner le contrôleur de charge MPPT de la bonne taille ?

Prenons quelques exemples pour comprendre numériquement les spécifications mentionnées ci-dessus.

Exemple 3 :

Imaginez un générateur photovoltaïque de 500 watts fonctionnant à 24 V CC et doté d'un groupe de batteries de 12 V CC. Déterminer une cote de contrôleur de charge MPPT s pour ce système donné.

• Puissance du générateur solaire photovoltaïque =500 W
• Tension de fonctionnement du générateur solaire photovoltaïque =24 V
• Tension de fonctionnement de la batterie =12 V

La puissance d'entrée du contrôleur MPPT est de 500 W, le générateur solaire photovoltaïque est connecté du côté entrée du contrôleur de charge MPPT et la batterie est connectée du côté sortie du Contrôleur de charge MPPT. Ainsi, la batterie agit comme une charge pour le système. Les données spécifient la tension de sortie. En supposant une efficacité de 100 %, nous pouvons déterminer le courant de sortie pour sa charge.

Puissance =Tension × Courant

Actuel =Puissance / Tension =500W / 12V =41,66 A

Ainsi, nous aurions besoin d'un MPPT de 12 V, 41,66 A pour le système ci-dessus, nous pouvons augmenter la valeur actuelle de 25 % compte tenu de certaines conditions qui se produisent, ce qui fait que le panneau produit plus Puissance. Ainsi, nous pouvons le prendre comme 52 A. Ainsi, un contrôleur de charge MPPT 12 V, 52 A conviendrait au système ci-dessus. Notez que le contrôleur de charge MPPT doit être capable de gérer la tension en circuit ouvert et la tension au point de puissance maximale du générateur photovoltaïque connecté.

Prenons un autre exemple où nous devons concevoir un 140 W_P Système solaire domestique avec un module PV de 70 W ayant une tension en circuit ouvert de 20 V et une tension au point de puissance maximale de 16 V. La tension du banc de batteries est de 12 V. Déterminer une puissance de contrôleur de charge MPPT appropriée pour cette maison conception solaire.

Connectons le module PV disponible en série.

Ainsi, la tension en circuit ouvert du système deviendrait =2 × 20 =40 V

La tension au point de puissance maximale serait =2 × 16 V =32 V

La puissance de crête du système serait =2 × 70W =140 W

La puissance d'entrée du contrôleur de charge MPPT est de 140 W si nous supposons une efficacité de 100 %. Et la tension de batterie disponible à 12 V, puis le courant vers le bloc-batterie peut être déterminé comme suit ;

Puissance =Tension × Courant

Actuel =Puissance / Tension =140W / 12V =11,66 A

Ainsi, nous aurions besoin d'un MPPT de 12 V, 11,66 A pour le système ci-dessus, nous pouvons augmenter la valeur du courant de 25 % en tenant compte de certaines conditions qui se produisent, ce qui amène le panneau à produire plus de puissance. Ainsi, nous pouvons le prendre comme 15 A. Ainsi, un contrôleur de charge MPPT de 12 V, 15 A conviendrait pour le système ci-dessus.

Encore une fois, il est important de noter que le contrôleur de charge MPPT doit être capable de gérer la tension en circuit ouvert et la tension au point de puissance maximale du générateur photovoltaïque connecté.

Quelle charge solaire dois-je sélectionner ? PWM ou MPPT ?

Lorsqu'il s'agit de décider de la taille du contrôleur, vous devez savoir si vous utilisez un contrôleur PWM ou MPPT. Savez-vous qu'une sélection incorrecte de contrôleurs de charge solaire peut entraîner une perte allant jusqu'à 50 % de l'énergie du système solaire ?

Panneau solaire	Batterie	Chargeur solaire
12V	12V	PWM ou MPPT
24V	24V	PWM ou MPPT
24V	12V	MPPT (recommandé)

Les contrôleurs de charge solaire sont mesurés en fonction du courant de votre panneau solaire et de la tension de votre système solaire. Habituellement, vous voulez vous assurer que vous disposez d'un contrôleur de charge suffisamment grand pour supporter la quantité d'énergie et de courant produite par vos panneaux.

Généralement, les contrôleurs de charge sont présents en 12, 24 et 48 volts. Les intensités nominales peuvent varier de 1 à 60 ampères et les tensions nominales de 6 à 60 volts. Si vous n'avez pas encore pesé votre configuration ou estimé vos besoins énergétiques, nous vous suggérons d'utiliser le calculateur de panneaux solaires. Il vous permettra de mettre à l'échelle vos panneaux solaires et tous les autres composants de votre appareil.

If your solar system was 12 volts and your amps were 14, you will need a solar charge controller with at least 14 amps. However, you need to add 25% to the minimum amps that your solar charger controller would have at 17.5 amps due to environmental considerations. 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.

Conclusion

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.