در این مقاله اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهیم تا از طریق آن بتوانید ضمن درک کامل تفاوت های کنترلر شارژ MPPT و PWM ،  کنترلر خورشیدی مناسب سیستم فتوولتائیک خود را انتخاب کنید. کنترلر شارژ تقریبا برای تمامی سیستم های فتولتائیکی که از باتری استفاده می کنند مورد نیاز است. وظیفه یک کنترلر شارژ این است تا توان دریافتی از طرف پنل‌های فتوولتائیک را رگوله کرده و به باتری ارسال کند. شارژ بیش از حد باتری‌ها می تواند آثار سو بر عملکرد آنها داشته باشد و عمر مفید آنها را به شدت کاهش دهد.  

ساده ترین نوع کنترلر ولتاژ باتری‌ها را مانیتور کرده و در زمان رسیدن شارژ به حد بالا ، مدارهای تغذیه را باز کرده و عمل شارژ را متوقف می‌کند. کنترلر‌های قدیمی تر از یک مکانیسم مکانیکی استفاده کرده و با استفاده از یک رله برای باز یا بستن مدار شارژ استفاده می‌کنند. اما کنترلرهای پیشرفته‌تر از مدولاسیون عرض پالس (Pulse with modulation) برای کم کردن شدت توان اعمالی به باتری‌‎ها در زمانیکه به حد بالای شارژ خود می‌رسند استفاده می‌کنند.

بنابراین در این مکانیسم به جای قطع و وصل منبع از باتری با کاهش توان شارژ میزان شارژ باتری کنترل می شود. این امر ضمن کاهش استرس با باتری‌ها ، عمر مفید آنها را در مقایسه با روش‌های قدیمی تر افزایش می‌دهد. این کنترلرها حتی قادرند باتری را به صورت دائم در حالت شارژ کامل نگهدارند. PWM بسیار پیچیده بوده دارای هیچ گونه اتصالات یا کلیدهای مکانیکی برای قطع مدار نمی‌باشد.

نکته مهمی که در خصوص این نوع شارژ کنترلرها وجود دارد این است که شارژ کنترلر مجبور میشود بخشی از ولتاژ پنل را تا سطح ولتاژ کار مورد نیاز باتری قطع کند. به عبارت دیگر اگر شما از یک پنل 18 ولتی با استفاده از یک شارژ کنترلر PWM برای شارژ یک باتری 12 ولتی استفاده میکنید، شارژ کنترلر PWM مجبور است ولتاژ پنل را تا سطح 13 الی 14 ولت کاهش دهد تا بتواند باتری را شارژ کند. این امر باعث هدر رفت بخشی از توان پنل خواهد شد که در نتیجه راندمان شارژ را کاهش خواهد داد.

اما نسخه جدیدتر و البته مدرنتر کنترلر شارژ MPPT نامیده می‌شود. کنترلرهای MPPT اساسا قادرند تا ولتاژ اضافه را به آمپر تبدیل کنند. این خاصیت مزایای متعددی را برای سیستم ایجاد می‌کند. بیشتر سیستم‌های فتوولتائیک از باتری‌های 12 ولتی مانند آنچه که در خودروهای خود مشاهده می‌کنیم استفاده می‌کنند. در نتیجه آن بخش از ولتاژ پنل که در شارژ کنترلر PWM هدر میرفت در شارژ کنترلر MPPT به آمپر تبدیل خواهد شد و در نتیجه شما قادر خواهید بود بدون از دست دادن توان پنل خود، با حداکثر ظرفیت پنل باتری را شارژ کنید. همین امر منجر میشود شارژ کنترلرهای MPPT نسبت به انواع PWM حداقل 20 درصد راندمان بالاتری داشته باشند.

پنل‌های خورشیدی می‌توانند ولتاژ به مراتب بالاتر از این مقدار را به باتری‌ها تحویل دهند. بنابراین تبدیل این مقدار ولتاژ اضافه به جریان باعث می‌شود ولتاژ شارژ در یک مقدار بهینه باقی مانده در حالیکه به دلیل افزایش مقدار جریان، زمان مورد نیاز برای شارژ باتری کاهش می‌یابد. همین امر باعث می شود تا سیستم سولار شما زمان بیشتری در دسترس شما قرار داشته باشد.

دیگر موضوعی که در صورت استفاده از کنترلر MPPT بهبود می یابد تلفات توان است. ولتاژ پایین تر پنل ها به سمت باتری به خودی خود باعث افزایش جریان و در نتیجه افزایش تلفات سیسم کشی می گردد. در صورت استفاده از یک کنترلر PWM در یک سیستم فتوولتائیک با باتری 12 ولت ، ولتاژ باتری از طرف پنل حداکثر در مقدار 18 ولتا قابل تنظیم است. در حالیکه در صورت استفاده از کنترلر MPPT ، شما مجاز به استفاده از مقادیر بالاتری از ولتاژ خواهید بود و در نتیجه همین امر باعث کاهش قابل توجه تلفات (به دلیل تناسب تلفات با مجذور جریان) و همچنین کاهش سطح مقطع سیم کشی DC خواهد شد. در زمان استفاده از سیستم فتوولتائیک با پنل‌هایی دارای ولتاژ بالاتر از 35 ولت با باتری 12 ولت، تنها گزینه کنترلر قابل استفاده MPPT است.

علی رغم مزایا و معایبی که برای هر کدام از انواع PWM و MPPT عنوان شد، هر کدامیک از این شارژ کنترلرها برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند. جالب است بدانید اگر چه مزایای متعددی برای شارژ کنترلرهای MPPT در مقایسه با PWM وجود دارد، اما همچنان شارژ کنترلرهای PWM سهم به مراتب بیشتری از بازار را به خود اختصاص داده اند. دلیل این موضوع هم قیمت به مراتب بالاتر شارژ کنترلرهای MPPT می‌باشد. مخصوصا برای سیتم های کوچک، استفاده از شارژ کنترلرها PWM نسبت به MPPT  ارجحیت دارد.

اما در چه مواقعی ما نیاز به شارژ کنترلرهای MPPT داریم. ما  مواردی را در ذیل اشاره میکنیم:

1. برای مناطقی که نسبت روزهای ابری به کل سال عدد قابل توجهی بوده استفاده از شارژ کنترلر PWM توصیه نمی شود.
2. در مواقعی که به دلیل محدودیت فضای نصب پنل خورشیدی امکان جبران افت راندمان شارژ کنترلر PWM با استفاده از افزایش ظرفیت پنل خورشیدی وجود ندارد. مانند خودروهای کمپینگ و…
3. در مواقعی که به دلیل فاصله نسبتا زیاد بین باتری‌ها و پنل‌های خورشیدی، بهتر است انتقال توان پنل ها در ولتاژ بالاتر انجام شد که در این صورت شارژ کنترلر MPPT  چنین قابلیتی را خواهد داشت.
4. در مواقعی که به دلیل مشخصات فنی خاص پنل های خورشیدی امکان استفاده از شارژ کنترلرهای PWM به صرفه نمی باشد (به طور مثال استفاده از پنل های خورشیدی ولتاژ بالا در سیستم های 12 ولتی).