หน้าที่และหลักการทำงาน คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์(solar charge controller) หรือ โซล่าชาร์จเจอร์ (solar charge)

0
16559

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์,solar charge controller ,โซล่าชาร์จคอนโทรล solar charge controller , คอนโทรลชาร์จเจอร์ charge controller, คอนโทรลชาร์จ  control charger คืออะไร และมีหน้าที่อะไร

หลายท่านอาจ งง ๆ ว่า คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ หรืออีกหลายชื่อเช่น โซล่าชาร์จเจอร์ solar charge controller , คอนโทรลชาร์จเจอร์ charge controller, คอนโทรลชาร์จ  control charger คืออะไร และมีความจำเป็นไหมที่จะต้องใช้มัน จริงๆแล้วมันไม่ได้มีคุณสมบัติอะไรมากมาย และระบบการทำงานก็ไม่ได้ซับซ้อนอะไรมากมาย มันก็เป็นเพียงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวหนึ่งที่มีคุณสมบัติเพียงเพื่อคอยควบคุมการชาร์จไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลลงสู่แบตเตอรี่ ของระบบโซล่าเซลล์เพื่อเก็บกระแสไฟเพื่อนำมาใช้งานตามที่เราออกแบบไว้  ซึ่งคอนโทรลชาร์จ หรือโซล่าชาร์จเจอร์ทั่วไป จะมีหลักการทำงานหรือหน้าที่ จ่ายกระแสไฟเมื่อแรงดันแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำตามที่แต่ละยี่ห้อตั้งค่ามา และทำการตัดการจ่ายกระแสไฟเพื่อไปประจุยังแบตเตอรี่เมื่อแรงดันของแบตเตอรี่อยู่ในระดับที่สูงตามที่ได้กำหนดไว้เหมือนกัน เพื่อป้องกันการ Over Charge ซึ่งจะทำให้แบตเกิดความเสียหายและเสื่อมอายุก่อนวัยอันควร ทำให้ใช้งานได้ไม่คุ้มค่าค่าตัวของมัน และคุณสมบัติของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซล หรือโซล่าชาร์จเจอร์โดยทั่วไปในช่วงเวลากลางคืนยัง

solarcontrol-charger1
หน้าตาของ คอนโทรลชาร์จโซล่าเซล(solar charge controller)

คอยปกป้องไม่ให้ไฟจากแบตเตอรี่ย้อนขึ้นไปยังตัวแผงโซล่าเซลซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตัวแผงโซล่าเซลล์อีกด้วย และอีกข้อหนึ่งก็คือเป็นตัวสวิตซ์อัตโนมัติที่ใช้จ่ายไฟให้โหลดเวลาที่ไม่มีแสงมากระทบแผงโซล่าเซลล์ (ส่วนใหญ่จะเป็นหลอดไฟฟ้า) อีกนัยก็คือใช้แทนสวิตซ์แสง (Photo Switch) นั่นเองครับ

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ จะต่อระหว่างแผงโซล่าเซลล์กับแบตเตอรี่และโหลด ทำงานโดยจะดูว่าแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่อยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าที่ตั้งไว้ ตัวเครื่องควบคุมการชาร์จจะทำการปลดโหลดออกจากระบบโดยทันที(Load disconnect)เพื่อป้องกันการคลายประจุของแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วขึ้น ส่วนใหญ่จะตั้งค่าแรงดันการปลดโหลดไว้ที่ประมาณ 11.5 โวลท์สำหรับแรงดันระบบที่ 12 โวลท์ นอกจากนี้เครื่องควบคุมการชาร์จก็จะต่อการทำงานของโหลดใหม่(Load reconnect) ถ้าแบตเตอรี่มีค่าแรงดันที่เพิ่มขึ้นตามที่ตั้งไว้ เช่นค่าจะตั้งไว้ที่ 12.6โวลท์สำหรับแรงดันระบบ 12 โวลท์เป็นต้น

ส่วนแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่โดยทั่วไป(Regulation Voltage)จะมีค่า 14.3 โวลท์สำหรับระบบ 12 โวลท์ เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ถ้าปล่อยแบตเตอรี่ทิ้งไว้แรงดันของแบตเตอรี่จะลดลง ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จจะชาร์จรักษาระดับแรงดันในแบตเตอรี่ให้คงที่อยู่เสมอ(Float Voltage) มีค่า 13.7 โวลท์ สำหรับระบบ 12 โวลท์

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ solar charge controller หรืออุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ มี 2 ประเภท คือ PWM (Pulse Width Modulation) และ MPPT (Maximum Power Point Tracking) มีตั้งแต่ขนาดกระแส 10A – 60A และ แรงดัน 12V 24V 48V หรือ 96V  มีราคาตั้งแต่ 300-30,000 บาท ให้เลือกใช้

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ solar charge controller แบ่งเป็น 2 ประเภทตามลักษณะหลักการทำงาน คือ

pwm-solar-charge-controller
หน้าตาของ PWM Solar Charge Controller

1) PWM (Pulse Width Modulation) หลักการทำงาน ก็คือ ควบคุมความถี่ของคลื่นไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ให้คงที่ ด้วยระบบดิจิทัล (Digital) เพื่อให้ประหยัดพลังงาน และสามารถควบคุมการประจุไฟเข้าสู่แบตเตอรี่ได้เป็นอย่างดี ทำให้แบตเตอรี่ไม่เสื่อมเร็ว มีฟังก์ชั่นไฟแสดงสถานะการทำงานที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น การทำงานของแผงโซล่าเซลล์/ ระดับการเก็บประจุของแบตเตอรี่ (ไฟเต็ม/ ไฟกลาง/ ไฟน้อย หรือใกล้หมด) / การจ่ายไฟ DC ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าDC ที่กำลังต่อเชื่อมวงจร มีระบบการตัดไฟอัตโนมัติ ในกรณีไฟแบตเตอรี่ใกล้หมด เพื่อป้องกันแบตเตอรี่เสีย/ เสื่อมสภาพ เนื่องจากการใช้ไฟเกินกำลัง (Over Charge/ Over Discharge Protection)

มี PWM Solar Charge Controller ขนาดต่างๆ ตามความต้องการใช้งานตามระดับปริมาณกระแสไฟใช้งาน ดังต่อไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดัน Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V

mppt-solar-charge-controller
หน้าตาของ MPPT Solar Charge Controller

 

2) MPPT (Maximum Power Point Tracking) หลักการทำงานของตัวนี้ ก็คือ มีระบบไมโครโพรเซสเซอร์ หรือตัวจับสัญญาณ คอยควบคุมดูแลสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ เปรียบเทียบกับแรงดันกระแสในแบตเตอรี่ และเลือกสัญญาณไฟฟ้าที่สูงที่สุดจากแผงเพื่อประจุลงในแบตเตอรี่ให้เต็มที่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงหมดห่วงเมื่อใช้อุปกรณ์ชนิดนี้ ขณะที่สภาพแสงแดดภายนอกไม่คงที่ แสงแดดอ่อนๆ ในช่วงเช้า/ ช่วงเย็น หรือตอนครึ้มๆ ก่อน/หลังฝนตก

 

มี MPPT Solar Charge Controller ขนาดต่างๆ ตามความต้องการใช้งานตามระดับปริมาณกระแสไฟใช้งาน ดังต่อไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดัน Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V

ข้อควรระวังในการเลือกซื้อคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์

  • ไม่ควรเลือกขนาดของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ใหญ่เกินกว่าที่ระบบต้องการ เพราะต้องเสียเงินซื้อเครื่องควบคุมการชาร์จราคามากเกินความจำเป็นด้วย เนื่องจากตัวคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ กระแสสูงๆ จะแพงกว่า ตัวกระแสต่ำ
  • ควรเลือกคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ ให้รองรับกับแรงดันระบบที่เลือกใช้เช่น แรงดันระบบ 24 V ควรเลือกเครื่องความคุมการชาร์จที่รองรับแรงดัน 24 V แต่ปัจจุบันได้มีรุ่นที่ออกแบบมาสำหรับ 12 V และ 24 V ในตัวเดียวกันมาจำหน่ายกันแล้ว
  • ควรเลือกขนาดกระแสของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ให้เหมาะสมกับขนาดรวมของแผงโซล่าเซลล์ มิฉะนั้นอาจทำให้เครื่องควบคุมการชาร์จหรือแบตเตอรี่เสียหายได้ เช่น คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ จะมีค่าจำกัดอยู่ว่ายอมให้กระแสผ่านได้เท่าไหร่ เช่น คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ 12V./10A. หมายความว่า ชาร์จลงแบต 12V. ส่วน 10A. นั้นไม่ใช่ขนาดแบตฯ แต่เป็นขนาดโซล่าร์ที่ใช้ได้ แผงโซล่าร์แต่ละขนาดจะมีค่า Imp บอกที่ฉลากอยู่แล้วว่าเท่าไหร่ ถ้าค่า Imp นั้นไม่เกิน 10A. ก็เป็นใช้ได้ ถ้าเกินก็ต้องใช้รุ่น 20A. เช่นนี้เป็นต้น