Sonkragbatterylaaiers en reguleerders, ‘n evolusionêre verbetering – deel 1

Terwyl beurtkrag weer hooggety vier in ons lewe, het die meeste huis- en besigheidseienaars ‘n versugting om selfstandig te wees wat hulle elektriese energiebehoeftes aanbetref. In wese bestaan ‘n netlos-sonkragstelsel uit 4 elemente naamlik die sonpaneelrangskikking, ‘n versameling sonkragbatterye oftewel ‘n batterypak, ‘n wisselrigter asook ‘n batterylaaier en reguleerder.

‘n Batterypak is ‘n versameling van identiese batterye of individuele batteryselle wat in serie, parallel óf beide serie en parallel geskakel is, ten einde ‘n verlangde spanning (V), energie-inhoud (kWh) of drywingsvermoë (watt) te verkry.

Met hierdie artikelreeks wil ons graag aandag skenk aan die batterylaaier en reguleerder. Die reguleerder gedeelte verwys na daardie elektroniese beheerstelsel wat verseker dat batterylaai binne sekere veilige limiete plaasvind.

Die vermoë om batterye te laai is ‘n noodsaaklike en wesenlike faset van netlos-sonkragstelsels terwyl die volgende aantal belangrike funksies terselfdertyd vervul moet word:

  • Oorlading van die battery deur die sonpanele word voorkom.
  • Batterye word beskerm teen diep-ontlading of geheeldreinering wat batterylewe verkort.
  • Snags word die ontlading van die batterye terug na die sonpanele geblokkeer.
  • Batterye word beskerm teen te hoë laai- en ontlaaitempo’s (gespesifiseerde C-tempo’s wat gehandhaaf word) asook teen oorverhitting.
  • Daar word seker gemaak dat die batterye optimaal gelaai en ontlaai word in ooreenstemming met die batterye se chemiese samestelling. (multistadia-regulering)
  • ‘n Verdere belangrike en meer resente funksie van ‘n moderne batterylaaier en reguleerder is om maksimale benutting van die sonpanele deur maksimum drywingsoordrag na die batterypak (of na die kragnetwerk in die geval van ‘n netvas-aanwending) te verseker.

Verskeie soorte batterylaaiers en reguleerders het oor die jare ontwikkel – vanaf baie eenvoudig – tot die moderne komplekse en intelligente batterylaaiers en reguleerders met geïntegreerde mikrobeheerders.

In hierdie artikelreeks bespreek ons verskillende batterylaaiers en reguleerders in toenemende kompleksiteit en funsionaliteit. Deur dit só te doen, hoop ons dat die leser ‘n beter begrip sal kry oor die problematiek rondom batterylaai en regulering. Die mees algemene sonkragbatterylaaiers en reguleerders beskikbaar is een van die volgende:

  • Aftakreguleerder (shunt regulator)
  • Serie-reguleerder
  • PWM (Pulse Width Modulation) -reguleerder en die
  • MPPT (Maximum Power Point Tracking) -laaier en reguleerder

Aftakreguleerder:

In ‘n aftakreguleerder word batterylaai en regulering gedoen deur die sonpaneel se uitset kort te sluit sodra die batteryterminale ‘n sekere gespesifiseerde laaispanning – die ontkoppelspanning – bereik het. Die spanning oor die terminale gee ‘n aanduiding van die stand van lading van die battery en dié genoemde spanningswaarde is ‘n aanduiding dat die battery volgelaai is. Deur die sonpaneel kort te sluit word die battery in effek uit die stroombaan geskakel. Soos wat die battery krag aan ‘n las lewer, daal die terminaalspanning. Nadat die batteryterminaalspanning tot die koppelspanning gedaal het word die kortsluiting opgehef wat die sonpaneel weer aan die battery koppel. Die volle stroomlading van die sonpaneel word nou oor die battery aangelê en die battery word weer gelaai. Nadat die ontkoppelspanning bereik is, word  die sonpaneel se uitset weer kortgesluit, die verdere laai van die battery beëindig en die ontlaai/laaisiklus word herhaal. Ons kan dus sien dat regulering deur middel van die AF/AAN -status van die aftak-skakelaar gedoen word.

Omdat regulering by wyse van kortsluiting deur ‘n skakelaar oor die sonpaneeluitset plaasvind, word hierdie manier van laai gewoonlik net by kleiner sonpaneelrangskikkings gedoen. Die aftakskakelaar kan met behulp van ‘n relê of ‘n hoë-drywingstransistor geïmplementeer word. Omdat die transistor tydens die AF-fase vir ‘n lang tyd groot strome moet gelei, word die transistor onder stres plaas omdat dit warm word. Dit is om hierdie rede beter om eerder die relê-opsie te gebruik.

Ten einde seker te maak dat die battery nie snags deur die sonpaneel sal ontlaai nie, word ‘n blokkeer-diode in die stroombaan geplaas soos aangedui.

‘n Voorwaarde om hierdie reguleringsopsie te gebruik is dat die sonpaneeluitsetspanning minus die diode-voorspanning groter moet wees as die battery se terminaalspanning wanneer volgelaai. Dit moet egter nie baie groter as die maksimum laaispanning van die battery wees soos deur die vervaardiger gespesifiseer nie. Ons sien dus dat by hierdie soort reguleerders dit krities is dat die sonpaneelspanning sal aanpas by die batteryspanning.

In die volgende artikel van hierdie reeks bespreek ons die serie-reguleerder en die PWM-reguleerder.

4.00 avg. rating (83% score) - 2 votes

2 Comments

  • Ek is 100% vir afrikaans. Maar hier is terme wat ek net totaal en al nie verstaan nie. Asseblief, in die toekoms, die eerste keer as jy ‘n term gebruik in die artikel, sit net die engelse term in hakkies agteraan. Dan kan mense soos ek ook die artikel verstaan, en ek leer sommer ‘n nuwe afrikaanse woord ook aan.

    • Beste Henk – baie dankie vir jou kommentaar.
      Soos jy in ons artikel kan sien plaas ons tog die Engelse betekenis saam met ‘n tegniese begrip as ons dink dit het nut vir ons lesers. Terselfdertyd erken ons dat ons “dink” ‘n baie subjektiewe beoordeling is. Henk, ons sal dit baie waardeer as jy ons laat weet wat die begrip(pe) is waarmee jy ‘n probleem het.
      Vriendelike groete.

Leave a Comment

Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Verpligte velde word met * aangedui