In die vorige artikel van hierdie reeks het ons ‘n inleiding tot die evolusie van batterylaaiers en reguleerdes vir sonkragstelsels gegee en is die aftakreguleerder bespreek. In hierdie artikel wil ons graag na die serie-reguleerder en die PWM-reguleerder kyk.

Serie-reguleerder:

Serie-reguleerders funksioneer deur ‘n opebaan in die sonpaneel-batterylaaikring te skep sodra die battery vol gelaai is. Die batteryterminaalspanning is dan gelyk aan die ontkoppelspanning. Indien die battery gebruik word om krag te lewer, begin die terminaalspanning te daal en sodra ‘n gespesifiseerde koppelspanning bereik is, word die battery weer aan die sonpaneel gekoppel en die battery word gelaai. Regulering in hierdie konfigurasie word dus gedoen deur die AAN/AF-skakeling van die serie-skakelaar. Die sonpaneel voorsien die volle laaistroom tydens die AAN-fase en is heeltemal geïsoleer tydens die AF-fase.

Skakeling in die serie-reguleerder word, soos by die aftakreguleerder, ook gedoen met ‘n relê of ‘n hoë drywingstransistor soos ‘n MOSFET, BJT of IGBT. In teenstelling met die aftak-reguleerder kan die serie-reguleerder veelvuldige skakelaars gebruik om veelvuldige koppel-/ontkoppelpunte te skep ten einde laaistrome stadia-gewys beskikbaar te maak. Deur ‘n enkel skakelaar funksioneer die reguleerder as ‘n enkelstadium-reguleerder.

Met addisionele skakelaars kan ‘n multistadia-reguleerder daargestel word om verskillende laaisiklusse of laai-algoritmes te implementeer soos benodig deur batterye met verskillende chemiese samestellings. ‘n Voorbeeld van ‘n multistadia-laaisiklus word in die meegaande tabel opgesom. Ander siklusse vir verskillende soorte batterye is in die literatuur beskikbaar.

Omdat die spanningsval oor die serie-skakelaar baie kleiner is as by die aftak-skakelaar, is drywingsdissipasie vir ‘n serie-reguleerder ook kleiner as vir die aftakreguleerder. Serie-reguleerders is daarom meer geskik om groot sonpaneelrangskikkings te reguleer. Die voorwaarde is egter steeds dat die uitsetspanning van die panele nie kleiner kan wees as die volgelaaide battery se terminaalspanning nie.

PWM-reguleerder:

Pulswydtemodulasie (PWM) -reguleerders se topologie is baie dieselfde as dié van serie-reguleerders. Die groot verskil is dat PWM-reguleerders teen ‘n baie hoë frekwensie geskakel word. Dit is dan om hierdie rede dat relê’s nie vir PWM-reguleerders gebruik word nie. Halfgeleierkomponente soos veld-effek- of bipolêre transistors (MOSFETs of BJTs) word hiervoor aangewend. Die transistorskakelaar kap die laaistroom vanaf die sonpaneel teen ‘n hoë frekwensie, wat dan as vierkantspulse na die battery deurgelaat word.

Die wydte van die gekapte puls word bepaal deur die spanning tussen die battery se terminale. As die spanning tussen die battery se terminale groter of kleiner word, dan verander die pulswydte van die sein wat die transitorskakelaar aan- en afskakel. Ons sê dus dat die pulse se wydte deur die batteryspanningsvlak gemoduleer word. In die geval waar die terminaalspanning hoog is word kort stroompulse na die battery gestuur. Die batterylaaitempo is dus laag. Sou die terminaalspanning gelyk wees aan die battery se volgelaaide terminaalspanning word baie kort pulse na die battery gestuur en die laaitempo is prakties nul. Soos die battery gedreineer word, word die pulse wyer gemaak wat die batterylaaitempo verhoog. As die battery se lading baie laag is, word ‘n kontinue hoë stroom na die battery gestuur. Die PWM-reguleerder tree dan in effek op soos ‘n serie-reguleerder wat aangeskakel is.

Die verhouding van die wydte van die puls tot die afstand tussen opeenvolgende pulse (die periode) word die dienssiklus (D) genoem wat as ‘n persentasie uitgedruk word. ‘n Dienssiklus van 50%, dit wil sê D=50%, beteken dat die skakelaar vir die helfte van die tyd aan is en die ander helfte van die tyd af. So beteken ‘n diensiklus van 0% dat die skakelaar heeltyd af is en ‘n diensiklus van 100% dat die skakelaar heeltyd aan is.

Weens die hoë-frekwensie skakeling van die transistor het hierdie soort van reguleerder die nadeel dat geruis tydens skakeling in die stelsel opgewek word. Dit het dikwels ‘n nadelige effek op sensitiewe laste en ander nabygeleë elektroniese toestelle soos televisie en radio’s en ruisonderdrukking en -isolasie is gevolglik nodig in hierdie toepassing. Om hierdie rede kan ‘n serie-reguleerder dikwels ‘n meer gepaste oplossing wees om batterye te laai. ‘n Verdere nadeel van hierdie reguleerder is dat hittedissipasie ‘n probleem kan word in die transitorskakelaars. Daarom word hierdie reguleerder ook nie vir groot sonpaneelopstellings gebruik nie. Gewoonlik word dit in klein DIY (doen-dit-self) -sonkragstelsels met ‘n klein battery, 12V of 24V gebruik.

Ook in hierdie geval moet die uitsetspanning van die sonpanele en die laaispanning van die battery bymekaar aangepas wees en die uitsetspanning van die panele kan nie kleiner wees as die batteryterminaalspanning nie.

In die laaste artikel van hierdie reeks behandel ons die MPPT-laaier en reguleerder.