Контроллер заряда нужен, чтобы солнечные панели заряжали аккумулятор правильным током и напряжением. PWM-контроллер просто соединяет панель с аккумулятором и снижает напряжение панели до напряжения батареи, теряя на этом часть мощности. MPPT-контроллер преобразует напряжение и забирает максимум. Современным панелям на 120–144 ячейки нужен только MPPT, а PWM оправдан на дачной системе 12 В с одной небольшой панелью. Если у вас гибридный или сетевой инвертор, отдельный контроллер не нужен.
В чём разница между PWM и MPPT
PWM (широтно-импульсная модуляция) работает как умный выключатель. Он соединяет панель с аккумулятором и разрывает цепь, когда батарея заряжена. Пока цепь замкнута, напряжение панели падает до напряжения аккумулятора (12–14 В), хотя панель могла бы отдавать больше.
MPPT (поиск точки максимальной мощности) это преобразователь напряжения. Он держит панель в режиме, где произведение тока на напряжение максимально, и отдаёт аккумулятору столько тока, сколько позволяет разница напряжений. Мощность на входе почти равна мощности на выходе, поэтому ток в батарею получается больше.
| Параметр | PWM | MPPT |
|---|---|---|
| Напряжение панели | равно напряжению аккумулятора | выше напряжения аккумулятора, контроллер преобразует |
| Подходящие панели | с напряжением, близким к батарее (36 ячеек для 12 В) | любые в пределах диапазона контроллера |
| Использование мощности панели | падает с ростом разницы напряжений | близко к максимуму |
| Максимум напряжения от панелей | в каталоге 55 В (Delta PWM) | в каталоге 100–200 В и выше |
| Холод | теряет больше | выигрывает больше |
В карточках каталога сейчас 24 контроллера заряда: 19 MPPT и 5 PWM (все PWM из серии Delta). Подробности по моделям: в каталоге контроллеров.
Сколько теряет PWM: расчёт на примере панели
Возьмём из каталога классическую 36-ячеечную панель Восток ФСМ 100П: 100 Вт, рабочее напряжение 18,1 В, рабочий ток 5,52 А. Это напряжение подобрано под 12-вольтовую батарею. При заряде аккумулятор держит около 14 В.
- MPPT: панель остаётся в точке 18,1 В × 5,52 А = 100 Вт, контроллер превращает это в ток около 7,1 А на 14 В (потери преобразования опускаем).
- PWM: панель работает при 14 В, ток около 5,5 А, мощность порядка 77 Вт.
Потеря около 23% от паспортной мощности в стандартных условиях. И это ещё удачный случай: панель как раз подобрана под 12 В. Чем выше рабочее напряжение панели, тем больше теряет PWM. Возьмём из каталога Delta TOP 580: 580 Вт, ток 13,22 А, значит рабочее напряжение около 44 В (580 / 13,22). На 12 В батарее PWM использует лишь 14 / 44 ≈ 32% мощности. На 24 В: 28,8 / 44 ≈ 65%. Кроме того, напряжение холостого хода этой панели 52,5 В, а в мороз оно выше: по паспорту Jinko Tiger Neo температурный коэффициент Voc −0,25% на градус, то есть при −25 °C напряжение растёт примерно на 12,5%, до 59 В. У PWM Delta предел 55 В, и такую панель к нему подключать нельзя. Коэффициент для других панелей смотрите в их паспорте.
Производитель Victron в спецификации контроллеров заявляет, что быстрый MPPT собирает до 30% больше энергии, чем PWM, при облачной погоде с быстро меняющейся освещённостью. В холодном и умеренном климате MPPT, как правило, выигрывает, в субтропиках результаты близки. Розничные продавцы называют прирост 10–30% в среднем. Независимых лабораторных данных по России в источниках нет, поэтому закладывайте прирост как диапазон, а не как гарантию.
Когда хватит PWM
PWM разумен, если выполняются все три условия:
- система 12 В (иногда 24 В);
- панели на 36 ячеек (напряжение холостого хода около 22 В), как у Восток ФСМ 100П;
- общая мощность панелей небольшая, десятки–сотни ватт, например освещение дачи или подзарядка стартерной батареи.
Пример: две панели по 100 Вт параллельно на 12 В, 200 Вт. Ток около 11 А, подойдёт PWM на 20 А. Потери по расчёту выше около 23%, то есть недополучите порядка 46 Вт пиковой мощности. Если разница в цене контроллеров для вас заметна, это допустимо. Если считаете каждую панель, берите MPPT.
Кому PWM не подходит: любым системам на современных панелях с 60–144 ячейками (их рабочее напряжение 30–44 В), системам на 48 В и тем, кто собирается наращивать мощность.
Когда нужен MPPT и как подобрать
MPPT выбирают по трём цифрам: максимальное напряжение панелей, ток заряда и мощность панелей. Проверим на примере.
Дача, аккумуляторы 24 В, две панели Delta NXT 200-39 (200 Вт, Voc 26,95 В, Vmp 22,34 В). Температурный коэффициент Voc −0,25% на градус взят из паспорта Jinko как пример: у ваших панелей он может отличаться. Рассмотрим контроллер Delta MPPT 2420: 20 А, панели до 520 Вт на 24 В, вход до 100 В при +25 °C и до 90 В при −25 °C.
- Параллельно. Vmp 22,34 В ниже напряжения заряда 24 В батареи (около 28,8 В): панели батарею не зарядят. Для 24 В система обязательно требует последовательного соединения.
- Две последовательно. Voc 53,9 В, в мороз −25 °C это около 60,6 В (поправка +12,5%). Лимит 90 В выдержан, рабочее напряжение 44,7 В выше 28,8 В. Мощность 400 Вт, ток заряда около 14–17 А: укладывается в 20 А.
- Три последовательно. Voc 80,9 В, в мороз около 91 В, это уже выше предела 90 В. Контроллер может выйти из строя. Поэтому три панели последовательно нельзя.
Для сравнения PWM на 24 В на тех же двух панелях: Voc в мороз 60,6 В выше 55 В, а даже при допустимом напряжении PWM использует 28,8 / 44,7 ≈ 64% мощности. Вывод: для таких панелей PWM не годится.
Контроллер выбирают и по типу батареи. Для свинцовых AGM и GEL нужна температурная компенсация (у Victron −24 мВ на градус для 12 В, обязательна при температуре батареи ниже 10 °C или выше 30 °C). Для LiFePO4 заряд при минусовых температурах запрещён: у Deye RW-M6.1 заряд разрешён от 0 °C, у Victron от +5 °C. Контроллер или BMS батареи должны отключать заряд на холоде. В каталоге литий заявлен, например, у DR2210N-DDS, а в карточках серии XTRA указаны только гелевые, герметичные и заливные батареи. Как заряжать литий, читайте в статье про заряд LiFePO4, а выбор батареи разобран в статье про аккумулятор для станции.
Когда контроллер уже встроен в инвертор
В каталоге у всех 39 гибридных инверторов контроллер заряда MPPT встроен. У 10 моделей один MPPT-вход, у 19 два, у части три и больше. Два входа значит две строки панелей, которые можно ориентировать по-разному. Отдельный контроллер покупать не нужно.
Пример: Deye SUN-5K-SG05LP1-EU-SM2-P (5 кВт, 2 MPPT, диапазон напряжения 150–425 В, максимум 500 В, панели до 8 кВт). Панели OSDA 545 Вт (Voc 49,9 В, Vmp 41,93 В), считаем так:
- минимум в строке: 4 панели дают 168 В при стандартных условиях, но в жару рабочее напряжение падает примерно на 12% (до 148 В), это ниже 150 В. Поэтому надёжный минимум: 5 панелей;
- максимум: в мороз Voc растёт до 56 В, 8 панелей дают 449 В, это ниже 500 В. Девять уже не пройдут (505 В).
Расчёт ориентировочный: падение напряжения в жару принято в 12% (около 0,3% на градус при нагреве ячеек на 40 °C), а точные коэффициенты берите из паспорта панелей и руководства инвертора. Подробнее о схеме: в статьях про гибридный инвертор и подключение панелей. Сетевые инверторы тоже имеют MPPT внутри, смотрите каталог сетевых.
В автономных инверторах картина другая: в 18 из 23 карточек контроллера заряда нет вовсе, он покупается отдельно. Встроенный контроллер есть у MUST PV18-3024 VPK, но он PWM (панели до 1,5 кВт, батарея 24 В). Если берёте такую модель, учитывайте ограничения PWM из таблицы выше. Добавлять внешний MPPT или менять схему, решает электрик.
| Ваша схема | Нужен ли отдельный контроллер |
|---|---|
| Гибридный инвертор | нет, MPPT внутри |
| Сетевой инвертор без батареи | нет, MPPT внутри, аккумуляторов нет |
| Автономный инвертор без контроллера | да, лучше MPPT |
| Дача 12 В, одна панель на 36 ячеек | да, хватит PWM |
| Добавляете панели к готовой системе | зависит от свободных входов, чаще да |
Кому отдельный контроллер не нужен
Если вы строите дом на гибридном или сетевом инверторе, отдельный контроллер заряда не покупайте: он дублирует встроенный и усложняет схему.
Частые вопросы
Можно ли подключить панель к аккумулятору без контроллера?
Нельзя. Без контроллера заряд никто не останавливает, и батарея перезаряжается, а напряжение холостого хода панели выше допустимого для 12-вольтовой батареи.
Какой контроллер нужен для LiFePO4?
С профилем заряда для литий-железо-фосфата и защитой от заряда на холоде. Для батарей Victron 12,8 В производитель указывает напряжение заряда 14–14,4 В и заряд от +5 °C. Ориентируйтесь на паспорт своей батареи, а не на эти цифры.
Сколько панелей можно подключить к одному контроллеру?
Ограничивают три цифры: сумма Voc в мороз (меньше предела контроллера), мощность и ток заряда. На примере выше две панели Delta NXT 200-39 последовательно подходят Delta MPPT 2420, три уже нет.
Нужен ли MPPT, если панель на 36 ячеек?
Не обязательно. Для 12 В и одной панели хватит PWM, потеря около 23% по расчёту выше. Если мощность вырастет, MPPT окупится быстрее.
Чем MPPT лучше летом, чем зимой?
Зимой больше. В холод напряжение панели выше, разница с батареей растёт, и PWM теряет больше. Производитель Victron отмечает, что в субтропиках результаты MPPT и PWM близки.
Итог
PWM берите только для 12-вольтовых систем с одной панелью на 36 ячеек. Во всех остальных случаях нужен MPPT. Если у вас гибридный или сетевой инвертор, контроллер уже внутри. Перед покупкой проверьте напряжение строки в мороз: оно не должно превышать предел контроллера.