وبلاگ

کنترل شارژر دستگاهی است که مابین پنل خورشیدی و باتری قرار می گیرد. وظیفه آن در سیستم های خورشیدی بسیار حیاتی و مهم است زیرا طول عمر باتری سیستم که تقریبا 30 درصد از کل هزینه را به خود اختصاص می دهد، بطور مستقیم به آن وابسته می باشد. چنانچه باتری بیش از حد شارژ گردد و یا اینکه بیشتر از حد ممکن تخلیه شود، آسیب جدی خواهد دید از این جهت دستگاه کنترل شارژر در مدار قرار داده می شود که در صورت شارژ یا دشارژ بیش از حد، باتری را محافظت نماید. شارژ کنترلرها بر مبنای این‌که تحمل چند آمپر جریان را دارند دسته بندی می‌شوند. استانداردهای بین‌المللی شارژ کنترلرها را ملزم به تحمل ۲۵% جریان اضافی در زمان محدود می نمایند. این موضوع باعث می-شود که در زمان افزایش بیش از حد تابش به کنترلر آسیبی نرسد. جریان بیش از حد می تواند به کنترلر آسیب برساند. انتخاب کنترلر شارژر با جریان بزرگ تر از حد مورد نیاز، امکان توسعه سیستم را در آینده فراهم می آورد بدون اینکه هزینه زیادی را تحمیل نماید. کنترلر همچنین از جریان معکوس در هنگام شب جلوگیری می نماید. جریان معکوس، مقدار جریانی است که هنگام شب در جهت معکوس از پانل می گذرد و باتری را تخلیه می کند.
همچنین امروزه نیاز به بهینه‌سازی مصرف انرژی بدون به‌وجود آوردن مشکلات جدید برای مصرف کنندگان امریست ضروری، که در عین حال باید قابلیت اطمینان بالایی هم داشته باشد. بنابراین امروزه استفاده از سیستم هیبرید گریزناپذیر است، که منجر به استفاده از مصرف کننده های الکتریکی بیشتر و قوی‌تر می‌گردد و در نتیجه انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده افزایش می‌یابد.

ازاین روی، صنایع باتری‌سازی در صدد عرضه باتری‌های نو هستند، که همگام با تغییر تدریجی ساختار الکتریکی منابع تجدیدپذیر باشد. این درحالی است که نقش باتری به عنوان یک وسیله محوری برای حفظ عملکرد مطلوب و افزایش قابلیت اطمینان منابع تجدیدپذیر و مصرف کنندگان، که قابل نظارت و مدیریت نیز باشد، ارتقا یافته است[1].
از طرفی اغلب باتری‌ها نسبت به فراشارژ (overcharge) و فرودشارژ (over discharge) شدن حساسیت دارند و موجب تخریب باتری و صدمه زدن به آن می‌گردد. علاوه بر آن در فرایندهای شارژ سریع، مطلوب است که باتری با بهره گرفتن از روش های شارژ معمول که عمدتاً با بهره گرفتن از جریانهای بالا انجام می‌گیرد، در کوتاهترین زمان ممکن به حالت شارژ کامل برسد در عین حال که از ورود به ناحیه فراشارژ، جلوگیری گردد[3,2].
بنابراین عملکرد مطلوب باتری به تخمین حالت شارژ(‌‌SOC) و کنترل مناسب آن بستگی دارد. لذا ضروری است که با اندازه‌گیری و تخمین آن، شرایط را برای عملکرد مناسب باتری و نیز دستگاه‌های الکتریکی، از طریق مدیریت باتری در فراهم آورد. نظارت بر باتری سبب می‌‌‌گردد که بتوان از تمام توانایی باتری به بهترین شکل برای تأمین انرژی وسایلی که وابستگی بالایی به انرژی الکتریکی دارند استفاده کرد‌[3,1]. از آنجا که موضوع اصلی پایان‌نامه درباره شارژ باتری و کنترل آن در سطح مشخصی است، در ادامه به ارائه تعریفی از حالت شارژ می‌پردازیم.
1-2 مفهوم حالت شارژ
حال که ضرورت آگاهی از حالت شارژ (SOC[1]) باتری بیان گردید باید تعریف دقیقی از آن بیان نمود. در نظر نخست می‌توان گفت که حالت شارژ به‌طور ساده، درصد بار الکتریکی ذخیره شده حقیقی به کل باری است که می توان در باتری ذخیره نمود. فرض کنید یک باتری در اختیار داریم که از قبل دارای مقداری انرژی  است و اکنون آن را با جریان شارژ(وارد به باتری)  ، شارژ می‌کنیم. در این صورت مقدار بار تحویل داده شده به باتری برابر است با  و از طرفی اگر باتری کاملاً خالی از انرژی باشد در نتیجه  برابر کل باری است که می توان در باتری ذخیره نمود.  در روابط فوق، راندمان باتری را نشان می‌دهد که وابسته به جریان باتری است، زیرا در هنگام شارژ مقداری از توان الکتریکی در باتری تلف می‌شود. برای جریان شارژ  و برای جریان دشارژ  است. با بهره گرفتن از تعریف بالا، حالت شارژ با رابطه زیر تعریف می گردد:
(1-1 ) 
که در آن  حالت شارژ اولیه باتری،  بار الکتریکی در لحظه  و  کل بار الکتریکی است که می‌توان در باتری ذخیره نمود. اما نکته قابل توجه، در دسترس نبودن حالت شارژ اولیه باتری در اغلب کاربردهایی است که به‌طور پیوسته از آن بهره می‌گیرند. لازم به ذکر است که رابطه(1-1) یکی از روش های مستقیم اندازه‌گیری حالت شارژ باتری در آزمایشگاه است که در ادامه بررسی روش های تخمین حالت شارژ به‌طور اجمالی معرفی خواهد شد. شکل1-1 تفسیر تصویری از حالت شارژ باتری را به‌عنوان یک تابع حالت یکنواخت، با چشم‌پوشی از اثر دما، دشارژ درونی و انتشار جریان الکتریکی، ارائه می‌دهد. همان‌گونه که در ادامه بیان می‌گردد، روش های بسیاری برای بدست آوردن حالت شارژ باتری، چه با بهره گرفتن از حسگرهای ویژه و چه با بهره گرفتن از الگوریتمهای کلاسیک و هوشمند، بکار رفته است، که هرکدام دارای مزایا و معایبی است که به آن اشاره خواهد شد[1,2,3,4].