معرفی کلی شارژ کنترلر سری EPEVER XTRA-N

شارژ کنترلر سری XTRA-N شرکت EPEVER به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین سری کنترلرهای شارژ خورشیدی MPPT برای سیستم‌های فتوولتائیک مستقل از شبکه (off-grid) طراحی شده است. مدل XTRA4210N از این خانواده،​ با بهره‌گیری از الگوریتم هوشمند MPPT و امکانات متنوع،​ به منظور حداکثرسازی استخراج انرژی از پنل‌های خورشیدی،​ افزایش بهره‌وری سیستم،​ و کاهش اتلاف انرژی تحت انواع شرایط محیطی و تابشی عرضه شده است. طراحی این مدل بر اساس استانداردهای بین المللی،​ با توجه ویژه به کیفیت ساخت،​ دوام،​ و ایمنی انجام شده است.

شارژ کنترلرهای MPPT این سری نه‌تنها برای کاربردهای خانگی و خودروهای RV بلکه برای کاربردهای تخصصی‌تر مانند پایش میدانی و سیستم‌های صنعتی نیز مناسب‌اند. قابلیت‌های کلیدی این کنترلر شامل محدوده‌ی ولتاژ و جریان وسیع،​ پروتکل‌های ارتباطی پیشرفته،​ حالت‌های مختلف کنترل بار،​ امکانات حفاظت الکترونیکی دائمی،​ و پشتیبانی از انواع باتری‌ها (اسید سرب و لیتیوم) هستند که در ادامه به تفصیل بررسی می‌شوند.

مشخصات فنی شارژ کنترلر مدل XTRA4210N

این جدول خلاصه‌ای از مهم‌ترین مختصات فنی مدل XTRA4210N است. در ادامه هر بخش به صورت کاربردی‌تر و مشروح تفسیر خواهد شد.

فناوری MPPT پیشرفته و راندمان

مدل XTRA4210N به الگوریتم MPPT هوشمند و با قابلیت ردیابی فوق‌سریع نقطه توان بیشینه مجهز است که باعث می‌شود همیشه آرایه خورشیدی در نقطه حداکثر توان خود قرار گیرد. این الگوریتم با ردیابی دقیق چندین نقطه توان،​ بهره‌وری سیستم را تحت شرایطی مانند تابش متغیر،​ سایه جزئی یا دمای غیرایده‌آل حفظ می‌کند. راندمان ردیابی تا ۹۹.۵ درصد و حداکثر راندمان تبدیل داخلی کنترلر تا ۹۸.۶ درصد (در بار کامل تا ۹۶.۵ درصد) اعلام شده است.

بر خلاف نوع PWM که راندمان آن معمولاً حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد باقی می‌ماند،​ فناوری MPPT در این مدل ۲۰ تا ۳۰ درصد انرژی بیشتری را استخراج می‌کند. افزون بر این،​ توانایی مدیریت پنل‌های با ولتاژ بالاتر،​ حلقه‌های سری طولانی‌تر،​ و عملکرد مطلوب در آب و هوای سرد یا ابری از جمله برتری‌های بارز کنترلر MPPT سری XTRA-N محسوب می‌شود.

تطابق باتری و حالت‌های شارژ

شارژ کنترلر XTRA4210N با انواع باتری‌های اسید-سرب (sealed, gel, flooded) و لیتیوم یون (LiFePO4, NCM) با پیکربندی‌های مختلف (مانند ۴s/۸s/۱۵s/۱۶s برای لیتیوم) سازگار است. کاربر می‌تواند پارامترهای شارژ و دشارژ را در حالت “User” به‌صورت برنامه‌پذیر تنظیم نماید،​ که برای تطابق با طیف گسترده باتری‌های مدرن (به ویژه باتری‌های لیتیوم یون با مدار BMS محافظت‌شده) بسیار مهم است.

برای باتری‌های سرب اسید،​ کنترلر دارای سه مرحله شارژ خودکار (bulk/absorption،​ boost،​ float) و در صورت نیاز equalization نیز هست. برای باتری‌های لیتیوم،​ امکان توقف شارژ در دمای پایین (معمولاً زیر ۰ درجه) وجود دارد که برای حفاظت از باتری حیاتی است. جبران دمای شارژ برای باتری سرب اسید فعال است اما برای باتری‌های لیتیوم مقدار پیش‌فرض آن صفر خواهد بود تا رفتار شارژ ایمن باقی بماند.

حالت‌های کنترل بار و گزارش‌های انرژی کنترل کننده شارژ xtra4210

کنترل کننده شارژ خورشیدی مدل XTRA4210N از چندین حالت مختلف کنترل بار پشتیبانی می‌کند،​ من‌جمله:

• حالت دستی (manual): روشن/خاموش توسط دکمه یا دستور اپ/نرم‌افزار
• روشن/خاموش با نور محیط (Light ON/OFF): فعال‌سازی مبتنی بر غروب و طلوع خورشید
• حالت زمان‌بندی شده (Timer): روشن ماندن بار بعد از غروب به مدت ۱ تا ۱۵ ساعت (Timer1) یا قبل از طلوع
• حالت تست و زمان‌بندی با ساعت داخلی
• کنترل بر بستر RS485 یا از طریق نمایشگرهای LCD (XDB1/XDS1/XDS2) یا نرم‌افزار موبایل و PC

در همه حالت‌ها،​ آمار انرژی مانند توان لحظه‌ای،​ انرژی مصرف‌شده و تولیدی،​ ولتاژ و جریان بار و باتری به صورت دقیق ثبت و مانیتور می‌شود.

حفاظت الکترونیکی و ایمنی

شارژ کنترلر XTRA4210N از کامل‌ترین حفاظـت‌های الکترونیکی بهره می‌برد:

• حفاظت جریان و توان اضافه پنل (محدودسازی هوشمند)
• حفاظت اتصال کوتاه پنل؛​ بدون آسیب در صورتی که کنترلر شارژ نکند
• حفاظت از قطبیت معکوس پنل و باتری (reverse polarity)
• جلوگیری از شارژ معکوس شبانه (night reverse charging)
• حفاظت اضافه‌ولتاژ و تخلیه‌ی بیش‌از‌حد باتری
• حفاظت دمایی (در دمای بیش از ۶۵-۸۵°C شارژ قطع شده و با سرد شدن مجدد وصل می‌شود)
• حفاظت دمای پایین برای باتری لیتیوم (قطع شارژ زیر ۰ درجه)
• محافظت بار در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه بار (خاموشی و تلاش مجدد تا پنج بار)
• حفاظت در برابر ترانسینت‌ ولتاژی (TVS)،​ توصیه به نصب برقگیر خارجی در مناطق صاعقه‌خیز

این سطح حفاظتی موجب می‌شود کنترلر حتی در شرایط خطا و محیط‌های صنعتی/میدانی پایدار و مطمئن عمل کند.

ارتباط RS485 و مانیتورینگ

ایزولاسیون کامل RS485 با خروجی استاندارد ۵V/200mA برای دستگاه‌های جانبی (مانند MT50،​ eLOG01،​ eBox-WIFI-01/BLE-01) وجود دارد. همه تنظیمات (پارامترهای باتری،​ بار،​ زمان‌ها) از طریق اپلیکیشن موبایل (WiFi/BLE)،​ نرم‌افزار PC (با کابل USB به RS485)،​ و حتی کنترل از راه دور قابل برنامه‌ریزی است. پروتکل ارتباطی مدباس (Modbus) امکان اتصال و مانیتورینگ حرفه‌ای در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را نیز فراهم می‌سازد.

نمایشگر و واسط کاربری شارژ کنترلر xtra4210n

کنترلر XTRA4210N قابلیت پشتیبانی از سه نوع واحد نمایشگر (XDB1, XDS1, XDS2) را دارد:

• XDB1: نمایش ساده مبتنی بر LEDهای وضعیت،​ مناسب برای نصب اقتصادی و اطلاع از وضعیت عمومی PV و بار
• XDS1: نمایشگر استاندارد با LCD که وضعیت ولتاژ/جریان/انرژی PV،​ باتری و بار را نشان می‌دهد و امکان تنظیم ساده برخی پارامترها را دارد
• XDS2: پیشرفته‌ترین نمایشگر با نمایش همه ولتاژها،​ جریان‌ها،​ ظرفیت،​ انرژی،​ حالت تایمر و امکان تنظیم کامل،​ پاک‌سازی آماری و مشاهده خطاها

این امکان انتخاب و تطبیق با نیاز و هزینه پروژه را فراهم می‌سازد.

کیفیت ساخت،​ کلاس حفاظتی و طراحی مکانیکی

کیفیت ساخت بسیار بالا و استفاده از قطعات برند ST یا IR،​ دوام بلندمدت و نرخ خرابی پایین را تضمین می‌کند. حفاظت محیطی (IP33) این کنترلر،​ به معنای ایمنی کامل در برابر ورود اجسام جامد بالای ۲.۵ میلی‌متر و پاشش آب تا زاویه ۶۰ درجه عمود است. پوسته فلزی محکم و هیت‌سینک قوی،​ دفع حرارت را نیز در شرایط کاری سخت تسهیل می‌کند.

ابعاد جمع و جور (۲۵۵×۱۸۵×۶۷/۸ میلی‌متر) و وزن ۱/۷ کیلوگرم،​ نصب را در کابینت‌ها و جعبه‌های استاندارد تسهیل می‌نماید. همچنین رعایت فاصله تهویه حداقل ۱۵۰ میلی‌متر بالا و پایین جهت گردش هوا برای حفظ عمر دستگاه توصیه می‌شود.

مراحل نصب و دستورالعمل ایمنی شارژ کنترلر

برخی نکات مهم نصب و ایمنی عبارتند از:

• راه‌اندازی در محیط بسته و دارای تهویه،​ دور از رطوبت و مواد شیمیایی مهاجم
• اتصال اجزاء سیستم دقیقاً به ترتیب: اول باتری → دوم بار → سوم پنل خورشیدی (قطع به صورت معکوس)
• استفاده از فیوز سریع با جریان ۱/۲۵ تا ۲ برابر جریان نامی روی سیم باتری و کنترلر
• اتصال زمین به پوستـه فلزی جهت جلوگیری از برق گرفتگی و تداخل الکترومغناطیس
• انتخاب سیم با سطح مقطع مناسب (حداقل ۱۶mm2 برای جریان ۴۰ آمپر)
• نصب صحیح سنسور دما RTS (در محل مناسب کنار باتری) در صورت نیاز به جبران دما
• توصیه به استفاده از برق‌گیر خارجی به ویژه در مناطق پر صاعقه
• اطمینان از عدم وجود هرگونه قطعی یا اتصال شل در اتصالات ترمینال‌ها،​ و فشردگی مناسب کانکتورها

پیروی از این دستورالعمل‌ها الزامی است تا عمر،​ عملکرد و ایمنی سیستم خورشیدی بهینه گردد.

حالت‌های کاری بار و گزارش‌گیری انرژی

سیستم بار در XTRA4210N کاملاً برنامه‌پذیر بوده و طبق نیاز کاربر می‌تواند توسط نمایشگر LCD،​ نرم‌افزار PC،​ اپلیکیشن موبایل یا RS485 کنترل شود. حالت‌های اصلی بار عبارتند از:

• کنترل دستی (ON/OFF)
• روشن/خاموش بر اساس غروب و طلوع آفتاب (Light ON/OFF)
• حالت تایمر: روشن ماندن بار مثلاً ۳ ساعت بعد از غروب یا قبل از طلوع
• کنترل ساعتی مبتنی بر ساعت RTC داخلی دستگاه
• حالت تست و غیرفعال

همچنین می‌توان آمـار انرژی مصرفی و تولیدی هر روز،​ ماه و کل را روی دستگاه و یا نرم‌افزار مشاهده کرد. ریست آمار انرژی به‌صورت دستی یا اتوماتیک نیز قابل انجام است.

کاربردهای رایج شارژ کنترلر XTRA4210N

این کنترلر به صورت گسترده‌ در کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• سیستم‌های خورشیدی خانگی (جهت شارژ باتری‌ها،​ تغذیه روشنایی،​ تجهیزات اضطراری و…)
• خودروهای RV و ون‌های سفری (امکان ترکیب با پنل‌های متنوع و باتری لیتیومی)
• پایش میدانی (data loggerها،​ سنسورهای دوردست،​ پمپ‌های آب کشاورزی)
• مراکز ارتباطی و مخابراتی (تجهیزات outdoor حساس به قطع برق)
• سیستم‌های اضطراری و پشتیبان شهری یا صنعتی
• روشنایی معابر و معابر دوردست،​ برق اضطراری گلخانه و مزرعه

انعطاف‌پذیری در تنظیمات ولتاژ و حالت‌های بار،​ این کنترلر را برای پروژه‌های سفارشی نیز مطلوب ساخته است.

مزیت شارژ کنترلرهای MPPT نسبت به کنترلرهای PWM

کنترلر MPPT مدل XTRA4210N در مقایسه با کنترلرهای PWM در این دسته‌ها برتری فاحش دارد:

1. راندمان بالاتر: افزایش برداشت انرژی (تا ۳۰٪ بیشتر) مخصوصاً در شرایط دمای پایین یا تابش غیربهینه
2. قابلیت کار با پنل‌های با ولتاژ بالاتر: سیم‌کشی آرایه آسان‌تر،​ انعطاف‌پذیری در دماهای مختلف و مسافت‌های طولانی‌تر سیم‌کشی
3. شارژ کاملاً پویا و هوشمند: ردیابی مداوم نقطه توان بیشینه در هر لحظه
4. پشتیبانی از انواع باتری‌ها: حتی باتری‌های لیتیوم یون با پروفایل شارژ سفارشی،​ که PWM از آن ناتوان است
5. کاهش تلفات و عمر بالای باتری: دقت بیشتر در قطع و وصل شارژ و دشارژ و جبران دما

در سطح حرفه‌ای،​ کاربرد MPPT برای سیستم‌های متوسط تا بزرگ،​ سیستم‌های حیاتی و پروژه‌های اقتصادی توجیه‌پذیر است،​ هرچند که نسبت به PWM هزینه اولیه کمی بالاتر دارد اما بازده و طول عمر بالاتر این هزینه را جبران خواهد کرد.

مقایسه شارژ کنترلر xtra4210n با سایر مدل‌های کنترلر MPPT

در مقایسه با مدل‌های کوچک‌تر (مانند XTRA3210N با جریان شارژ ۳۰ آمپر)،​ مدل XTRA4210N دارای جریان شارژ و ظرفیت ورودی پنل بالاتری است (۴۰ آمپر و تا ۲۰۸۰ وات)،​ از سیستم‌های ولتاژ بالاتر (تا ۴۸ ولت) پشتیبانی می‌کند و همچنان راندمان و حفاظت مطمئن را حفظ می‌نماید. پشتیبانی از نمایشگر پیشرفته (XDS2) و امکانات کامل نرم‌افزار و سخت‌افزار نیز آن را از مدل‌های ارزان‌ قیمت‌تر یا برندهای متفرقه متمایز می‌سازد.

جمع‌بندی مزایا و نتیجه‌گیری

کنترلر XTRA4210N با بهره‌مندی از MPPT،​ راندمان انرژی بسیار بالا،​ حفاظت‌های کامل و قابلیت تطبیق با طیف وسیعی از پنل‌ها و باتری‌ها،​ انتخابی مطمئن برای کاربردهای خورشیدی متوسط تا پیشرفته است. امکانات ارتباطی مدرن،​ امکان سفارشی‌سازی تنظیمات و گزارش‌گیری انرژی به اپلیکیشن یا نرم‌افزار،​ و کیفیت ساخت قابل اتکا،​ این سری را برای پروژه‌های حرفه‌ای و حساس،​ سرمایش،​ روشنایی،​ RV و کاربردهای صنعتی ایده‌آل ساخته است.

در نهایت،​ XTRA4210N مجموعه‌ای از آخرین فناوری،​ ایمنی و انعطاف حداکثری را در کنار قیمت مناسب ارائه می‌دهد؛​ با توجه به نیاز سیستم،​ بودجه و الزامات پروژه بهترین انتخاب در رده خود محسوب می‌شود.