sábado, 24 de noviembre de 2012

COMPONENTES DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AISLADO. II EL REGULADOR


El Regulador de Carga

Función
Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas profundas.
El regulador de tensión controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula la intensidad de carga de las mismas para alargar su vida útil. También genera alarmas en función del estado de dicha carga.
Los reguladores actuales introducen microcontroladores para la correcta gestión de un sistema fotovoltaico. Su programación elaborada permite un control capaz de adaptarse a las distintas situaciones de forma automática, permitiendo la modificación manual de sus parámetros de funcionamiento para instalaciones especiales. Incluso los hay que memorizan datos que permiten conocer cual ha sido la evolución de la instalación durante un tiempo determinado.
Para ello, consideran los valores de tensión, temperatura, intensidad de carga y descarga, y capacidad del acumulador.

Sistema de regulación. ¿Cómo trabajan los reguladores de carga?

- Regulación De La Intensidad De Carga De Las Baterías: igualación, carga profunda, flotación.


IGUALACIÓN
Esta respuesta del regulador permite la realización automática de cargas de igualación de los acumuladores tras un período de tiempo en el que el estado de carga ha sido bajo, reduciendo al máximo el gaseo en caso contrario.
CARGA PROFUNDA
Tras la igualación, el sistema de regulación permite la entrada de corriente de carga a los acumuladores sin interrupción hasta alcanzar el punto de tensión final de carga. Alcanzado dicho punto el sistema de regulación interrumpe la carga y el sistema de control pasa a la segunda fase, la flotación.
Cuando se alcanza la tensión final de carga, la batería ha alcanzado un nivel de carga próximo al 90% de su capacidad, en la siguiente fase se completará la carga.
CARGA FINAL Y FLOTACIÓN
La carga final del acumulador se realiza estableciendo una zona de actuación del sistema de regulación dentro de lo que denominamos “Banda de Flotación Dinámica”. La BFD es un rango de tensión cuyos valores máximo y mínimo se fijan entre la tensión final de carga y la tensión nominal + 10% aproximadamente.
Una vez alcanzado el valor de voltaje de plena carga de la batería, el regulador inyecta una corriente pequeña para mantenerla a plena carga, esto es, inyecta la corriente de flotación. Esta corriente se encarga por tanto de mantener la batería a plena carga y cuando no se consuma energía se emplea en compensar la Autodescarga de las baterías.

-Indicadores De Estado: Desconexión Del Consumo Por Baja Tensión De Baterías, Alarmas De Señalización
DESCONEXIÓN DEL CONSUMO POR BAJA TENSIÓN DE BATERÍA
La desconexión de la salida de consumo por baja tensión de batería indica una situación de descarga del acumulador próxima al 70% de su capacidad nominal.
Si la tensión de la batería disminuye por debajo del valor de tensión de maniobra de desconexión de consumo durante más de un tiempo establecido, se desconecta el consumo. Esto es para evitar que una sobrecarga puntual de corta duración desactive el consumo.
Tensión de desconexión del consumo: tensión de la batería a partir de la cual se desconectan las cargas de consumo.

ALARMA POR BAJA TENSIÓN DE BATERÍA
La alarma por baja tensión de batería indica una situación de descarga considerable. A partir de este nivel de descarga las condiciones del acumulador comienzan a ser comprometidas desde el punto de vista de la descarga y del mantenimiento de la tensión de salida frente a intensidades elevadas.
Esta alarma está en función del valor de la tensión de desconexión de consumo (siempre se encontrará 0,05 volt/elem. por encima).
En el regulador DSD, Si la tensión de la batería disminuye por debajo del valor de la alarma durante más de 10segundos aprox. se desconecta el consumo. El regulador entra entonces en la fase de igualación y el consumo no se restaurará hasta que la batería no alcance media carga. Además, incluye una señal acústica para señalizar la batería baja

PROTECCIONES TIPICAS
Contra sobrecarga temporizada en consumo
Contra sobretensiones en paneles, baterías y consumo.
Contra desconexión de batería.

INDICADORES DE ESTADO/ SEÑALIZADORES HABITUALES
Indicadores de tensión en batería.
Indicadores de fase de carga.
Indicadores de sobrecarga/ cortocircuito.

PARÁMETROS A CALCULAR, DIMENSIONAMIENTO
Tensión nominal: la del sistema (12, 24, 48)
Intensidad del regulador: la intensidad nominal de un regulador ha de ser mayor que la recibida en total del campo de paneles FV.

-Parámetros importantes que determinan su operación
-Intensidad Máxima de Carga o de generación: Máxima intensidad de corriente procedente del campo de paneles que el regulador es capaz de admitir.
-Intensidad máxima de consumo: Máxima corriente que puede pasar del sistema de regulación y control al consumo.
-Voltaje final de carga: Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico (I flotación). Vale aproximadamente 14.1 para una batería de plomo ácido de tensión nominal 12V.

Tipos de reguladores:

Reguladores PWM
Un regulador PWM es un regulador sencillo que actúa como un interruptor entre los módulos fotovoltaicos y la batería. Conectados a un regulador PWM, los módulos fotovoltaicos están forzados a trabajar a la tensión de la batería (por ejemplo cuando cargamos una batería a 13,5 V, los módulos también dan 13,5 V), lo que resulta en pérdidas de rendimiento respecto al punto de máxima potencia (MPP) de los módulos. En cuanto llegamos a la fase de absorción de la batería , el regulador empieza a cortar parte de la posible producción de los módulos, modificando la anchura de los pulsos (es decir cortando muchas veces por segundo el contacto entre módulos y batería), para que no se sobrecargue la batería.
Las ventajas de este tipo de regulador son la sencillez, reducido peso y el precio. La desventaja principal esla pérdida de rendimiento con respecto a reguladores MPPT, es decir un regulador PWM va a extraer menos energía de un campo fotovoltaico que un regulador MPPT, por lo cual se necesitan más módulos fotovoltaicos para sacar la misma producción.
Reguladores MPPT
Un regulador MPPT lleva incorporado un seguidor del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking = MPPT) y un convertidor CC-CC (transformador de corriente continua de más alta tensión a corriente continua de más baja tensión - para la carga de la batería). El MPPT se encarga de trabajar en la entrada de los módulos fotovoltaicos a la tensión que más conviene (para sacar la máxima potencia o para limitar la potencia en fases de "absorción" y "flotación"  
 .
Ventajas de un regulador MPPT frente a uno PWM:
- saca más rendimiento de los módulos fotovoltaicos
- permite emplear módulos fotovoltaicos que no se pueden emplear con reguladores PWM (por cuestiones de incompatibilidad de la tensión del panel con la de la batería)
- permite tarbajar a mayor tensión en el campo fotovoltaico disminuyendo caídas de tensión respectivamente permitiendo emplear cables de menor sección

¿Cómo elegir el regulador adecuado?
Según aplicación, potencia, distancias y tipo de módulos disponibles etc. puede ser ventajoso emplear un regulador MPPT o uno PWM. En general se puede decir que cuanto mayor la potencia del campo fotovoltaico, más conviene un regulador MPPT. 
En todo caso es recomendable que el regulador lleve sonda de temperatura (para ajustar la tensión de carga a la temperatura de la batería - ya que la tensión de la batería varía con la temepratura) y que permita programar/ajustar las tensiones de carga a la batería que se emplea (según tipo de batería y fabricante puede haber diferencias en las tensiones recomendadas de carga).