Reguladores de Carga Fotovoltaicos: Tipos y Funcionamiento

Los reguladores de carga son componentes esenciales en cualquier sistema fotovoltaico, ya que protegen las baterías de sobrecargas y descargas excesivas, optimizando su vida útil y el rendimiento del sistema. A continuación, se detallan los tipos más comunes y sus características.

Regulador Paralelo

En estos reguladores, el control de la batería se efectúa cortocircuitando la entrada del generador fotovoltaico mediante el relé de estado sólido A. El diodo de bloqueo D tiene dos funciones principales: evitar el cortocircuito de la batería cada vez que se cierra el interruptor A e impedir la circulación de corriente de la batería hacia el generador durante la noche.

Ventajas

1. Más económicos.
2. Autoconsumo menor que en los reguladores en serie.

Inconvenientes

1. Elevada disipación de energía en forma de calor, lo que limita la potencia total que pueden manejar (hasta 20 A aprox.).
2. Caída de tensión en el diodo de bloqueo.

Regulador Serie

En este tipo de regulador, el control de la carga de la batería se efectúa interrumpiendo la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería mediante un relé de estado sólido (MOSFET).

Ventajas

Pequeña disipación de energía, lo que permite su uso en sistemas de gran potencia (corrientes superiores a 100 A).

Inconvenientes

1. Alta caída de tensión en el circuito de conmutación entre el generador y la batería.
2. Autoconsumo mayor que en los reguladores en paralelo.

MOSFET: Componente Clave en Reguladores

Estos transistores se utilizan en modo de conmutación, actuando como un interruptor que permite el paso o interrumpe corrientes muy grandes entre la Fuente (S) y el Drenador (D), a frecuencias elevadas. Su control se realiza mediante tensiones y corrientes muy pequeñas aplicadas a la Puerta (G).

Reguladores Todo-Nada

Las etapas de carga se realizan conectando y desconectando el circuito entre el generador y la batería.

Etapa de Carga Profunda

En la etapa de carga profunda, permiten el paso de toda la corriente producida por el generador hasta un valor de tensión predeterminado.

Etapa de Flotación

En la etapa de flotación, se mantiene la tensión de la batería en torno a un valor constante, conectando y desconectando dentro de un rango pequeño (entre 0.5 y 1 V) por encima y por debajo de dicho valor. Si el consumo aumenta y el regulador no puede mantener la tensión de flotación, entonces se desconecta el consumo y se vuelve a la primera fase.

Reguladores PWM (Modulación por Ancho de Pulso)

En la primera etapa, el comportamiento es igual al de los reguladores Todo-Nada. Es en la fase final de la primera etapa (MCP) y en la etapa de flotación donde se recurre a la técnica de modulación por anchura de pulsos (PWM). Esta técnica permite variar de forma gradual la corriente de la batería modificando la anchura de los pulsos aplicados.