Reguladores de carga solar: tipos paralelo, serie, todo-nada y PWM
Resumen
El documento explica los reguladores de carga de sistemas fotovoltaicos, que protegen las baterías de sobrecargas y descargas excesivas. Describe los reguladores paralelo y serie, sus ventajas e inconvenientes, el papel del MOSFET como interruptor y las etapas de carga profunda y flotación de los reguladores todo-nada. Cierra con la modulación por ancho de pulso (PWM) como técnica para variar gradualmente la corriente de carga.
Puntos clave
- Los reguladores de carga protegen las baterías de sobrecargas y descargas excesivas, prolongando su vida útil.
- En el regulador paralelo, el control se hace cortocircuitando la entrada del generador mediante un relé de estado sólido; su diodo de bloqueo evita la descarga nocturna hacia el generador.
- El regulador paralelo es más económico y tiene menor autoconsumo, pero disipa mucha energía en forma de calor, lo que limita su potencia (hasta unos 20 A).
- En el regulador serie se interrumpe la conexión entre generador y batería mediante un MOSFET; disipa poca energía y se usa en sistemas de más de 100 A, aunque tiene mayor autoconsumo.
- Los reguladores todo-nada conectan y desconectan el circuito: en carga profunda dejan pasar toda la corriente hasta una tensión predeterminada, y en flotación mantienen la tensión en torno a un valor constante.
- El PWM actúa en la fase final de carga y en flotación, variando gradualmente la corriente mediante la anchura de los pulsos.
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
- Más económicos.
- Autoconsumo menor que en los reguladores en serie.
Inconvenientes
- Elevada disipación de energía en forma de calor, lo que limita la potencia total que pueden manejar (hasta 20 A aprox.).
- 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
- Alta caída de tensión en el circuito de conmutación entre el generador y la batería.
- 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.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Para qué sirve un regulador de carga en un sistema fotovoltaico?
Protege las baterías de sobrecargas y descargas excesivas, optimizando su vida útil y el rendimiento del sistema.
¿Cuál es la diferencia entre un regulador paralelo y uno serie?
El paralelo controla la batería cortocircuitando la entrada del generador y disipa más energía en forma de calor, por lo que limita su potencia a unos 20 A. El serie interrumpe la conexión con un MOSFET, disipa poca energía y se usa en sistemas de más de 100 A.
¿Qué función tiene el diodo de bloqueo en el regulador paralelo?
Evita el cortocircuito de la batería cada vez que se cierra el interruptor y impide que la corriente de la batería vuelva al generador durante la noche.
¿Qué es la etapa de flotación en un regulador todo-nada?
Es la etapa en la que se mantiene la tensión de la batería en torno a un valor constante, conectando y desconectando el circuito dentro de un rango pequeño (entre 0,5 y 1 V) por encima y por debajo de dicho valor.
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