คอลโทรลชาร์จอินเวอร์เตอร์

3. คอนโทรลชารจ์ โซลา่ เซลล์ (Solar Charge Controller) แผงโซล่าเซลล์ทางานผลิตไฟฟา้ กระแสตรงออกมา ถ้าระบบที่ออกแบบมกี ารต่อพ่วงกับแบตเตอรีด่ ้วย ในบางคร้ังแสงที่ตกกระทบแผงโซล่าเซลล์อาจจะไม่สมา่ เสมอกันตลอดท้ังวันจึงทาให้กระแสและแรงดันท่ีผลิต ได้จากแผงเปล่ียนแปลงตลอดเวลาบางช่วงก็สูงบางช่วงก็ต่าทาให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าไม่คงท่ี ดังน้ันการ ชาร์จประจไุ ฟฟา้ ของแผงโดยตรงกับแบตเตอรี่จึงไม่มปี ระสิทธิภาพเทา่ ท่ีควรและท่สี าคัญคอื จะทาให้อายกุ ารใช้ งานของแบตเตอร่ีจะสั้นในลงอีกด้วยเพราะแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลลบ์ างคร้ังก็สูงเกนิ กว่าค่าแรงดันที่จะ ทาการชาร์จแบตเตอรี่ เครื่องควบคุมการชารจ์ จงึ ถูกออกแบบมาเพ่ือทาให้การชาร์จไฟฟ้าเขา้ แบตเตอรีน่ ัน้ มปี ระสิทธิภาพเพิ่ม มากยิง่ ขน้ึ อีกทัง้ ยังปอ้ งกันการเสยี หายทเี่ กดิ จากการชารจ์ แบตเตอรีท่ มี่ ีแรงดนั สูงเกินไปอีกดว้ ย PWM (Pulse Width Modulation) MPPT Solar Charge Controller 3.1 ประเภทคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ แบง่ เป็น 2 ประเภทตามลักษณะหลกั การทางาน 1) PWM (Pulse Width Modulation) หลักการทางาน ก็คือ ควบคุมความถ่ีของคลื่นไฟฟ้าจากแผง โซล่าเซลล์ให้คงที่ ด้วยระบบดิจิทัล (Digital) เพ่ือให้ประหยัดพลังงาน และสามารถควบคุมการประจุไฟเข้าสู่ แบตเตอร่ีได้เปน็ อย่างดี ทาให้แบตเตอร่ีไม่เสื่อมเร็ว มฟี ังก์ชั่นไฟแสดงสถานะ การทางานทเี่ ชื่อมตอ่ กับอุปกรณ์ ตา่ งๆ เช่น การทางานของแผงโซลา่ เซลล/์ ระดับการเก็บประจุของแบตเตอรี่ (ไฟเต็ม/ ไฟกลาง/ ไฟน้อย หรือ ใกล้หมด) / การจ่ายไฟ DC ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าDC ท่ีกาลังต่อเช่ือมวงจร มีระบบการตัดไฟอัตโนมัติ ในกรณีไฟ แบตเตอรี่ใกล้หมด เพือ่ ปอ้ งกนั แบตเตอรี่เสีย/ เสื่อมสภาพ เน่ืองจากการใช้ไฟเกินกาลัง (Over Charge/ Over Discharge Protection) มี PWM Solar Charge Controller ขนาดตา่ งๆ ตามความตอ้ งการใช้งานตามระดบั ปรมิ าณ กระแสไฟใชง้ าน ดังตอ่ ไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดนั Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V

2) MPPT (Maximum Power Point Tracking) หลักการทางานของตัวนี้ ก็คือ มีระบบไมโคร โพรเซสเซอร์ หรือตัวจับสัญญาณ คอยควบคุมดูแลสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ เปรียบเทียบกับ แรงดันกระแสในแบตเตอรี่ และเลือกสัญญาณไฟฟ้าที่สูงที่สุดจากแผงเพ่ือประจุลงในแบตเตอร่ีให้เต็มท่ี ตลอดเวลา ดังน้ันจึงหมดห่วงเมื่อใช้อุปกรณ์ชนิดน้ี ขณะท่ีสภาพแสงแดดภายนอกไม่คงที่ แสงแดดอ่อนๆ ในช่วงเช้า/ ชว่ งเยน็ หรอื ตอนครึม้ ๆ ก่อน/หลังฝนตก มี MPPT Solar Charge Controller ขนาดต่างๆ ตามความต้องการใช้งานตามระดับปริมาณ กระแสไฟใช้งาน ดังต่อไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดัน Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V 3.2 การทางานของเคร่ืองควบคุมการชาร์จ เคร่ืองควบคุมการชาร์จจะต่อระหว่างแผงโซล่าเซลล์กับแบตเตอรี่และโหลด(ตามรูป) ทางานโดยจะดู วา่ แรงดันไฟฟ้าท่ีอยู่ในแบตเตอร่ีอยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดบั ที่ต่ากว่าท่ีตั้งไว้ ตัวเครอ่ื งควบคุมการชาร์จจะทา การปลดโหลดออกจากระบบโดยทันที (Load disconnect) เพื่อป้องกันการคลายประจุของแบตเตอรี่ที่มาก เกินไปและอาจทาให้แบตเตอร่ีเสื่อมเร็วขึ้น ส่วนใหญ่จะต้ังค่าแรงดันการปลดโหลดไว้ที่ประมาณ 11.5 โวลท์ สาหรับแรงดันระบบที่ 12 โวลท์ นอกจากน้ีเคร่ืองควบคุมการชาร์จก็จะต่อการทางานของโหลดใหม่(Load reconnect) ถา้ แบตเตอร่ีมีค่าแรงดนั ทเ่ี พิ่มขนึ้ ตามทต่ี ้ังไว้ เชน่ คา่ จะตัง้ ไวท้ ี่ 12.6โวลท์ สาหรับแรงดันระบบ 12 โวลท์ เป็นต้น ส่วนแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่โดยทั่วไป(Regulation Voltage)จะมีค่า 14.3 โวลท์สาหรับระบบ 12 โวลท์ เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ถ้าปล่อยแบตเตอร่ีทิ้งไว้แรงดันของแบตเตอรี่จะลดลง ดังน้ันเคร่ือง ควบคุมการชาร์จจะชาร์จรักษาระดับแรงดันในแบตเตอรี่ให้คงที่อยู่เสมอ(Float Voltage) มีค่า 13.7 โวลท์ สาหรบั ระบบ 12 โวลท์ การทางานของเคร่ืองควบคุมการชาร์จ [http://www.leonics.co.th] โซลา่ เซล (Solar Charge Controller) คอยปกป้องไม่ให้ไฟจากแบตเตอรี่ย้อนข้ึนไปยังตัวแผงโซล่าเซลซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตัว แผงโซล่าเซลล์อีกด้วย และอีกข้อหนึ่งก็คือเป็นตัวสวิตซ์อัตโนมัติที่ใช้จ่ายไฟให้โหลดเวลาท่ีไม่มีแสงมากระทบ แผงโซล่าเซลล์ (สว่ นใหญ่จะเป็นหลอดไฟฟา้ ) อีกนยั กค็ อื ใชแ้ ทนสวิตซ์แสง (Photo Switch) น่ันเอง ***ข้อควรระวังในการเลือกซ้ือคอนโทรลชารจ์ โซลา่ เซลล์

1) ไม่ควรเลือกขนาดของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลลใ์ หญ่เกนิ กวา่ ทีร่ ะบบต้องการ เพราะต้องเสยี เงนิ ซื้อ เครื่องควบคุมการชาร์จราคามากเกินความจาเป็นด้วย เนื่องจากตวั คอนโทรลชารจ์ โซลา่ เซลล์ กระแส สูงๆ จะแพงกวา่ ตวั กระแสต่า 2) ควรเลือกคอนโทรลชารจ์ โซล่าเซลล์ ให้รองรบั กับแรงดันระบบท่เี ลือกใช้เชน่ แรงดนั ระบบ 24 V ควร เลอื กเคร่ืองความคุมการชาร์จท่ีรองรบั แรงดัน 24 V แตป่ จั จุบันไดม้ ีรนุ่ ที่ออกแบบมาสาหรับ 12 V และ 24 V ในตวั เดียวกันมาจาหนา่ ยกนั แลว้ 3) ควรเลือกขนาดกระแสของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลลใ์ หเ้ หมาะสมกบั ขนาดรวมของแผงโซลา่ เซลล์ มฉิ ะน้นั อาจทาให้เครื่องควบคุมการชารจ์ หรอื แบตเตอร่เี สียหายได้ เช่น คอนโทรลชารจ์ โซล่าเซลล์ จะ มคี า่ จากัดอยู่วา่ ยอมให้กระแสผา่ นไดเ้ ท่าไหร่ เชน่ คอนโทรลชาร์จโซลา่ เซลล์ 12V./10A. หมายความ วา่ ชาร์จลงแบต 12V. ส่วน 10A. นน้ั ไม่ใช่ขนาดแบตฯ แต่เป็นขนาดโซลา่ ร์ท่ใี ช้ได้ แผงโซล่ารแ์ ตล่ ะ ขนาดจะมีคา่ Imp บอกที่ฉลากอยแู่ ล้ววา่ เทา่ ไหร่ ถ้าค่า Imp นั้นไม่เกนิ 10A. ก็เปน็ ใช้ได้ ถา้ เกินกต็ ้อง ใช้รุ่น 20A. เช่นนีเ้ ป็นต้น 4) เคร่อื งควบคุมการชารจ์ ออกแบบมาเพ่ือชารจ์ ไฟฟา้ เข้าแบตเตอรี่ เพ่ือประสทิ ธภิ าพเพ่ิมมากยง่ิ ข้นึ อีก ทั้งยงั ปอ้ งกันการเสยี หาย ทีเ่ กิดจากการชาร์จแบตเตอร่ี บางช่วงกส็ งู บางชว่ งก็ตา่ และป้องกันแรงดัน สูงเกินไป เพราะแสงตกกระทบแผงโซล่าร์เซลล์ ไม่สม่าเสมอกันตลอดทั้งวนั จึงทาใหก้ ระแสและ แรงดันที่ผลติ ได้ เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ประสทิ ธภิ าพจึงไมด่ ีเทา่ ท่ีควร ทส่ี าคญั คือ จะทาให้อายุการ ใชง้ านของแบตเตอรีจ่ ะสนั้ ลง 5) เครื่องควบคมุ การชารจ์ จะต่อระหวา่ งแผงโซลา่ ร์เซลล์ กับแบตเตอร่ี หรืออปุ กรณ์ไฟฟ้า โดยจะดวู า่ แรงดันไฟฟา้ ในแบตเตอร่วี ่าอยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดับที่ต่ากว่าทตี่ ้ังไว้ เคร่อื งควบคมุ การชาร์จ จะ ทาการปลดโหลด ออกจากระบบโดยทนั ที (Load disconnect) เพื่อป้องกันการคลายประจขุ อง แบตเตอร่ีที่มากเกนิ ไป และอาจทาให้แบตเตอรเี่ สื่อมเรว็ ขน้ึ ส่วนใหญจ่ ะตั้งค่าแรงดันการปลดโหลด ไว้ทีป่ ระมาณ 11.5 โวลท์ สาหรับแรงดันระบบท่ี 12 โวลท์ นอกจากน้ีเครื่องควบคุมการชารจ์ ก็จะตอ่ การทางานของโหลดใหม่ (Load reconnect) ถา้ แบตเตอรี่มคี ่าแรงดันที่เพ่ิมขนึ้ ตามท่ีตง้ั ไว้ เชน่ ค่า จะตง้ั ไว้ท่ี 12.6 โวลท์ สาหรบั แรงดนั ระบบ 12 โวลทเ์ ป็นต้น 6) แรงดันในการชารจ์ แบตเตอร่ี โดยทว่ั ไป (Regulation Voltage) จะมีค่า 14.3 โวลท์ สาหรับระบบ 12 โวลท์ เม่อื แบตเตอรช่ี ารจ์ จนเตม็ ถ้าปลอ่ ยแบตเตอร่ที ้งิ ไว้ แรงดันของแบตเตอรจ่ี ะลดลง ดังน้นั เครอ่ื ง ควบคุมการชารจ์ จะชารจ์ รักษาระดับแรงดนั ในแบตเตอรใ่ี ห้คงท่ีอยู่เสมอ (Float Voltage) มคี ่า 13.7 โวลท์ สาหรับระบบ 12 โวลท์ 7) เครื่องควบคุมการชาร์จโดยทวั่ ไป จะทางานแบบ เพาลว์ ิทมอดเู ลช่ัน (Pulse Width Modulation – PWM) คอื ใชล้ ูกคลื่นไฟฟ้าในช่วงสน้ั ในการชาร์จประจุไฟฟ้าใหก้ บั แบตเตอรี่ นอกจากน้ี ยังมเี ครื่อง ควบคุมการชารจ์ แบบเอม็ พีพที ี ทมี่ ีประสทิ ธิภาพมากกว่า เม่ือนามาตอ่ เข้ากบั ระบบแล้ว จะทาให้ ประสิทธภิ าพโดยรวม สงู ขนึ้ อยา่ งเห็นได้ชัด เพราะแบตเตอร่ีทาการเก็บ และจา่ ยประจุไฟฟ้าใหก้ ับ อปุ กรณ์ ได้อยา่ งมีประสิทธภิ าพมากข้ึน และเคร่ืองควบคุมการชารจ์ แบบเอม็ พีพีที จะทาให้ ประสิทธิภาพการผลติ ไฟฟ้า จากแผงโซล่าร์เซลล์ ที่จะส่งไปยังแบตเตอรเ่ี พิ่มขึน้ ถงึ 40 เปอร์เซนต์ ซึ่ง ก็อาจจะเปน็ ไปได้ เมื่อแบตเตอร่ีมีคา่ แรงดนั ต่า หรือแสงแดดในวนั นน้ั มคี ่าเข้มแสงไม่มาก

4. อนิ เวอรเ์ ตอร์ (Inverter) แผงโซล่าเซลล์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมาในรูปแบบของไฟกระแสตรง(Direct Current) แต่ เคร่ืองใช้ไฟฟ้าในท่ีอยู่อาศัยโดยส่วนใหญ่ เป็นเคร่ืองใช้ไฟฟ้าท่ีใช้กับไฟกระแสสลับเป็นหลัก ดังนั้นการที่จะทา ให้ไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ใช้กับเคร่ืองใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปได้ ก็ต้องมีตัวแปลงกระแสไฟฟ้าเสียก่อน อปุ กรณ์ตวั นนั้ กค็ อื อนิ เวอร์เตอร์ นน่ั เอง อินเวอรเ์ ตอร์ (Inverter) ชนิดต่างๆ ท่ีมีขายตามทอ้ งตลาดทั่วไป 4.1 หลักการทางานของอนิ เวอรเ์ ตอร์ คอื จะรบั พลังงานไฟฟา้ กระแสตรงเขา้ ไปสตู่ ัวเคร่ืองอินเวอร์เตอร์ ไม่ว่าการผลติ จากแผงโซล่าเซลล์แล้ว ส่งไปท่ีควบคุมกระแส หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอร่ีก็ตาม หลังจากนั้นจะผ่านวงจรไฟฟ้าภายในตัว อินเวอร์เตอร์ที่ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะทาหน้าที่ในการแปลงแรงดันใหส้ ลับกันไปมาระหว่างความ ต่างศักย์ท่ีเป็นบวกและลบจนได้เป็นพลังงานไฟฟ้าท่ีเป็นไฟกระแสสลับโดยมีจานวนคร้ังท่ีสลับไปมาเท่ากับ 100-120 ครั้งต่อวินาที (ความถ่ี 50-60 เฮริต์ส) แล้วแต่การออกแบบวงจรภายใน โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ผลิต และใช้กันอยู่ในประเทศไทยโดยท่ัวไป มีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ท่ี 220-230 โวลท์ (V) ความถี่ 50 เฮริต์ส (Hz)

4.2 รปู แบบของรปู คล่ืนของอินเวอรเ์ ตอร์ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับทีแ่ ปลงได้จากตัวอินเวอรเ์ ตอร์ จะมีรูปแบบของลกู คลื่นท่ีผลิตได้อยู่สองแบบ ใหญ่ๆดว้ ยกัน 1.) รปู คลน่ื สแควร์เวฟ (Square Wave) มีลักษณะเป็นทรงเหล่ียม อีกรูปแบบท่ีใกล้เคียงกับรูปคล่ืนสแควร์เวฟ ก็คือ โมดิฟายซานย์เวฟ (Modified-Sine wave) ซึ่งจุดท่ีเปลี่ยนระหว่างคล่ืนบวกกับลบจะมีความชันน้อยกว่า ส่วนใหญแ่ ล้วจะเจอกับ อินเวอร์เตอร์ที่มีราคาถูก หาซื้อได้โดยท่ัวไป อินเวอร์เตอร์ที่มีแรงดันขาออกเป็นแบบสองลูกคล่ืนนี้จะนาไปใช้ กับเครื่องใช้ไฟฟ้าท่ีไม่ค่อยมีผลกับรูปแบบของลูกคล่ืนมากนักเช่นหลอดไฟ เป็นต้น แต่ถ้านาไป ใช้กับ เคร่ืองใช้ไฟฟ้าท่ีมีส่วนประกอบของเส้นลวดพัน เช่นมอเตอร์พัดลม จะทาให้เกิดเสียงฮัมและความร้อนจากตัว มอเตอร์ ส่งผลให้มอเตอร์เสียหายได้ เนือ่ งจากรูปแบบลูกคล่ืนไม่สอดกับหลักการทางานภายในของตัวมอเตอร์ นัน่ เอง 2.) รูปคลืน่ ซายน์เวฟ (Sine Wave) หรือทเ่ี รียกตามท่ัวไปคือเพยี วซายน์เวฟ(Pure-Sine Wave) อนิ เวอร์เตอร์ที่ผลติ รูปคล่ืนแบบน้ีออกมา จะมีราคาที่สูงกว่า เพราะรูปคลื่นซานย์จะรองรับการนาไปใช้งานกับเคร่ืองใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิดโดยไม่ทาให้เกิด ปัญหา และมีรูปร่างของคล่ืนท่ีผลิตได้เหมือนกับรูปคลื่นไฟฟ้าตามบ้านทุกประการ การนาเอาท์พุตของ อินเวอร์เตอร์ซายน์เวฟนไ้ี ปจา่ ยให้กบั พดั ลม พดั ลมจะทางานปกติไม่เกิดเสียงฮัมแต่อย่างใด รูปแบบของรปู คล่ืนของอนิ เวอรเ์ ตอร์

4.3 อินเวอร์เตอรต์ ามระบบที่ตดิ ตัง้ โดยท่ัวไปอินเวอร์เตอร์จะแบ่งแยกตามระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ซ่ึงมีอยูสองแบบใหญ่ๆด้วยกัน ได้แก่ 1.) อินเวอร์เตอรท์ ใี่ ช้กบั ระบบสแตนอโลน (Stand-Alone System) หรือระบบอสิ ระที่ไม่มปี ฏสิ ัมพนั ธ์ กบั การไฟฟ้า อินเวอรเ์ ตอร์แบบนี้จะมีหลกั การทางานเบ้อื งต้นที่กล่าวไปคือ รับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงท่ีผลิต ได้จากแผงโซล่าเซลล์ หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่(เวลากลางคืนจากพลังงานท่ีชาร์จไว้โดยแผงโซล่า เซลลใ์ นเวลากลางวัน) แล้วแปลงเป็นไฟฟา้ กระแสสลบั จ่ายใหก้ บั เครอื่ งใชไ้ ฟฟ้ากระแสสลับตอ่ ไป อนิ เวอรเ์ ตอร์ทีใ่ ชก้ บั ระบบสแตนอโลน 2.) อินเวอร์เตอร์ท่ีใช้กับระบบออนกริต (On-grid System) หรือระบบที่ทางานสัมพันธ์กับการไฟฟ้า มชี ื่อเรียกอินเวอร์เตอร์ชนิดน้ีโดยท่ัวไปว่า กริตไทน์อินเวอร์เตอร์(Grid-Tied Inverter)ลักษณะการทางานของ อินเวอร์เตอร์ระบบนี้จะเหมือนกับอินเวอร์เตอร์โดยปกติทั่วไปแต่จะต้องมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากการ ไฟฟ้าป้อนให้กบั อนิ เวอร์เตอร์อีกทางหนง่ึ ดว้ ย ตัวอินเวอร์เตอร์แบบนถ้ี ึงจะทางาน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่า เซลล์จะถูกใช้ไปกบั เคร่ืองใช้ไฟฟ้าตา่ งๆภายในบ้าน(สาหรับระบบออนกรติ แบบลดภาระค่าไฟฟ้า) หรืออาจจะ แปลงไฟฟา้ ท่ีผลติ ไดจ้ ากแผงโซล่าเซลล์ปอ้ นตรงใหก้ ับสายส่งเพอ่ื ขายไฟให้กับการไฟฟ้าตามโครงการVSPPได้ กริตไทน์อินเวอร์เตอร์ในปัจจุบันจะตัดการทางานตัวมันเองทันทีท่ีไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับเพ่ือป้องกัน ไฟฟา้ ท่ผี ลิตได้จากแผงโซล่าเซลลผ์ ่านไปยังสายไฟของการไฟฟา้ ซง่ึ จะเป็นอนั ตรายต่อช่างไฟฟา้ ทีจ่ ะมาซ่อมได้

อนิ เวอร์เตอรท์ ี่ใชก้ บั ระบบออนกรติ