Fotovoltický panel využívaný ako zdroj energie je takpovediac veľmi vrtošivý, pretože intenzita elektrického prúdu získavaného z panelu bude závisieť od intenzity dopadajúceho svetla. A nielen to: dôležitým faktorom ostáva prúd zaťaženia.
Ako používatelia takého zdroja energie nie sme vo väčšine prípadov schopní zaručiť ani stabilné osvetlenie, ani stabilné zaťaženie. Bežné panely sa montujú napevno, iba zriedkavo na otočné prvky otáčajúce sa podľa slnka. Znamená to, že slnečné svetlo dopadá na povrch panela v rôznych uhloch. Okrem toho, slnko môžu zatieniť mraky. Podobne aj zaťaženie – obvykle nemá stály charakter, ale mení sa v závislosti od potrieb používateľov elektrickej siete. V takých prevádzkových podmienkach sa bude aj napätie na svorkách panela meniť v širokom rozsahu.
Za normálnych okolností používateľ elektrickej siete očakáva, že je v nej stabilné napätie a jeho výkyvom sa netreba venovať. Napríklad, ak ide o 12 V DC, očakáva sa, že zmeny budú zanedbateľné, najviac 2-3 % nominálnej hodnoty. Zdroje voľne dostupnej energie sú iba zriedkakedy schopné zabezpečiť takéto podmienky na napájanie. Preto sa ako medzikrok medzi nimi a používateľom používajú vhodne skonštruované meniče napätia.

Parametre prispôsobené premenlivosti zdroja
Inak ako „bežné“ meniče DC/DC určené na napájanie a bez ohľadu na cieľovú aplikáciu, meniče spolupracujúce s obnoviteľnými zdrojmi energie musia mať vhodné parametre prispôsobené spomínaným „vrtochom“ zdroja. Spomedzi nich sú najdôležitejšími široký rozsah vstupného napätia, vhodný vstupný odpor a veľké rázové napätie, ktoré má zvyčajne najmenej niekoľko stoviek voltov.
Dopyt po „zelenej energii“ zapríčinil, že zariadenia a produkty určené na jej výrobu produkuje množstvo firiem, ktoré si navzájom konkurujú. Priemerného používateľa panelu zaujímajú predovšetkým hotové moduly typu plug&play pripojené k panelom, no elektronikov a konštruktérov by mali zaujať predovšetkým moduly meničov určené na zabudovanie do vlastného zariadenia. Cieľové aplikácie môžu predstavovať podsvietené dopravné značky, monitorovacie zariadenia alebo obvody v sieťach IoT. Spomedzi produktov na uvedené použitie môžeme vyčleniť výrobky kanadskej spoločnosti Aimtec, ktoré sa tešia uznaniu konštruktérov v celom svete.
Aimtec je globálna spoločnosť zaoberajúca sa tvorbou a produkciou modulových systémov napájania AC/DC a DC/DC, vrátane LED napájacích zdrojov. Hlavné sídlo spoločnosti sa nachádza v Montreale, no má početné zastúpenia v Európe a Ázii. Výrobky Aimtec sa cenia najmä pre unikátne možnosti a pomer kvality a ceny.

Modul AM40W-80024S-NZ-ST

Napájanie jednosmerným napätím
Meniče pre fotovoltické panely vyrábané spoločnosťou Aimtec zaujmú predovšetkým konštruktérov zariadení napájaných jednosmerným napätím v rozsahu od 5 V do 48 V DC. Samozrejme, nič nebráni tomu, aby sa takým napätím nabíjala batéria akumulátorov, z ktorej sa bude ďalším meničom získavať napätie 230 V AC, ale bude to na úkor významných strát vo fungovaní napájacieho zdroja.
V súvislosti s tým, že napätie na svorkách fotovoltických panelov a generátorov poháňaných veternou energiou má podobné parametre, spoločnosť ponúka sériu produktov na kooperáciu s oboma druhmi zdrojov energie. Reč je o modelovom rade meničov AM5W…AM200W, v ktorých číslo po označení „AM“ definuje maximálny trvalý výkon napájania na výstupe. Vzápätí, v súlade s nomenklatúrou výrobcu sa uvádza: nominálne vstupné napätie, výstupné napätie a typ puzdra. Napríklad, symbol AM15W-60015S-NZ znamená menič s výkonom 15 W, výstupným napätím 15 V DC, nominálnym vstupným napätím do 600 V DC, v puzdre určenom na spájkovanie na dosku plošných spojov. Okrem puzdier tohto typu sú v ponuke aj moduly so skrutkovými svorkami, vonkajšou poistkou a filtrom EMC (-ST), pre montáž na lištu TH/TS35 s poistkou a filtrom EMC (-STD, -STS) alebo bez poistky (-STF). Podrobnosti týkajúce sa označovania nájdete v katalógových listoch dostupných na webovej stránke producenta alebo distribútora spoločnosti TME.

Kompatibilita modelového radu
Používatelia OEM majú najväčší záujem o meniče s výkonom od 5 W do 40 W, v puzdre s rozmermi 70 mm × 48 mm × 23,5 mm, určenom na zabudovanie na dosku plošných spojov. Je veľmi dôležité, že ponúkané meniče z tohto modelového radu sú umiestnené v puzdrách s rovnakými rozmermi a sú kompatibilné z hľadiska rozmiestnenia vývodov, čo umožňuje jednoducho rozširovať funkcionality zdroja napájania bez zmeny dosky plošných spojov. Meniče s vyšším výkonom, t.j. 45 W a 200 W, majú puzdro typu open frame a sú pripojené ku kooperujúcim obvodom pomocou skrutkových svoriek, čo určite ocenia montéri a servisní pracovníci. Treba pripomenúť, že aj meniče s nižším výkonom (čo už bolo spomenuté) sa ponúkajú vo variante na montáž mimo dosky plošných spojov, s poistkou, filtrom EMC a skrutkovými svorkami.
Nominálne vstupné napätie závisí od typu a má od 200 V do 1500 V DC, jeho rozsah je veľmi široký, až 10:1. Výstupné napätie je menené, stanovené výrobcom vo fáze výroby. Najväčší výber variantov je pri meničoch s výkonom do 40 W. Medzi nimi sú meniče s výstupným napätím 5, 9, 12, 15 alebo 24 V DC. Menič s výkonom 45 W má dva 15-voltové výstupy, 200 wattový menič dodáva napätie 24 V DC alebo 48 V DC. Všetky sa môžu používať pri teplote okolia od -40°C do +70°C bez zhoršenia užívateľských parametrov. Najvyššia energetická účinnosť je približne 80 %, čo znamená neveľké straty výkonu a nie je potrebné používať chladenie.
Všetky uvedené produkty spĺňajú tvrdé požiadavky, ktoré bezpečnostné normy kladú na zariadenia spolupracujúce s fotovoltickými panelmi. Majú certifikáciu CSA (CSA-C22.2 No.107.1-01), UL (1741), označenie CE podľa európskych noriem (ich podrobný zoznam je dostupný v katalógovom liste každého meniča). Štandardné možnosti ochrany zahŕňajú ochranu proti prepätiu a skratu na výstupe, proti prehriatiu a proti prepólovaniu napájacieho napätia.
Na spustenie meniča sa nevyžaduje minimálne zaťaženie, jeho samotné spustenie v podmienkach bez záťaže nastáva v čase do 1 sekundy. Bežné rázové napätie medzi vstupom a výstupom je pri väčšine meničov 4 kV.
Základné parametre meničov z predmetnej série sú uvedené v tabuľke 1. Ak potrebujete dôkladnejšie opisy parametrov, siahnite po katalógových listoch.

TEXT/FOTO TME