Kontroler ładowania baterii słonecznej MRPT czy PWM - który lepiej wybrać?

Tutaj dowiesz się:

• Kiedy potrzebujesz kontrolera
• Funkcje sterownika słonecznego
• Jak działa kontroler ładowania baterii
• Charakterystyka urządzenia
• Rodzaje
• Opcje wyboru
• Sposoby łączenia kontrolerów
• Domowy kontroler: funkcje, akcesoria
• Jak mogę wymienić niektóre komponenty
• Zasada działania

Regulator ładowania baterii słonecznych jest obowiązkowym elementem systemu zasilania paneli słonecznych, z wyjątkiem baterii i samych paneli. Za co jest odpowiedzialny i jak samemu to zrobić?

Kiedy potrzebujesz kontrolera

Energia słoneczna jest nadal ograniczona (na poziomie gospodarstwa domowego) do tworzenia paneli fotowoltaicznych o stosunkowo małej mocy. Jednak niezależnie od konstrukcji konwertera fotoelektrycznego na prąd, urządzenie to jest wyposażone w moduł zwany kontrolerem ładowania baterii słonecznej.

Rzeczywiście, konfiguracja fotosyntezy światła słonecznego obejmuje akumulator, który przechowuje energię otrzymaną z panelu słonecznego. To właśnie to drugorzędne źródło energii jest obsługiwane głównie przez sterownik.

Następnie zrozumiemy urządzenie i zasady działania tego urządzenia, a także porozmawiamy o tym, jak je podłączyć.

Gdy akumulator jest na maksymalnym naładowaniu, sterownik reguluje dopływ prądu do niego, zmniejszając go do wymaganej wielkości kompensacji samorozładowania urządzenia. Jeśli bateria jest całkowicie rozładowana, sterownik odłączy wszelkie obciążenia wchodzące do urządzenia.

Potrzeba tego urządzenia można sprowadzić do następujących punktów:

1. Wielostopniowe ładowanie baterii;
2. Regulacja włączania / wyłączania baterii podczas ładowania / rozładowywania urządzenia;
3. Podłączenie akumulatora przy maksymalnym naładowaniu;
4. Podłączanie ładowania z fotokomórek w trybie automatycznym.

Kontroler ładowania baterii urządzeń słonecznych jest ważny, ponieważ wykonywanie wszystkich swoich funkcji w dobrym stanie znacznie wydłuża żywotność wbudowanej baterii.

Do czego służą kontrolery ładowania baterii?

Jeśli akumulator zostanie podłączony bezpośrednio do zacisków paneli słonecznych, będzie ładowany w sposób ciągły. Ostatecznie w pełni naładowany akumulator będzie nadal odbierać prąd, powodując wzrost napięcia o kilka woltów. W rezultacie akumulator jest ładowany, temperatura elektrolitu wzrasta, a temperatura ta osiąga takie wartości, że elektrolit wrze, następuje gwałtowne uwolnienie oparów z puszek akumulatora. W konsekwencji może nastąpić całkowite odparowanie elektrolitu i wysuszenie puszek. Oczywiście nie dodaje to „zdrowia” baterii i radykalnie zmniejsza zasoby związane z jej wydajnością.

Sterownik w układzie ładowania baterii słonecznej

Tutaj, aby zapobiec takim zjawiskom, aby zoptymalizować procesy ładowania / rozładowania, potrzebne są sterowniki.

Funkcje sterownika słonecznego

Moduł elektroniczny, zwany kontrolerem baterii słonecznej, jest przeznaczony do wykonywania różnych funkcji kontrolnych podczas procesu ładowania / rozładowywania baterii słonecznej.

Wygląda to na jeden z wielu istniejących modeli kontrolerów ładowania do paneli słonecznych. Ten moduł należy do rozwoju typu PWM

Kiedy światło słoneczne pada na powierzchnię panelu słonecznego zainstalowanego np. Na dachu domu, fotokomórki urządzenia zamieniają to światło na prąd elektryczny.

W rzeczywistości uzyskana energia mogłaby zostać dostarczona bezpośrednio do akumulatora.Jednak proces ładowania / rozładowywania akumulatora ma swoje własne subtelności (określone poziomy prądów i napięć). Jeśli zaniedbasz te subtelności, bateria po prostu się zepsuje w krótkim czasie.

Aby nie mieć tak smutnych konsekwencji zaprojektowano moduł zwany kontrolerem ładowania baterii słonecznej.

Oprócz monitorowania poziomu naładowania baterii, moduł monitoruje również zużycie energii. W zależności od stopnia rozładowania obwód kontrolera ładowania baterii z baterii słonecznej reguluje i ustawia poziom prądu wymagany do pierwszego i kolejnego ładowania.

W zależności od pojemności kontrolera ładowania baterii słonecznej, konstrukcje tych urządzeń mogą mieć bardzo różne konfiguracje.

Ogólnie rzecz biorąc, moduł zapewnia beztroskie „życie” baterii, która okresowo gromadzi i uwalnia energię do urządzeń konsumenckich.

Dlaczego należy kontrolować ładowanie i jak działa regulator ładowania słonecznego?

Główne powody:

1. Pozwoli to na dłuższą pracę baterii! Przeładowanie może wywołać eksplozję.
2. Każda bateria działa pod określonym napięciem. Sterownik umożliwia wybranie żądanego U.

Ponadto kontroler ładowania odłącza akumulator od urządzeń pobierających, jeśli jest bardzo niski. Ponadto odłącza akumulator od ogniwa słonecznego, jeśli jest w pełni naładowany.

W ten sposób następuje ubezpieczenie, a działanie systemu staje się bezpieczniejsze.

Zasada działania jest niezwykle prosta. Urządzenie pomaga utrzymać równowagę i nie pozwala na zbyt duży spadek lub wzrost napięcia.

Rodzaje kontrolerów do ładowania baterii słonecznych

1. Domowej roboty.
2. MRRT.
3. Wł. / Wył.
4. Hybrydy.
5. Typy PWM.

Poniżej krótko opisujemy te opcje dla urządzeń litowych i innych baterii

Kontrolery DIY

Jeśli masz doświadczenie i umiejętności w zakresie elektroniki, to urządzenie można wykonać samodzielnie. Ale takie urządzenie raczej nie będzie miało wysokiej wydajności. Urządzenie domowej roboty jest najprawdopodobniej odpowiednie, jeśli twoja stacja ma niską moc.

Aby zbudować to urządzenie ładujące, będziesz musiał znaleźć jego obwód. Należy jednak pamiętać, że margines błędu musi wynosić 0,1.

Oto prosty schemat.

MRRT

Zdolne do śledzenia najwyższego limitu mocy ładowania. W oprogramowaniu znajduje się algorytm, który pozwala monitorować poziomy napięcia i prądu. Znajduje pewną równowagę, w której cała instalacja będzie działać z maksymalną wydajnością.

Urządzenie mppt jest dziś uważane za jedno z najlepszych i najbardziej zaawansowanych. W przeciwieństwie do PMW zwiększa wydajność systemu o 35%. Takie urządzenie jest odpowiednie, gdy masz dużo paneli słonecznych.

Typ instrumentu WŁ. / WYŁ

Najprostszy w sprzedaży. Nie ma tak wielu funkcji, jak inne. Urządzenie wyłącza się ładując baterię, gdy tylko napięcie wzrośnie do maksimum.

Niestety tego typu kontroler ładowania słonecznego nie jest w stanie naładować do 100%. Gdy tylko prąd osiągnie maksimum, następuje wyłączenie. W rezultacie niepełne ładowanie skraca jego żywotność.

Hybrydy

Dane są stosowane do instrumentu, gdy istnieją dwa rodzaje źródeł zasilania, na przykład słońce i wiatr. Ich konstrukcja oparta jest na PWM i MPRT. Główną różnicą w stosunku do podobnych urządzeń jest charakterystyka prądu i napięcia.

Jego cel: wyrównanie obciążenia trafiającego do akumulatora. Wynika to z nierównomiernego przepływu prądu z wiatru generatorów. Z tego powodu żywotność magazynu energii może zostać znacznie zmniejszona.

PWM lub PWM

Praca polega na modulacji szerokości impulsu prądu. Rozwiązuje problem niepełnego ładowania. Obniża prąd, a tym samym zapewnia doładowanie do 100%.

W wyniku działania PWM nie dochodzi do przegrzania akumulatora.W rezultacie ta jednostka kontroli słonecznej jest uważana za bardzo wydajną.

Jak działa kontroler ładowania baterii

W przypadku braku światła słonecznego na fotokomórki konstrukcji, znajduje się w trybie uśpienia. Po pojawieniu się promieni na elementach sterownik nadal znajduje się w stanie uśpienia. Włącza się tylko wtedy, gdy zmagazynowana energia słoneczna osiągnie 10 woltów w elektrycznym ekwiwalencie.

Gdy tylko napięcie osiągnie ten wskaźnik, urządzenie włączy się i przez diodę Schottky'ego zacznie dostarczać prąd do akumulatora. Proces ładowania akumulatora w tym trybie będzie trwał do momentu, gdy napięcie odbierane przez sterownik osiągnie 14 V. W takim przypadku nastąpią pewne zmiany w obwodzie sterownika dla 35-watowej baterii słonecznej lub innej. Wzmacniacz otworzy dostęp do MOSFET-u, a dwa pozostałe, słabsze, zostaną zamknięte.

Spowoduje to zatrzymanie ładowania baterii. Gdy tylko napięcie spadnie, obwód powróci do swojego pierwotnego położenia i ładowanie będzie kontynuowane. Czas przeznaczony na tę operację dla sterownika to około 3 sekundy.

Niektóre cechy kontrolerów ładowania słonecznego

Podsumowując, muszę powiedzieć o kilku innych funkcjach kontrolerów ładowania. W nowoczesnych systemach posiadają szereg zabezpieczeń poprawiających niezawodność działania. W takich urządzeniach można zaimplementować następujące rodzaje zabezpieczeń:

• Przed nieprawidłowym podłączeniem biegunowości;
• Od zwarć w obciążeniu i na wejściu;
• Od pioruna;
• Przegrzanie;
• Od przepięć wejściowych;
• Od rozładowania baterii w nocy.

Ponadto zainstalowane są w nich wszelkiego rodzaju bezpieczniki elektroniczne. Aby ułatwić działanie systemów solarnych, kontrolery ładowania wyposażone są w wyświetlacze informacyjne. Wyświetlają informacje o stanie baterii i systemu jako całości. Mogą to być dane takie jak:

• Stan naładowania, napięcie akumulatora;
• Prąd wydzielany przez fotokomórki;
• Prąd do ładowania akumulatora i pod obciążeniem;
• Amperogodziny przechowywane i darowane.

Na wyświetlaczu może też pojawić się komunikat o niskim stanie naładowania, ostrzeżenie o zaniku zasilania obciążenia.

Niektóre modele kontrolerów słonecznych mają timery do aktywacji trybu nocnego. Istnieją zaawansowane urządzenia sterujące pracą dwóch niezależnych akumulatorów. Zwykle mają w nazwie przedrostek Duo. Warto również zwrócić uwagę na modele, które są w stanie zrzucić nadmiar energii na elementy grzejne.

Ciekawe modele mają interfejs do podłączenia do komputera. W ten sposób można znacznie rozszerzyć funkcjonalność monitorowania i sterowania układem słonecznym. Jeśli artykuł okazał się dla Ciebie przydatny, rozpowszechnij link do niego w sieciach społecznościowych. Pomoże to w rozwoju witryny. Zagłosuj w ankiecie poniżej i oceń materiał! Zostaw w komentarzach poprawki i uzupełnienia do artykułu.

Charakterystyka urządzenia

Niskie zużycie energii w stanie bezczynności. Obwód został zaprojektowany dla małych i średnich akumulatorów kwasowo-ołowiowych i pobiera niski prąd (5 mA) w stanie bezczynności. Wydłuża to żywotność baterii.

Łatwo dostępne komponenty. Urządzenie wykorzystuje konwencjonalne komponenty (nie SMD), które można łatwo znaleźć w sklepach. Nic nie musi być flashowane, jedyne czego potrzebujesz to woltomierz i regulowany zasilacz do dostrojenia obwodu.

Najnowsza wersja urządzenia. To trzecia wersja urządzenia, więc poprawiono większość błędów i niedociągnięć, które występowały w poprzednich wersjach ładowarki.

Regulacja napięcia. Urządzenie wykorzystuje równoległy regulator napięcia, dzięki czemu napięcie akumulatora nie przekracza normy, zwykle 13,8 V.

Ochrona podnapięciowa. Większość ładowarek słonecznych wykorzystuje diodę Schottky'ego w celu ochrony przed upływem prądu akumulatora do panelu słonecznego.Bocznikowy regulator napięcia jest używany, gdy akumulator jest w pełni naładowany. Jednym z problemów przy takim podejściu jest utrata na diodzie, aw konsekwencji jej nagrzewanie. Na przykład panel słoneczny o mocy 100 watów, 12 V, dostarcza do akumulatora 8 A, spadek napięcia na diodzie Schottky'ego wyniesie 0,4 V, tj. rozpraszanie mocy wynosi około 3,2 wata. To po pierwsze straty, a po drugie dioda będzie potrzebować grzejnika do odprowadzania ciepła. Problem w tym, że nie będzie działać, aby zmniejszyć spadek napięcia, kilka diod połączonych równolegle zmniejszy prąd, ale spadek napięcia pozostanie. Na poniższym schemacie zamiast konwencjonalnych diod zastosowano mosfety, dlatego moc tracona jest tylko dla rezystancji czynnej (straty rezystancyjne).

Dla porównania, w panelu o mocy 100 W przy zastosowaniu mosfetów IRFZ48 (KP741A) strata mocy wynosi tylko 0,5 W (w Q2). Oznacza to mniej ciepła i więcej energii dla akumulatorów. Inną ważną kwestią jest to, że mosfety mają dodatni współczynnik temperaturowy i można je łączyć równolegle, aby zmniejszyć opór włączenia.

Na powyższym schemacie zastosowano kilka niestandardowych rozwiązań.

Ładowanie. Między panelem słonecznym a obciążeniem nie jest używana żadna dioda, zamiast tego zastosowano mosfet Q2. Dioda w mosfecie umożliwia przepływ prądu z panelu do obciążenia. Jeśli na Q2 pojawi się znaczące napięcie, wówczas tranzystor Q3 otwiera się, kondensator C4 jest ładowany, co zmusza wzmacniacz operacyjny U2c i U3b do otwarcia mosfetu Q2. Teraz spadek napięcia jest obliczany zgodnie z prawem Ohma, tj. I * R i to znacznie mniej niż gdyby była tam dioda. Kondensator C4 jest okresowo rozładowywany przez rezystor R7 i Q2 zamyka się. Jeśli prąd płynie z panelu, wówczas samoindukcyjne pole elektromagnetyczne cewki indukcyjnej L1 natychmiast zmusza Q3 do otwarcia. Dzieje się to bardzo często (wiele razy na sekundę). W przypadku, gdy prąd płynie do panelu słonecznego, Q2 zamyka się, ale Q3 nie otwiera, ponieważ dioda D2 ogranicza samoindukcyjne pole elektromagnetyczne dławika L1. Dioda D2 może być przystosowana do prądu 1A, ale podczas testów okazało się, że taki prąd występuje rzadko.

Trymer VR1 ustawia maksymalne napięcie. Gdy napięcie przekroczy 13,8V, wzmacniacz operacyjny U2d otwiera mosfet Q1 i wyjście z panelu jest „zwarte” do masy. Ponadto wzmacniacz operacyjny U3b wyłącza Q2 i tak dalej. panel jest odłączony od obciążenia. Jest to konieczne, ponieważ Q1 oprócz panelu słonecznego „zwiera” obciążenie i akumulator.

Zarządzanie mosfetami w kanale N. Aby napędzać mosfety Q2 i Q4, wymagane jest większe napięcie niż jest używane w obwodzie. Aby to zrobić, wzmacniacz operacyjny U2 ​​z wiązaniem diod i kondensatorów wytwarza zwiększone napięcie VH. To napięcie służy do zasilania U3, którego wyjście będzie przepięciowe. Pęczek U2b i D10 zapewnia stabilność napięcia wyjściowego przy 24 woltach. Przy tym napięciu przez źródło bramki tranzystora przejdzie napięcie co najmniej 10 V, więc wytwarzanie ciepła będzie małe. Zwykle mosfety z kanałem typu N mają znacznie niższą impedancję niż mosfety z kanałem typu P, dlatego zostały zastosowane w tym obwodzie.

Ochrona podnapięciowa. Wzmacniacz operacyjny Mosfet Q4, U3a z zewnętrznym opasaniem rezystorów i kondensatorów, jest przeznaczony do ochrony podnapięciowej. Tutaj Q4 jest używany niestandardowo. Dioda mosfet zapewnia stały przepływ prądu do akumulatora. Kiedy napięcie jest powyżej określonego minimum, mosfet jest otwarty, co pozwala na niewielki spadek napięcia podczas ładowania akumulatora, ale co ważniejsze, umożliwia przepływ prądu z akumulatora do obciążenia, jeśli ogniwo słoneczne nie może zapewnić wystarczającej mocy wyjściowej. Bezpiecznik chroni przed zwarciami po stronie obciążenia.

Poniżej zdjęcia rozmieszczenia elementów i płytek drukowanych.

Konfigurowanie urządzenia. Podczas normalnego użytkowania urządzenia nie wolno zakładać zworki J1! Do ustawienia służy dioda D11. Aby skonfigurować urządzenie, należy podłączyć regulowany zasilacz do zacisków „obciążenia”.

Ustawienie zabezpieczenia podnapięciowego Włożyć zworkę J1. W zasilaczu ustaw napięcie wyjściowe na 10,5 V. Obracaj trymer VR2 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż zaświeci się dioda LED D11. Obróć VR2 lekko w prawo, aż dioda LED zgaśnie. Usuń zworkę J1.

Ustawienie maksymalnego napięcia W zasilaczu ustaw napięcie wyjściowe na 13,8V. Obracaj trymer VR1 w prawo, aż dioda D9 zgaśnie. Obracaj VR1 powoli w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aż zaświeci się dioda LED D9.

Sterownik jest skonfigurowany. Nie zapomnij usunąć zworki J1!

Jeśli pojemność całego systemu jest niewielka, wówczas mosfety można zastąpić tańszym IRFZ34. A jeśli system jest mocniejszy, można zastąpić mosfety mocniejszym IRFZ48.

Domowy kontroler do paneli słonecznych

• główny
• > Moje małe doświadczenie

Sterownik jest bardzo prosty i składa się tylko z czterech części.

To potężny tranzystor (używam IRFZ44N wytrzymującego prąd do 49A).

Automobilowy przekaźnik-regulator ze sterowaniem plusem (VAZ „klasyczny”).

Rezystor 120 kOhm.

Dioda ma większą moc, aby zatrzymać prąd wydzielany przez panel słoneczny (na przykład z mostka diodowego samochodu).

Zasada działania jest również bardzo prosta. Piszę dla osób, które w ogóle nie rozumieją elektroniki, bo ja sam nic z tego nie rozumiem.

Regulator przekaźnika jest podłączony do akumulatora, minus do aluminiowej podstawy (31k), plus do (15k), od styku (68k) przewód jest podłączony przez rezystor do bramki tranzystora. Tranzystor ma trzy nogi, pierwsza to bramka, druga to dren, trzecia to źródło. Minus panelu słonecznego jest podłączony do źródła, a plus do akumulatora, z drenu tranzystora minus panel słoneczny trafia do akumulatora.

Gdy przekaźnik-regulator jest podłączony i działa, dodatni sygnał z (68k) odblokowuje bramę i prąd z panelu słonecznego przepływa przez dren źródła do akumulatora, a gdy napięcie na akumulatorze przekroczy 14 V, przekaźnik -regulator wyłącza plus, a bramka tranzystora jest rozładowywana przez rezystor, zamyka się o minus, przerywając w ten sposób ujemny styk panelu słonecznego i wyłącza się. A kiedy napięcie trochę spadnie, przekaźnik-regulator ponownie da plus do bramki, tranzystor otworzy się i ponownie prąd z panelu popłynie do akumulatora. Dioda na dodatnim przewodzie SB jest potrzebna, aby bateria nie rozładowywała się w nocy, ponieważ bez światła sam panel słoneczny zużywa energię elektryczną.

Poniżej znajduje się wizualna ilustracja podłączenia elementów sterownika.

Nie jestem dobry z elektroniką i może w moim obwodzie są jakieś wady, ale działa bez żadnych ustawień i działa od razu, i robi to, co robią fabryczne sterowniki do paneli słonecznych, a koszt to tylko około 200 rubli i godzinę pracy.

Poniżej niezrozumiałe zdjęcie tego kontrolera, tak po prostu wszystkie szczegóły kontrolera są zamocowane na obudowie pudełka. Tranzystor trochę się nagrzewa i przykręciłem go do małego wentylatora. Równolegle z rezystorem umieściłem małą diodę LED, która pokazuje działanie sterownika. Gdy SB jest włączona, a gdy nie, oznacza to, że akumulator jest naładowany, a gdy akumulator szybko miga, akumulator jest prawie naładowany i po prostu ładuje się.

Ten kontroler pracuje już ponad sześć miesięcy i przez ten czas nie ma problemów, podłączyłem wszystko, teraz nie podążam za akumulatorem, wszystko działa samo. To mój drugi kontroler, pierwszy jaki zmontowałem do generatorów wiatrowych jako regulator balastu, o tym zobacz w poprzednich artykułach w dziale moje produkty domowe.

Uwaga - kontroler nie jest w pełni sprawny. Po pewnym czasie pracy okazało się, że tranzystor w tym obwodzie nie zamyka się całkowicie, a prąd i tak nadal płynie do akumulatora, nawet po przekroczeniu 14 woltów

Przepraszam za niesprawny obwód, sam go długo używałem i myślałem, że wszystko działa, ale okazuje się, że nie i nawet po pełnym naładowaniu do akumulatora nadal płynie prąd. Tranzystor zamyka się dopiero w połowie, gdy osiągnie 14 woltów. Obwodu jeszcze nie wyjmę, gdy pojawi się czas i chęć, skończę ten sterownik i rozłożę obwód roboczy.
A teraz jako kontroler mam regulator balastu, który już od dłuższego czasu pracuje perfekcyjnie. Gdy tylko napięcie przekroczy 14 woltów, tranzystor otwiera się i włącza żarówkę, która spala całą nadwyżkę energii. Jednocześnie na tym stateczniku znajdują się teraz dwa panele słoneczne i turbina wiatrowa.

Rodzaje

On / Off

Ten typ urządzenia uważany jest za najprostszy i najtańszy. Jego jedynym i głównym zadaniem jest wyłączenie dopływu ładunku do akumulatora po osiągnięciu maksymalnego napięcia, aby zapobiec przegrzaniu.

Jednak ten typ ma pewną wadę, jaką jest zbyt wczesne wyłączenie. Po osiągnięciu maksymalnego prądu należy podtrzymać proces ładowania jeszcze przez kilka godzin, a ten sterownik natychmiast go wyłączy.

W rezultacie poziom naładowania akumulatora będzie w okolicach 70% maksymalnego. Ma to negatywny wpływ na akumulator.

PWM

Ten typ to zaawansowane włączanie / wyłączanie. Ulepszenie polega na tym, że ma wbudowany system modulacji szerokości impulsu (PWM). Funkcja ta pozwalała sterownikowi po osiągnięciu maksymalnego napięcia nie wyłączać zasilania prądem, ale zmniejszać jego siłę.

Z tego powodu możliwe stało się prawie całkowite naładowanie urządzenia.

MRRT

Ten typ jest obecnie uważany za najbardziej zaawansowany. Istota jego pracy polega na tym, że jest on w stanie określić dokładną wartość maksymalnego napięcia dla danej baterii. Stale monitoruje prąd i napięcie w systemie. Dzięki stałemu otrzymywaniu tych parametrów procesor jest w stanie utrzymać najbardziej optymalne wartości prądu i napięcia, co pozwala na stworzenie maksymalnej mocy.

Jeśli porównamy regulator MPPT i PWN, to sprawność tego pierwszego jest wyższa o około 20-35%.

Typy kontrolerów

Kontrolery On / Off

Modele te są najprostszymi z całej klasy kontrolerów ładowania słonecznego.

Kontroler ładowania On / Off do systemów solarnych

Modele z włączaniem / wyłączaniem są zaprojektowane tak, aby wyłączać ładowanie akumulatora, gdy zostanie osiągnięty górny limit napięcia. Zwykle jest to 14,4 wolta. W rezultacie zapobiega się przegrzaniu i przeładowaniu.

Kontrolery wł. / Wył. Nie będą w stanie w pełni naładować akumulatora. Wszakże tutaj wyłączenie następuje w momencie osiągnięcia maksymalnego prądu. A proces ładowania do pełnej pojemności nadal musi być utrzymywany przez kilka godzin. Poziom naładowania w momencie wyłączenia wynosi około 70% mocy nominalnej. Oczywiście wpływa to negatywnie na stan baterii i skraca jej żywotność.

Kontrolery PWM

W poszukiwaniu rozwiązania dla niepełnego ładowania akumulatora w układzie z urządzeniami typu włącz / wyłącz opracowano jednostki sterujące w oparciu o zasadę modulacji szerokości impulsu (w skrócie PWM) prądu ładowania. Celem takiego regulatora jest zmniejszenie prądu ładowania po osiągnięciu limitu napięcia. Przy takim podejściu poziom naładowania akumulatora sięga prawie 100 procent. Wydajność procesu wzrasta nawet o 30 procent.

Kontroler ładowania PWM
Istnieją modele PWM, które mogą regulować prąd w zależności od temperatury roboczej. Ma to dobry wpływ na stan baterii, zmniejsza się ogrzewanie, ładunek jest lepiej akceptowany. Proces jest regulowany automatycznie.
Eksperci zalecają stosowanie kontrolerów ładowania PWM do paneli słonecznych w regionach, w których występuje duża aktywność światła słonecznego.Często można je znaleźć w układach słonecznych o małej mocy (poniżej dwóch kilowatów). Z reguły pracują w nich akumulatory o małej pojemności.

Regulatory typu MPPT

Kontrolery ładowania MPPT są dziś najbardziej zaawansowanymi urządzeniami do regulacji procesu ładowania akumulatora w układach słonecznych. Modele te zwiększają efektywność wytwarzania energii elektrycznej z tych samych paneli słonecznych. Zasada działania urządzeń MPPT polega na wyznaczeniu punktu maksymalnej wartości mocy.

Kontroler ładowania MPPT

MPPT stale monitoruje prąd i napięcie w systemie. Na podstawie tych danych mikroprocesor oblicza optymalny stosunek parametrów w celu uzyskania maksymalnej generacji mocy. Podczas regulacji napięcia brany jest pod uwagę nawet etap procesu ładowania. Kontrolery słoneczne MPPT pozwalają nawet pobierać duże napięcie z modułów, a następnie konwertować je na optymalne. Optymalny to taki, który zapewnia pełne naładowanie akumulatora.

Jeśli ocenimy pracę MPPT w porównaniu z PWM, to sprawność układu słonecznego wzrośnie z 20 do 35 procent. Do plusów należy również możliwość pracy z zacienieniem panelu słonecznego do 40 proc. Ze względu na możliwość utrzymania wysokiej wartości napięcia na wyjściu regulatora można zastosować małe okablowanie. Istnieje również możliwość umieszczenia paneli słonecznych i urządzenia w większej odległości niż w przypadku PWM.

Hybrydowe kontrolery ładowania

W niektórych krajach, na przykład w USA, Niemczech, Szwecji, Danii, znaczna część energii elektrycznej jest wytwarzana przez turbiny wiatrowe. W niektórych małych krajach energia alternatywna zajmuje duży udział w sieciach energetycznych tych państw. W ramach systemów wiatrowych wykorzystywane są również urządzenia do sterowania procesem ładowania. Jeśli elektrownia jest połączoną wersją generatora wiatrowego i paneli słonecznych, stosowane są sterowniki hybrydowe.

Kontroler hybrydowy
Urządzenia te mogą być zbudowane z obwodem MPPT lub PWM. Główna różnica polega na tym, że używają różnych charakterystyk woltoamperów. Podczas pracy generatory wiatrowe wytwarzają bardzo nierównomierną produkcję energii elektrycznej. Rezultatem jest nierównomierne obciążenie akumulatorów i stresująca praca. Zadaniem sterownika hybrydowego jest rozładowanie nadmiaru energii. W tym celu z reguły stosuje się specjalne elementy grzejne.

Domowe kontrolery

Ludzie, którzy rozumieją elektrotechnikę, często sami budują kontrolery ładowania dla turbin wiatrowych i paneli słonecznych. Funkcjonalność takich modeli jest często gorsza pod względem wydajności i zestawu funkcji w stosunku do urządzeń fabrycznych. Jednak w małych instalacjach moc domowego kontrolera jest wystarczająca.

Domowy kontroler ładowania słonecznego

Tworząc regulator ładowania własnymi rękami, pamiętaj, że całkowita moc musi spełniać następujący warunek: 1,2P ≤ I * U. I to prąd wyjściowy regulatora, U to napięcie w momencie rozładowania akumulatora.

Istnieje kilka domowych obwodów kontrolera. Możesz je wyszukać na odpowiednich forach w sieci. Tutaj należy powiedzieć tylko o niektórych ogólnych wymaganiach dla takiego urządzenia:

• Napięcie ładowania powinno wynosić 13,8 V i zmienia się w zależności od prądu znamionowego;
• Napięcie, przy którym ładowanie jest wyłączane (11 woltów). Ta wartość powinna być konfigurowalna;
• Napięcie, przy którym ładowanie się włącza, wynosi 12,5 wolta.

Jeśli więc zdecydujesz się złożyć układ słoneczny własnymi rękami, będziesz musiał zacząć tworzyć kontroler ładowania. Nie da się bez niego obejść podczas eksploatacji paneli słonecznych i turbin wiatrowych.

Opcje wyboru

Istnieją tylko dwa kryteria wyboru:

1. Pierwszym i bardzo ważnym punktem jest napięcie wejściowe. Maksymalna wartość tego wskaźnika powinna być wyższa o około 20% napięcia biegu jałowego baterii słonecznej.
2. Drugim kryterium jest prąd znamionowy. W przypadku wybrania typu PWN jego prąd znamionowy musi być większy od prądu zwarciowego akumulatora o około 10%. Jeśli wybrano MPPT, jego główną cechą jest moc. Ten parametr musi być większy niż napięcie całego systemu pomnożone przez prąd znamionowy systemu. Do obliczeń napięcie przyjmuje się przy rozładowanych akumulatorach.

Sposoby łączenia kontrolerów

Biorąc pod uwagę temat połączeń, należy od razu zaznaczyć: przy montażu każdego pojedynczego urządzenia charakterystyczną cechą jest praca z określoną serią paneli słonecznych.

Na przykład, jeśli używany jest kontroler, który jest zaprojektowany na maksymalne napięcie wejściowe 100 woltów, seria paneli słonecznych powinna wyprowadzać napięcie nie większe niż ta wartość.

Każda elektrownia słoneczna działa na zasadzie równowagi między napięciem wyjściowym i wejściowym pierwszego stopnia. Górna granica napięcia sterownika musi odpowiadać górnej granicy napięcia panelu

Przed podłączeniem urządzenia konieczne jest ustalenie miejsca jego fizycznej instalacji. Zgodnie z przepisami miejsce montażu powinno być wybrane w suchych, dobrze wentylowanych pomieszczeniach. Obecność materiałów łatwopalnych w pobliżu urządzenia jest wykluczona.

Niedopuszczalna jest obecność źródeł drgań, ciepła i wilgoci w bezpośrednim sąsiedztwie urządzenia. Miejsce montażu należy chronić przed opadami atmosferycznymi i bezpośrednim nasłonecznieniem.

Technika łączenia modelu PWM

Prawie wszyscy producenci kontrolerów PWM wymagają dokładnej kolejności podłączania urządzeń.

Technika łączenia kontrolerów PWM z urządzeniami peryferyjnymi nie jest szczególnie trudna. Każda płytka jest wyposażona w opisane terminale. Tutaj wystarczy postępować zgodnie z sekwencją działań.

Urządzenia peryferyjne należy podłączać w pełni zgodnie z oznaczeniami zacisków stykowych:

1. Podłączyć przewody akumulatora do zacisków akumulatora urządzenia zgodnie ze wskazaną biegunowością.
2. Włączyć bezpiecznik ochronny bezpośrednio w miejscu styku przewodu dodatniego.
3. Na stykach sterownika przeznaczonego do panelu słonecznego zamocuj przewody wychodzące z paneli słonecznych paneli. Obserwuj polaryzację.
4. Podłączyć próbnik o odpowiednim napięciu (zwykle 12/24 V) do zacisków obciążenia urządzenia.

Nie wolno naruszać określonej sekwencji. Na przykład surowo zabrania się podłączania paneli słonecznych w pierwszej kolejności, gdy akumulator nie jest podłączony. Takie działania narażają użytkownika na „spalenie” urządzenia. W tym materiale szczegółowo opisano schemat montażu ogniw słonecznych z baterią.

Również w przypadku sterowników serii PWM niedopuszczalne jest podłączanie falownika do zacisków obciążenia sterownika. Falownik należy podłączyć bezpośrednio do zacisków akumulatora.

Procedura podłączania urządzeń MPPT

Ogólne wymagania dotyczące fizycznej instalacji tego typu aparatów nie różnią się od poprzednich systemów. Ale konfiguracja technologiczna jest często nieco inna, ponieważ kontrolery MPPT są często uważane za urządzenia o większej mocy.

W przypadku sterowników przeznaczonych do dużych mocy zaleca się stosowanie na połączeniach obwodów mocy kabli o dużych przekrojach, wyposażonych w metalowe terminatory.

Na przykład w przypadku systemów dużej mocy wymagania te uzupełnia fakt, że producenci zalecają stosowanie kabla do linii elektroenergetycznych zaprojektowanych dla gęstości prądu co najmniej 4 A / mm2. Oznacza to, że na przykład w przypadku sterownika o prądzie 60 A do połączenia z akumulatorem o przekroju co najmniej 20 mm2 potrzebny jest kabel.

Kable połączeniowe muszą być wyposażone w miedziane końcówki, szczelnie zaciśnięte specjalnym narzędziem. Ujemne zaciski panelu słonecznego i akumulatora muszą być wyposażone w bezpieczniki i adaptery przełączników.

Takie podejście eliminuje straty energii i zapewnia bezpieczną pracę instalacji.

Schemat blokowy podłączenia wydajnego kontrolera MPPT: 1 - panel słoneczny; 2 - kontroler MPPT; 3 - listwa zaciskowa; 4.5 - bezpieczniki topikowe; 6 - wyłącznik zasilania kontrolera; 7.8 - magistrala naziemna

Przed podłączeniem paneli słonecznych do urządzenia należy upewnić się, że napięcie na zaciskach jest zgodne lub mniejsze od napięcia, które można przyłożyć na wejście sterownika.

Podłączanie urządzeń peryferyjnych do urządzenia MTTP:

1. Ustaw przełącznik panelu i baterii w pozycji wyłączonej.
2. Wyjmij panel i bezpieczniki zabezpieczające akumulator.
3. Podłączyć kabel z zacisków akumulatora do zacisków sterownika dla akumulatora.
4. Podłączyć przewody panelu słonecznego do zacisków sterownika oznaczonych odpowiednim znakiem.
5. Podłączyć kabel między zaciskiem uziemiającym a szyną uziemiającą.
6. Zainstaluj czujnik temperatury na sterowniku zgodnie z instrukcją.

Po wykonaniu tych czynności należy włożyć wcześniej wyjęty bezpiecznik akumulatora na jego miejsce i przestawić włącznik w pozycję „on”. Sygnał wykrycia baterii pojawi się na ekranie sterownika.

Następnie po krótkiej przerwie (1-2 minuty) należy wymienić wyjęty wcześniej bezpiecznik panelu słonecznego i ustawić przełącznik panelu w pozycji „on”.

Ekran przyrządu pokaże wartość napięcia panelu słonecznego. Ten moment świadczy o udanym uruchomieniu elektrowni słonecznej.

Domowy kontroler: funkcje, akcesoria

Urządzenie przystosowane jest do współpracy tylko z jednym panelem słonecznym, który generuje prąd o sile nieprzekraczającej 4 A. Pojemność akumulatora ładowanego przez sterownik to 3000 A * h.

Aby wykonać kontroler, musisz przygotować następujące elementy:

• 2 mikroukłady: LM385-2,5 i TLC271 (to wzmacniacz operacyjny);
• 3 kondensatory: C1 i C2 są małej mocy, mają 100n; C3 ma pojemność 1000u, przystosowaną do 16 V;
• 1 wskaźnik LED (D1);
• 1 dioda Schottky'ego;
• 1 dioda SB540. Zamiast tego możesz użyć dowolnej diody, najważniejsze jest to, że może wytrzymać maksymalny prąd baterii słonecznej;
• 3 tranzystory: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 rezystorów (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 i R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Wszystkie mogą wynosić 5%. Jeśli chcesz większej dokładności, możesz wziąć 1% rezystorów.

Jak mogę wymienić niektóre komponenty

Każdy z tych elementów można wymienić. Instalując inne obwody, należy pomyśleć o zmianie pojemności kondensatora C2 i wybraniu polaryzacji tranzystora Q3.

Zamiast tranzystora MOSFET można zainstalować dowolny inny. Element musi mieć niską rezystancję w otwartym kanale. Lepiej nie wymieniać diody Schottky'ego. Możesz zainstalować zwykłą diodę, ale należy ją poprawnie umieścić.

Rezystory R8, R10 są równe 92 kOhm. Ta wartość jest niestandardowa. Z tego powodu takie rezystory są trudne do znalezienia. Ich pełną wymianą mogą być dwa rezystory o oporności 82 i 10 kOhm. Muszą być włączane po kolei.

Jeśli kontroler nie będzie używany w agresywnym środowisku, można zainstalować trymer. Umożliwia sterowanie napięciem. W agresywnym środowisku nie będzie działać przez długi czas.

Jeśli konieczne jest zastosowanie kontrolera do mocniejszych paneli, konieczna jest wymiana tranzystora MOSFET i diody na mocniejsze analogi. Wszystkie inne komponenty nie wymagają wymiany. Nie ma sensu instalowanie radiatora do regulacji 4 A. Instalując MOSFET na odpowiednim radiatorze, urządzenie będzie mogło pracować z bardziej wydajnym panelem.

Zasada działania

W przypadku braku prądu z baterii słonecznej sterownik znajduje się w trybie uśpienia. Nie wykorzystuje wełny akumulatora. Po uderzeniu promieni słonecznych w panel, prąd elektryczny zaczyna płynąć do sterownika. Powinien się włączyć. Jednak wskaźnik LED wraz z 2 słabymi tranzystorami zapala się dopiero, gdy napięcie osiągnie 10 V.

Po osiągnięciu tego napięcia prąd przepłynie przez diodę Schottky'ego do akumulatora. Jeśli napięcie wzrośnie do 14 V, zacznie działać wzmacniacz U1, który włączy MOSFET. W rezultacie dioda LED zgaśnie, a dwa tranzystory małej mocy zostaną zamknięte. Akumulator nie ładuje się. W tym czasie C2 zostanie zwolniony. Średnio zajmuje to 3 sekundy. Po rozładowaniu kondensatora C2 zostanie pokonana histereza U1, MOSFET zamknie się, akumulator zacznie się ładować. Ładowanie będzie kontynuowane, aż napięcie wzrośnie do poziomu przełączania.

Ładowanie następuje okresowo. Co więcej, jego czas trwania zależy od tego, jaki jest prąd ładowania akumulatora i jak mocne są podłączone do niego urządzenia. Ładowanie trwa, aż napięcie osiągnie 14 V.

Obwód włącza się w bardzo krótkim czasie. Na jego włączenie ma wpływ czas ładowania C2 prądem ograniczającym tranzystor Q3. Prąd nie może przekraczać 40 mA.