Controler de încărcare a bateriei pentru panoul solar. Schema și descrierea

Aici veți afla:

• Când aveți nevoie de un controler
• Funcțiile controlerului solar
• Cum funcționează controlerul de încărcare a bateriei
• Caracteristicile dispozitivului
• Tipuri
• Opțiuni de selecție
• Modalități de conectare a controlerelor
• Controler de casă: caracteristici, accesorii
• Ce poate înlocui unele componente
• Principiul de funcționare

Controlerul de încărcare a bateriei solare este un element obligatoriu al sistemului de alimentare de pe panourile solare, cu excepția bateriilor și a panourilor în sine. De ce este responsabil și cum să-l facă singur?

Când aveți nevoie de un controler

Energia solară este încă limitată (la nivelul gospodăriei) la crearea de panouri fotovoltaice de putere relativ redusă. Dar, indiferent de designul convertorului fotoelectric solare-curent, acest dispozitiv este echipat cu un modul numit controler de încărcare a bateriei solare.

Într-adevăr, setarea de fotosinteză a luminii solare include o baterie reîncărcabilă care stochează energia primită de la panoul solar. Această sursă secundară de energie este deservită în principal de controler.

Apoi, vom înțelege dispozitivul și principiile de funcționare ale acestui dispozitiv și vom vorbi despre cum să-l conectăm.

Odată cu încărcarea maximă a bateriei, controlerul va regla alimentarea curentă a acestuia, reducându-l la suma necesară de compensare pentru auto-descărcarea dispozitivului. Dacă bateria este complet descărcată, controlerul va deconecta orice încărcare de pe dispozitiv.

Necesitatea acestui dispozitiv poate fi redusă la următoarele puncte:

1. Încărcarea bateriei în mai multe etape;
2. Reglarea pornirii / opririi bateriei la încărcarea / descărcarea dispozitivului;
3. Conexiune baterie la încărcare maximă;
4. Conectarea încărcării de la fotocelule în modul automat.

Controlerul de încărcare a bateriei pentru dispozitivele solare este important prin faptul că îndeplinirea tuturor funcțiilor sale în stare bună crește foarte mult durata de viață a bateriei încorporate.

Unde este instalat

Controlerul este conectat între baterie și panoul solar. Cu toate acestea, un invertor solar trebuie să fie inclus în schema de conectare. Invertorul este utilizat pentru a converti curentul de 12 V DC de la panoul solar la curentul de 220 V AC de la orice priză din casă, montată după baterie.

De asemenea, este important să aveți o siguranță care îndeplinește o funcție de protecție împotriva diferitelor suprasarcini și scurtcircuite. Prin urmare, pentru a vă asigura casa, trebuie să instalați o siguranță. În prezența unui număr mare de panouri solare, este de dorit să instalați siguranțe între fiecare element al circuitului.

Imaginea de mai jos arată cum arată invertorul (cutie neagră):

Diagrama de conexiune standard arată ceva asemănător cu cea prezentată în figura de mai jos.

Diagrama arată că panourile solare sunt conectate la controler, energia electrică este alimentată la controler și apoi stocată în baterie. De la baterie, aceasta se întoarce la controler și apoi merge la invertor. Și după invertor, există o distribuție pentru consum.

Funcțiile controlerului solar

Modulul electronic, numit controlerul bateriei solare, este conceput pentru a îndeplini o varietate de funcții de monitorizare în timpul procesului de încărcare / descărcare a bateriei solare.

Acesta arată ca unul dintre numeroasele modele existente de controlere de încărcare pentru panouri solare. Acest modul aparține dezvoltării tipului PWM

Când lumina soarelui cade pe suprafața unui panou solar instalat, de exemplu, pe acoperișul unei case, fotocelulele dispozitivului transformă această lumină în curent electric.

De fapt, energia rezultată ar putea fi alimentată direct la bateria de stocare. Cu toate acestea, procesul de încărcare / descărcare a bateriei are propriile subtilități (anumite niveluri de curenți și tensiuni). Dacă neglijăm aceste subtilități, bateria se va defecta într-o perioadă scurtă de timp.

Pentru a nu avea consecințe atât de triste, este proiectat un modul numit controler de încărcare pentru o baterie solară.

Pe lângă monitorizarea nivelului de încărcare a bateriei, modulul monitorizează și consumul de energie. În funcție de gradul de descărcare, circuitul controlerului de încărcare a bateriei de la bateria solară reglează și setează nivelul de curent necesar pentru încărcarea inițială și ulterioară.

În funcție de capacitatea controlerului de încărcare a bateriei solare, proiectarea acestor dispozitive poate avea configurații foarte diferite.

În general, în termeni simpli, modulul oferă o „viață” fără griji a bateriei, care se acumulează periodic și eliberează energie către dispozitivele de consum.

Ce se întâmplă dacă nu instalați

Dacă nu instalați controlere MPPT sau PWM pentru panouri solare, atunci va trebui să monitorizați în mod independent nivelul de tensiune pe baterii. Acest lucru se poate face folosind un voltmetru, așa cum se arată în figura de mai jos.

Cu toate acestea, cu o astfel de conexiune, nivelul de încărcare a bateriei nu va fi fixat, ca urmare ar putea arde și se poate defecta. Această metodă de conectare este posibilă atunci când conectați panouri solare mici la dispozitive de alimentare cu o putere de cel mult 0,1 kW. Pentru panourile care vor alimenta întreaga casă, instalarea fără controler nu este recomandată, deoarece echipamentul va eșua mult mai devreme. De asemenea, din cauza supraîncărcării bateriei, acestea se pot defecta: invertorul, deoarece nu va face față unei astfel de tensiuni, poate arde cablurile de la aceasta și așa mai departe. Prin urmare, ar trebui efectuată o instalare corectă, trebuie luați în considerare toți factorii.

Cum funcționează controlerul de încărcare a bateriei

În absența luminii solare pe fotocelulele structurii, aceasta se află în modul de repaus. După ce razele apar pe elemente, controlerul este încă în modul de repaus. Se aprinde numai dacă energia stocată de la soare atinge 10 volți în echivalent electric.

De îndată ce tensiunea atinge această cifră, dispozitivul pornește și începe să furnizeze curent bateriei prin dioda Schottky. Procesul de încărcare a bateriei în acest mod va continua până când tensiunea primită de controler ajunge la 14 V. Dacă se întâmplă acest lucru, vor apărea unele modificări în circuitul controlerului pentru o baterie solară de 35 de wați sau oricare alta. Amplificatorul va deschide accesul la MOSFET, iar celelalte două, mai slabe, vor fi închise.

Aceasta va opri încărcarea bateriei. De îndată ce tensiunea scade, circuitul va reveni la poziția inițială și încărcarea va continua. Timpul alocat pentru această operațiune controlerului este de aproximativ 3 secunde.

Controler de încărcare DIY

Dacă aveți experiență în lucrul cu echipamente electrice, puteți crea singur un controler pentru încărcarea unei baterii solare. Imaginea de mai jos prezintă cea mai simplă diagramă a unui astfel de dispozitiv.

Să luăm în considerare principiul funcționării unei astfel de scheme. O fotocelula sau fotorezistor LDR este un dispozitiv care își schimbă rezistența atunci când lumina o lovește, adică este un panou solar. Controlat de tranzistori. În timpul expunerii la soare, tranzistoarele sunt închise. Curentul este transmis de la panou la baterie prin dioda D2, este necesar aici, astfel încât curentul să nu curgă în cealaltă direcție.Când este complet încărcat, regulatorul ZD trimite un semnal către lampa LED roșie, care se aprinde în roșu, iar încărcarea se oprește. Când tensiunea bateriei scade, stabilizatorul se oprește și are loc încărcarea. Rezistențele sunt necesare pentru a reduce amperajul, astfel încât elementele să nu cedeze. Diagrama indică, de asemenea, un transformator din care poate apărea și încărcarea, principiul este același. Un curent începe să curgă de-a lungul acestei ramuri noaptea sau pe vreme înnorată.

Caracteristicile dispozitivului

Consum redus de energie la ralanti. Circuitul a fost conceput pentru baterii de plumb cu dimensiuni mici și mijlocii și atrage un curent redus (5mA) atunci când este în repaus. Aceasta prelungește durata de viață a bateriei.

Componente ușor disponibile. Dispozitivul folosește componente convenționale (nu SMD) care pot fi găsite cu ușurință în magazine. Nimic nu trebuie cusut, singurul lucru de care aveți nevoie este un voltmetru și o sursă de alimentare reglabilă pentru a regla circuitul.

Cea mai recentă versiune a dispozitivului. Aceasta este a treia versiune a dispozitivului, astfel încât majoritatea erorilor și neajunsurilor prezente în versiunile anterioare ale încărcătorului au fost corectate.

Reglarea tensiunii. Dispozitivul folosește un regulator de tensiune paralel, astfel încât tensiunea bateriei să nu depășească norma, de obicei 13,8 volți.

Protecție la subtensiune. Majoritatea încărcătoarelor solare utilizează o diodă Schottky pentru a proteja împotriva scurgerilor bateriei către panoul solar. Un regulator de tensiune de șunt este utilizat atunci când bateria este complet încărcată. Una dintre problemele acestei abordări sunt pierderile de diode și, în consecință, încălzirea acesteia. De exemplu, un panou solar de 100 de wați, 12V, furnizează 8A bateriei, căderea de tensiune în dioda Schottky va fi de 0,4V, adică disiparea puterii este de aproximativ 3,2 wați. Aceasta este, în primul rând, pierderi și, în al doilea rând, dioda va avea nevoie de un radiator pentru a elimina căldura. Problema este că nu va funcționa pentru a reduce căderea de tensiune, mai multe diode conectate în paralel vor reduce curentul, dar căderea de tensiune va rămâne așa. În diagrama de mai jos, în loc de diode convenționale, se utilizează mosfete, prin urmare puterea se pierde doar pentru rezistență activă (pierderi rezistive).

Pentru comparație, într-un panou de 100 W atunci când utilizați mosfete IRFZ48 (KP741A), pierderea de putere este de numai 0,5 W (la Q2). Acest lucru înseamnă mai puțină căldură și mai multă energie pentru baterii. Un alt punct important este că mosfetele au un coeficient de temperatură pozitiv și pot fi conectate în paralel pentru a reduce rezistența.

Diagrama de mai sus utilizează câteva soluții non-standard.

Încărcare. Nu este utilizată nicio diodă între panoul solar și sarcină, în schimb există un mosfet Q2. O diodă din mosfet permite curentului să curgă de la panou la sarcină. Dacă apare o tensiune semnificativă pe Q2, atunci tranzistorul Q3 se deschide, condensatorul C4 este încărcat, ceea ce forțează op-amp-ul U2c și U3b să deschidă mosfet-ul Q2. Acum, căderea de tensiune este calculată conform legii lui Ohm, adică I * R și este mult mai puțin decât dacă ar exista o diodă acolo. Condensatorul C4 este descărcat periodic prin rezistorul R7 și Q2 se închide. Dacă curge un curent din panou, atunci EMF de autoinducție a inductorului L1 forțează imediat Q3 să se deschidă. Acest lucru se întâmplă foarte des (de multe ori pe secundă). În cazul în care curentul merge la panoul solar, Q2 se închide, dar Q3 nu se deschide, deoarece dioda D2 limitează EMF de autoinducție a sufocatorului L1. Dioda D2 poate fi evaluată pentru 1A curent, dar în timpul testării sa dovedit că un astfel de curent apare rar.

Aparatul de tuns VR1 setează tensiunea maximă. Când tensiunea depășește 13,8 V, amplificatorul operațional U2d deschide mosfet-ul Q1 și ieșirea din panou este „scurtcircuitată” la masă.În plus, opamp-ul U3b oprește Q2 și așa mai departe. panoul este deconectat de la sarcină. Acest lucru este necesar deoarece Q1, pe lângă panoul solar, „scurtcircuitează” sarcina și bateria.

Gestionarea mosfetelor cu canal N. Mosfetele Q2 și Q4 necesită mai multă tensiune pentru a acționa decât cele utilizate în circuit. Pentru a face acest lucru, amplificatorul opțional U2 cu o legare de diode și condensatori creează o tensiune VH crescută. Această tensiune este utilizată pentru alimentarea U3, a cărei ieșire va fi supratensiune. O grămadă de U2b și D10 asigură stabilitatea tensiunii de ieșire la 24 de volți. Cu această tensiune, va exista o tensiune de cel puțin 10V prin sursa porții tranzistorului, astfel încât generarea de căldură va fi mică. De obicei, mosfetele cu canal N au o impedanță mult mai mică decât cele cu canal P, motiv pentru care au fost utilizate în acest circuit.

Protecție la subtensiune. Mosfet Q4, opamp U3a cu curele exterioare de rezistențe și condensatori, sunt proiectate pentru protecție la subtensiune. Aici Q4 este utilizat non-standard. Dioda MOSFET asigură un flux constant de curent în baterie. Când tensiunea este peste minimul specificat, mosfet-ul este deschis, permițând o mică cădere de tensiune la încărcarea bateriei, dar, mai important, permite curentului din baterie să curgă la sarcină dacă celula solară nu poate furniza o putere de ieșire suficientă. O siguranță protejează împotriva scurtcircuitelor pe partea de sarcină.

Mai jos sunt imagini cu dispunerea elementelor și a plăcilor cu circuite imprimate.

Configurarea dispozitivului. În timpul utilizării normale a dispozitivului, jumperul J1 nu trebuie introdus! LED-ul D11 este utilizat pentru setare. Pentru a configura dispozitivul, conectați o sursă de alimentare reglabilă la terminalele „de încărcare”.

Setarea protecției de subtensiune Introduceți jumperul J1. În sursa de alimentare, setați tensiunea de ieșire la 10,5V. Rotiți tunsorul VR2 în sens invers acelor de ceasornic până când LED-ul D11 se aprinde. Rotiți VR2 ușor în sensul acelor de ceasornic până când LED-ul se stinge. Scoateți jumperul J1.

Setarea tensiunii maxime În sursa de alimentare, setați tensiunea de ieșire la 13,8V. Rotiți tunderea VR1 în sensul acelor de ceasornic până când LED-ul D9 se stinge. Rotiți VR1 încet în sens invers acelor de ceasornic până când LED-ul D9 se aprinde.

Controlerul este configurat. Nu uitați să scoateți jumperul J1!

Dacă capacitatea întregului sistem este mică, atunci mosfeturile pot fi înlocuite cu IRFZ34 mai ieftin. Și dacă sistemul este mai puternic, atunci mosfeturile pot fi înlocuite cu IRFZ48 mai puternic.

Controler de încărcare solară

Acest dispozitiv este principalul din întregul sistem - este controlerul care asigură interacțiunea tuturor componentelor - panoul solar, sarcina și bateria (este necesar numai dacă dorim să stocăm energie în baterie, dacă furnizăm energie direct la rețeaua electrică, este necesar un alt tip de controler de legare a rețelei).
Există destul de puține controlere pentru curenți mici (10-20A) pe piață, dar de atunci În cazul nostru, se folosește o baterie cu litiu în loc de una cu plumb, atunci trebuie să alegeți un controler cu parametri reglabili (reglabili). Un controler a fost cumpărat, ca în fotografie, prețul emisiunii de la 13 USD pe eBay la 20-30 USD, în funcție de lăcomia vânzătorilor locali. Controlerul este numit cu mândrie „Controler inteligent de încărcare a panoului solar PWM”, deși toată „inteligența” sa constă în capacitatea de a seta praguri de încărcare și descărcare, iar din punct de vedere structural nu diferă mult de un convertor DC-DC convențional.

Conectarea controlerului este destul de simplă, are doar 3 conectori - pentru panoul solar, încărcare și, respectiv, baterie. În cazul meu, o bandă LED de 12V a fost conectată ca o sarcină, bateria este în continuare aceeași baterie de testare cu Hobbyking. De asemenea, pe controler există 2 conectori USB, din care puteți încărca diferite dispozitive.

Toate împreună arătau astfel:

Înainte de a utiliza controlerul, trebuie să îl configurați. Controlerele acestui model sunt vândute în diferite modificări pentru diferite tipuri de baterii, diferențele fiind cel mai probabil doar în parametrii presetați. Pentru bateria cu litiu cu trei celule (3S1P) am setat următoarele valori:

După cum puteți vedea, tensiunea de întrerupere a încărcării (PV OFF) este setată la 12,5 V (pe baza de 4,2 V, 12,6 ar putea fi plasate pe celulă, dar o ușoară supraîncărcare are un efect pozitiv asupra numărului de cicluri ale bateriei). Următorii 2 parametri deconectează sarcina, în cazul meu este setată la 10V și reactivează încărcarea la 10,5V. Valoarea minimă ar putea fi setată și mai puțin, până la 9,6 V, a fost lăsată o mică marjă pentru funcționarea controlerului în sine, care este alimentat de aceeași baterie.

Tipuri

Pornit / Oprit

Acest tip de dispozitiv este considerat cel mai simplu și mai ieftin. Sarcina sa principală este de a opri alimentarea cu încărcare a bateriei atunci când se atinge tensiunea maximă pentru a preveni supraîncălzirea.

Cu toate acestea, acest tip are un anumit dezavantaj, care este oprirea prea devreme. După atingerea curentului maxim, este necesar să mențineți procesul de încărcare timp de câteva ore, iar acest controler îl va opri imediat.

Drept urmare, încărcarea bateriei va fi de aproximativ 70% din maxim. Acest lucru afectează negativ bateria.

PWM

Acest tip este un On / Off avansat. Actualizarea este că are un sistem încorporat de modulare a lățimii impulsurilor (PWM). Această funcție a permis controlerului, la atingerea tensiunii maxime, să nu oprească alimentarea cu curent, ci să-i reducă puterea.

Din această cauză, a devenit posibilă încărcarea aproape completă a dispozitivului.

MRRT

Acest tip este considerat cel mai avansat în prezent. Esența muncii sale se bazează pe faptul că este capabil să determine valoarea exactă a tensiunii maxime pentru o anumită baterie. Monitorizează continuu curentul și tensiunea din sistem. Datorită primirii constante a acestor parametri, procesorul este capabil să mențină cele mai optime valori ale curentului și tensiunii, ceea ce vă permite să creați o putere maximă.

Dacă comparăm controlerul MPPT și PWN, atunci eficiența primului este mai mare cu aproximativ 20-35%.

Dispozitive MRRT

Cele mai eficiente și stabile controlere sunt considerate a fi controlere de baterii solare cu modificarea MPRT - Urmărirea punctelor de putere maximă. Aceste dispozitive monitorizează puterea de încărcare atunci când este atinsă limita maximă. Acest proces utilizează algoritmi sofisticati pentru a controla citirile de tensiune și curent, stabilind cel mai optim raport de caracteristici care asigură eficiența maximă a sistemului solar.

În procesul de funcționare, s-a stabilit practic că regulatorul solar mppt este mai avansat și diferă semnificativ de alte modele. Comparativ cu dispozitivele PWM, este cu aproximativ 35% mai eficient, respectiv, sistemul în sine se dovedește a fi același.

Calitatea și fiabilitatea mai ridicate a acestor dispozitive se realizează printr-un circuit complex, suplimentat de componente care asigură un control strâns în conformitate cu condițiile de funcționare. Circuitele speciale monitorizează și compară nivelurile de curent și tensiune, apoi determină puterea maximă de ieșire.

Principala caracteristică a controlerelor MPRT este capacitatea de a regla panoul solar la putere maximă, indiferent de vremea din acest moment. Astfel, bateria funcționează mai eficient și asigură încărcarea necesară a bateriei.

Opțiuni de selecție

Există doar două criterii de selecție:

1. Primul și foarte important punct este tensiunea de intrare. Maximul acestui indicator ar trebui să fie mai mare cu aproximativ 20% din tensiunea în circuit deschis a bateriei solare.
2. Al doilea criteriu este curentul nominal.Dacă este selectat tipul PWN, atunci curentul său nominal trebuie să fie mai mare decât curentul de scurtcircuit al bateriei cu aproximativ 10%. Dacă se alege MPPT, atunci principala sa caracteristică este puterea. Acest parametru trebuie să fie mai mare decât tensiunea întregului sistem înmulțită cu curentul nominal al sistemului. Pentru calcule, tensiunea este luată cu bateriile descărcate.

Selecție în funcție de puterea panoului solar

Parametrul principal al regulatorului de încărcare solară este tensiunea de funcționare și amperajul maxim cu care poate funcționa regulatorul de încărcare. Este foarte important să cunoașteți parametrii panourilor solare precum:

• Tensiunea nominală este tensiunea de funcționare a circuitului bateriei solare, închisă la sarcină, adică per controler;
• Tensiunea în buclă deschisă este tensiunea maximă realizabilă a circuitului solar, care nu este conectată la sarcină. Această tensiune se mai numește tensiune în circuit deschis. Când este conectat la un controler solar, acesta trebuie să poată rezista la această tensiune.
• Curentul maxim de intrare solară, curentul de scurtcircuit al circuitului solar. Acest parametru este rar indicat în caracteristicile controlerului. Pentru a face acest lucru, trebuie să aflați valoarea siguranței în controler și să calculați magnitudinea curentului de scurtcircuit al modulelor solare din circuit. Pentru panourile solare, curentul de scurtcircuit este de obicei indicat întotdeauna. Curentul de scurtcircuit este întotdeauna mai mare decât curentul maxim de funcționare.
• Curent operațional nominal. Curentul circuitului solar conectat, care este generat de panourile solare în condiții normale de funcționare. Acest curent este de obicei mai mic decât curentul specificat în caracteristicile controlerului, deoarece producătorii, ca întotdeauna, indică amperajul maxim al controlerului.
• Puterea nominală a panourilor solare conectate. Această putere reprezintă produsul tensiunii de funcționare și al curentului de funcționare al panourilor solare. Puterea panourilor solare conectate la controler trebuie să fie egală sau mai mică decât cea indicată, dar nu mai mare. Dacă puterea este depășită, regulatorul poate arde în absența siguranțelor. Deși majoritatea controlerelor au în mod natural siguranțe cu o supraîncărcare de 10-20% timp de 5-10 minute.

Modalități de conectare a controlerelor

Având în vedere subiectul conexiunilor, trebuie remarcat imediat: pentru instalarea fiecărui dispozitiv individual, o caracteristică caracteristică este lucrul cu o serie specifică de panouri solare.

De exemplu, dacă se folosește un controler proiectat pentru o tensiune de intrare maximă de 100 volți, o serie de panouri solare ar trebui să emită o tensiune care să nu depășească această valoare.

Orice centrală solară funcționează conform regulii echilibrului dintre tensiunile de ieșire și de intrare din prima etapă. Limita de tensiune superioară a controlerului trebuie să se potrivească cu limita de tensiune superioară a panoului

Înainte de a conecta dispozitivul, este necesar să se determine locul instalării sale fizice. Conform regulilor, locul de instalare trebuie selectat în zone uscate, bine ventilate. Prezența materialelor inflamabile în apropierea dispozitivului este exclusă.

Prezența surselor de vibrații, căldură și umiditate în imediata apropiere a dispozitivului este inacceptabilă. Locul de instalare trebuie protejat de precipitațiile atmosferice și de lumina directă a soarelui.

Tehnica pentru conectarea modelelor PWM

Aproape toți producătorii de controlere PWM necesită o succesiune exactă de dispozitive de conectare.

Tehnica conectării controlerelor PWM cu dispozitivele periferice nu este deosebit de dificilă. Fiecare placă este echipată cu terminale etichetate. Aici trebuie pur și simplu să urmați secvența acțiunilor.

Dispozitivele periferice trebuie conectate în deplină conformitate cu denumirile terminalelor de contact:

1. Conectați firele bateriei la bornele bateriei dispozitivului în conformitate cu polaritatea indicată.
2. Porniți siguranța de protecție direct în punctul de contact al firului pozitiv.
3. Pe contactele controlerului destinate panoului solar, fixați conductoarele care ies din panourile solare ale panourilor. Respectați polaritatea.
4. Conectați o lampă de testare cu tensiunea adecvată (de obicei 12 / 24V) la bornele de încărcare ale dispozitivului.

Secvența specificată nu trebuie încălcată. De exemplu, este strict interzisă conectarea panourilor solare în primul rând atunci când bateria nu este conectată. Prin astfel de acțiuni, utilizatorul riscă să „ardă” dispozitivul. Acest material descrie mai detaliat schema de asamblare a celulelor solare cu o baterie.

De asemenea, pentru controlerele din seria PWM, este inacceptabil să conectați un invertor de tensiune la bornele de sarcină ale controlerului. Invertorul trebuie conectat direct la bornele bateriei.

Procedură pentru conectarea dispozitivelor MPPT

Cerințele generale pentru instalarea fizică pentru acest tip de aparat nu diferă de sistemele anterioare. Dar configurarea tehnologică este adesea oarecum diferită, deoarece controlerele MPPT sunt adesea considerate dispozitive mai puternice.

Pentru controlerele proiectate pentru niveluri ridicate de putere, se recomandă utilizarea cablurilor cu secțiuni transversale mari, echipate cu terminatoare metalice, la conexiunile circuitului de alimentare.

De exemplu, pentru sistemele de mare putere, aceste cerințe sunt completate de faptul că producătorii recomandă preluarea unui cablu pentru liniile de conectare a energiei proiectate pentru o densitate de curent de cel puțin 4 A / mm2. Adică, de exemplu, pentru un controler cu un curent de 60 A, este necesar un cablu pentru conectarea la o baterie cu o secțiune transversală de cel puțin 20 mm2.

Cablurile de conectare trebuie să fie echipate cu cleme de cupru, strânse strâns cu un instrument special. Terminalele negative ale panoului solar și ale bateriei trebuie să fie echipate cu adaptoare pentru siguranțe și comutatoare.

Această abordare elimină pierderile de energie și asigură funcționarea în siguranță a instalației.

Schema bloc pentru conectarea unui controler MPPT puternic: 1 - panou solar; 2 - controler MPPT; 3 - bloc terminal; 4.5 - siguranțe; 6 - comutator de alimentare al controlerului; 7.8 - autobuz terestru

Înainte de a conecta panourile solare la dispozitiv, asigurați-vă că tensiunea la terminale se potrivește sau este mai mică decât tensiunea care se permite aplicarea la intrarea controlerului.

Conectarea perifericelor la dispozitivul MTTP:

1. Așezați panoul și întrerupătoarele bateriei în poziția oprită.
2. Scoateți siguranțele de protecție ale panoului și bateriei.
3. Conectați cablul de la bornele bateriei la bornele controlerului pentru baterie.
4. Conectați cablurile panoului solar la bornele controlerului marcate cu semnul corespunzător.
5. Conectați un cablu între terminalul de masă și magistrala de masă.
6. Instalați senzorul de temperatură pe controler conform instrucțiunilor.

După acești pași, trebuie să introduceți siguranța bateriei scoasă anterior în poziție și să rotiți comutatorul în poziția „pornit”. Semnalul de detectare a bateriei va apărea pe ecranul controlerului.

Apoi, după o scurtă pauză (1-2 minute), înlocuiți siguranța panoului solar scoasă anterior și rotiți comutatorul panoului în poziția „pornit”.

Ecranul instrumentului va arăta valoarea tensiunii panoului solar. Acest moment mărturisește lansarea cu succes a centralei solare în funcțiune.

Selectarea unui controler pentru tensiunea și curentul panourilor solare și al bateriei

Majoritatea panourilor solare produse au o tensiune nominală de 12 sau 24 de volți. Acest lucru se face astfel încât bateriile să poată fi încărcate fără conversie de tensiune suplimentară. Bateriile reîncărcabile au apărut mult mai devreme decât panourile solare și au un standard comun de tensiune nominală de 12 sau 24 de volți. În consecință, majoritatea controlerelor solare sunt disponibile cu o tensiune nominală de funcționare de 12 sau 24 de volți, precum și cu o gamă dublă de 12 și 24 de volți cu detectare și comutare automată a tensiunii.

Tensiunile nominale la 12 și 24 de volți sunt suficient de scăzute pentru sistemele de mare putere. Pentru a obține puterea necesară, este necesar să creșteți numărul de panouri solare și acumulatori, conectându-le în circuite paralele și crescând semnificativ puterea curentă. O creștere a puterii curentului duce la încălzirea cablului și la pierderi electrice. Este necesar să creșteți grosimea cablului, crește consumul de metal. Sunt necesare, de asemenea, controlere puternice de mare curent, iar aceste controlere sunt foarte scumpe.

Pentru a elimina creșterea curentului, controlerele pentru sistemele de mare putere sunt realizate pentru tensiuni nominale de funcționare de 36, 48 și 60 volți. Este demn de remarcat faptul că tensiunea controlerelor este un multiplu al tensiunii de 12 volți, pentru a putea conecta panourile solare și bateria la ansamblurile seriale. Sunt disponibile mai multe controlere de tensiune numai pentru tehnologia de încărcare PWM.

După cum puteți vedea, controlerele PWM sunt selectate cu un multiplu de tensiune de 12 volți, iar în ele tensiunea nominală de intrare de la panourile solare și tensiunea nominală a circuitului bateriilor conectate trebuie să fie aceleași, adică 12V de la SB - 12V la baterie, 24V la 24, 48V la 48V.

Pentru controlerele MPPT, tensiunea de intrare poate fi egală sau arbitrar mai mare de mai multe ori fără un multiplu de 12 volți. De regulă, controlerele MPPT au tensiuni solare de intrare de 50 volți pentru modelele simple și până la 250 volți pentru controlerele de mare putere. Dar trebuie reținut faptul că, din nou, producătorii indică tensiunea maximă de intrare și, atunci când conectați panourile solare în serie, trebuie adăugată tensiunea maximă sau tensiunea în circuit deschis. Simplu spus: tensiunea maximă de intrare este între 50 și 250V, în funcție de model, intrarea nominală sau minimă va fi de 12, 24, 36 sau 48V. În același timp, tensiunea de ieșire pentru încărcarea bateriei pentru controlerele MPPT este standard, adesea cu detectare automată și suport de tensiuni la 12, 24, 36 și 48 de volți, uneori 60 sau 96 de volți.

Există regulatoare MPPT industriale foarte puternice cu tensiune de intrare de la panourile solare la 600V, 800V și chiar 2000V. Aceste controlere pot fi, de asemenea, achiziționate gratuit de la furnizorii ruși de echipamente.

Pe lângă alegerea unui controler prin tensiunea de funcționare, controlerele trebuie selectate în funcție de curentul maxim de intrare de la panourile solare și de curentul maxim de încărcare al bateriei.

Pentru un controler PWM, curentul maxim de intrare de la panourile solare va intra în curentul de încărcare a bateriei, adică controlerul nu se va încărca cu mai mult curent decât dau panourile solare conectate la acesta.

În controlerul MPPT, totul este diferit, curentul de intrare de la panourile solare și curentul de ieșire pentru încărcarea bateriei sunt parametri diferiți. Acești curenți pot fi egali dacă tensiunea nominală a panourilor solare conectate este egală cu tensiunea nominală a bateriei conectate, dar atunci esența conversiei MPPT se pierde, iar eficiența controlerului scade. La controlerele MPPT, tensiunea nominală de intrare de la panourile solare ar trebui să fie de 2-3 ori mai mare decât tensiunea nominală a bateriilor conectate. Dacă tensiunea de intrare este mai mică de 2 ori mai mare, de exemplu, de 1,5 ori, atunci va exista o eficiență mai mică și de peste 3 ori mai mare, atunci vor exista pierderi mari pentru diferența de conversie a tensiunii.

În consecință, curentul de intrare va fi întotdeauna egal sau mai mic decât curentul maxim de ieșire al încărcării bateriei. Prin urmare, rezultă că controlerele MPPT trebuie selectate în funcție de curentul maxim de încărcare al bateriei. Dar pentru a nu depăși acest curent este indicată puterea maximă a panourilor solare conectate, la tensiunea nominală a circuitului bateriilor conectate. Exemplu pentru un controler de încărcare MPPT de 60 Amp:

• 800W la tensiunea bateriei centralei electrice 12V;
• 1600W la o tensiune a bateriei centralei electrice de 24V;
• 2400W la tensiunea bateriei centralei electrice de 36V;
• 3200W la o tensiune a bateriei centralei electrice de 48V.

Trebuie remarcat faptul că această putere la 12 volți este indicată pentru tensiunea de încărcare de la panourile solare de 13 - 14 volți și este un multiplu pentru alte sisteme cu tensiuni de 24, 36 și 48 de volți.

Controler de casă: caracteristici, accesorii

Dispozitivul este proiectat să funcționeze cu un singur panou solar, care generează un curent cu o putere care nu depășește 4 A. Capacitatea bateriei, care este încărcată de controler, este de 3.000 A * h.

Pentru a fabrica controlerul, trebuie să pregătiți următoarele elemente:

• 2 microcircuite: LM385-2.5 și TLC271 (este un amplificator operațional);
• 3 condensatoare: C1 și C2 sunt de putere redusă, au 100n; C3 are o capacitate de 1000u, nominală pentru 16 V;
• 1 LED indicator (D1);
• 1 diodă Schottky;
• 1 diodă SB540. În schimb, puteți utiliza orice diodă, principalul lucru este că poate rezista curentului maxim al bateriei solare;
• 3 tranzistori: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 rezistențe (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 și R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Toate pot fi de 5%. Dacă doriți mai multă precizie, atunci puteți lua rezistențe de 1%.

Cum pot înlocui unele componente

Oricare dintre aceste elemente poate fi înlocuit. Când instalați alte circuite, trebuie să vă gândiți la schimbarea capacității condensatorului C2 și la selectarea polarizării tranzistorului Q3.

În loc de un tranzistor MOSFET, puteți instala oricare altul. Elementul trebuie să aibă o rezistență scăzută a canalului deschis. Este mai bine să nu înlocuiți dioda Schottky. Puteți instala o diodă obișnuită, dar aceasta trebuie plasată corect.

Rezistoarele R8, R10 sunt de 92 kOhm. Această valoare este non-standard. Din această cauză, astfel de rezistențe sunt greu de găsit. Înlocuirea lor completă poate fi de două rezistențe cu 82 și 10 kOhm. Acestea trebuie să fie incluse secvențial.

Dacă controlerul nu va fi utilizat într-un mediu agresiv, puteți instala un aparat de tuns. Face posibilă controlul tensiunii. Nu va funcționa mult timp într-un mediu agresiv.

Dacă este necesar să utilizați un controler pentru panouri mai puternice, este necesar să înlocuiți tranzistorul și dioda MOSFET cu analogi mai puternici. Toate celelalte componente nu trebuie schimbate. Nu are sens să instalați un radiator pentru a regla 4 A. Prin instalarea MOSFET pe un radiator adecvat, dispozitivul va putea funcționa cu un panou mai eficient.

Principalele tipuri

1. Controlere de încărcare PWM (PWM)... Vă permite să încărcați 100% bateria. Dar din cauza lipsei unui mecanism de conversie a surplusului de tensiune în amperaj și a tehnologiei pentru urmărirea punctului maxim, acest tip de controler nu este capabil să scoată tot ceea ce este capabil de pe panourile solare. Dispozitivele de acest tip sunt utilizate de obicei în sistemele mici de până la 2 kW.
2. Controlere de încărcare MRPT... Cea mai avansată și mai dificilă până în prezent. Sunt eficiente și fiabile în funcționare, au o gamă largă de setări și diverse elemente de securitate. Utilizarea controlerelor de acest tip vă permite să accelerați rambursarea centralelor solare. Datorită mecanismului de conversie a tensiunii în curent și a unui sistem inteligent de urmărire pentru punctul maxim, eficiența lor este cu 20-30% mai mare comparativ cu modelele anterioare. Acest tip de dispozitiv este utilizat atât în ​​instalații mici, cât și mari (industriale). Și, de asemenea, în locuri cu o zonă limitată pentru plasarea panourilor solare într-o situație în care trebuie să profitați la maximum de ele (de exemplu, pe mașini, bărci sau iahturi)

Principiul de funcționare

În absența curentului din bateria solară, controlerul este în modul de repaus. Nu folosește nicio lână pentru baterie. După ce razele soarelui au lovit panoul, curentul electric începe să curgă către controler. Ar trebui să pornească. Cu toate acestea, LED-ul indicator împreună cu 2 tranzistoare slabe se aprinde numai când tensiunea ajunge la 10 V.

După atingerea acestei tensiuni, curentul va curge prin dioda Schottky către baterie.Dacă tensiunea crește la 14 V, amplificatorul U1 va începe să funcționeze, care va porni MOSFET-ul. Ca rezultat, LED-ul se va stinge și doi tranzistori de putere redusă vor fi închise. Bateria nu se va încărca. În acest moment, C2 va fi descărcat. În medie, durează 3 secunde. După descărcarea condensatorului C2, histerezisul U1 va fi depășit, MOSFET-ul se va închide, bateria va începe să se încarce. Încărcarea va continua până când tensiunea crește la nivelul de comutare.

Încărcarea are loc periodic. Mai mult, durata acestuia depinde de curentul de încărcare al bateriei și de cât de puternice sunt dispozitivele conectate la aceasta. Încărcarea continuă până când tensiunea ajunge la 14 V.

Circuitul pornește într-un timp foarte scurt. Includerea sa este influențată de timpul de încărcare C2 cu un curent care limitează tranzistorul Q3. Curentul nu poate depăși 40 mA.