Regulator de încărcare solară: circuit, principiu de funcționare, metode de conectare

Energia solară este limitată până acum (la nivelul gospodăriei) la crearea de panouri fotovoltaice cu putere relativ redusă. Dar, indiferent de designul convertorului fotoelectric al luminii soarelui în curent, acest dispozitiv este echipat cu un modul numit controler de încărcare solar.

Într-adevăr, o schemă de instalare a fotosintezei bateriei solare include o baterie de stocare - un dispozitiv de stocare pentru energia primită de la un panou solar. Această sursă secundară de energie este furnizată în principal de controler.

În articolul pe care îl prezentăm, vom înțelege dispozitivul și principiile de funcționare ale acestui dispozitiv și, de asemenea, vom lua în considerare modul de conectare a acestuia.

Controlere solare

Modulul electronic, numit controler pentru bateria solară, este proiectat pentru a efectua o serie de funcții de control în timpul procesului de încărcare / descărcare baterie solară.

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

De fapt, energia primită ar putea fi furnizată direct bateriei de stocare. Totuși, procesul de încărcare / descărcare a unei baterii are propriile subtilități (anumite niveluri de curenți și tensiuni). Dacă neglijați aceste subtilități, bateria pentru o perioadă scurtă de funcționare va defecta pur și simplu.

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

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

În funcție de capacitatea controlerului de încărcare a bateriei din centrala solară, proiectările acestor dispozitive pot avea o configurație foarte diferită

În general, în termeni simpli, modulul asigură o „viață” fără griji pentru baterie, care se acumulează periodic și oferă energie dispozitivelor de consum.

Tipuri practice

La nivel industrial, au fost lansate și fabricate două tipuri de dispozitive electronice, a căror execuție este potrivită pentru instalarea în circuitul sistemului de energie solară:

1. Dispozitive din seria PWM.
2. Dispozitive din seria MPPT.

Primul tip de controler pentru o baterie solară poate fi numit „om bătrân”. Astfel de scheme au fost dezvoltate și puse în funcțiune în zorii formării energiei solare și eoliene.

Principiul de funcționare a circuitului controlerului PWM se bazează pe algoritmi de modulare a lățimii pulsului. Funcționalitatea unor astfel de dispozitive este oarecum inferioară celor mai avansate dispozitive din seria MPPT, dar, în general, funcționează destul de eficient.

Unul dintre cele mai populare modele din sistemul de încărcare solară pentru controlerul de încărcare a bateriei stației solare, în ciuda faptului că circuitul dispozitivului este realizat folosind tehnologia PWM, care este considerată învechită

Proiectele care utilizează tehnologia Maximum Power Point Tracking (urmărirea limitei maxime de putere) se disting printr-o abordare modernă a soluțiilor de circuit și oferă mai multă funcționalitate.

Dar dacă compari ambele tipuri de regulatoare și, mai ales, cu o tendință spre sfera internă, dispozitivele MPPT nu privesc lumina strălucitoare în care sunt publicitate în mod tradițional.

Controler tip MPPT:

• are un cost mai mare;
• are un algoritm sofisticat de ajustare;
• oferă câștig de putere numai pe panouri dintr-o zonă semnificativă.

Acest tip de echipament este mai potrivit pentru sistemele globale de energie solară.

Controlerul, proiectat pentru funcționare ca parte a proiectării unei centrale solare. Este un reprezentant al clasei de dispozitive MPPT - mai avansat și mai eficient

Este mai rentabil să cumpărați și să folosiți controlerul PWM (PWM) cu același efect pentru nevoile unui utilizator obișnuit dintr-un mediu casnic, care de obicei are panouri cu suprafețe mici.

Diagrame bloc ale controlerelor

Diagrame schematice ale controlerelor PWM și MPPT pentru a fi luate în considerare prin aspectul lor cu mintea îngustă - acest moment este prea complex, însoțit de o înțelegere subtilă a electronicii. Prin urmare, este logic să luăm în considerare doar scheme structurale. Această abordare este de înțeles pentru o gamă largă de indivizi.

Opțiunea nr. 1 - dispozitive PWM

Tensiunea de la panoul solar prin doi conductori (plus și minus) ajunge la elementul de stabilizare și la lanțul rezistiv de divizare. Datorită acestei bucăți a circuitului, se obține o egalizare potențială a tensiunii de intrare și, într-o oarecare măsură, organizează protecția intrării controlerului de depășirea limitei tensiunii de intrare.

Trebuie subliniat aici: fiecare model individual al dispozitivului are o limită specifică pentru tensiunea de intrare (indicată în documentație).

Așa arată diagrama structurală a dispozitivelor bazate pe tehnologiile PWM. Pentru o funcționare ca parte a stațiilor interne mici, o astfel de abordare de circuit oferă o eficiență sporită

Mai mult, tensiunea și curentul sunt limitate la valoarea cerută de tranzistoarele de putere. Aceste componente ale circuitului, la rândul lor, sunt controlate de cipul controlerului prin cipul șoferului. Drept urmare, tensiunea de ieșire a perechii de tranzistoare de putere stabilește valoarea normală a tensiunii și a curentului pentru baterie.

De asemenea, în circuit există un senzor de temperatură și un driver care controlează tranzistorul de putere, care reglează puterea de încărcare (protecție împotriva descărcării profunde a bateriei). Senzorul de temperatură monitorizează starea de încălzire a elementelor importante ale controlerului PWM.

De obicei, nivelul de temperatură în interiorul carcasei sau pe caloriferele tranzistoarelor de putere. Dacă temperatura depășește limitele setate în setări, dispozitivul deconectează toate liniile de alimentare active.

Opțiunea nr. 2 - Instrumente MPPT

Complexitatea schemei în acest caz se datorează adăugării sale la o serie de elemente care construiesc algoritmul de control necesar mai atent, bazat pe condițiile de muncă.

Nivelurile de tensiune și curent sunt monitorizate și comparate de circuitele comparatoare, iar puterea maximă de ieșire este determinată din rezultatele comparației.

Schema circuitului structural pentru controlerele de sarcină bazate pe tehnologii MPPT. Un algoritm mai sofisticat pentru controlul și controlul dispozitivelor periferice este deja observat aici.

Principala diferență între aceste tipuri de controlere și dispozitive PWM este că acestea sunt capabile să ajusteze modulul solar de energie la puterea maximă, indiferent de condițiile meteorologice.

Circuitul acestor dispozitive implementează mai multe metode de control:

• tulburări și observații;
• creșterea conductivității;
• mătura curentă;
• tensiune constantă.

Și în segmentul final al acțiunii generale, se folosește și un algoritm pentru compararea tuturor acestor metode.

Moduri de conectare a controlerelor

Având în vedere tema conexiunilor, trebuie remarcat imediat: pentru a instala fiecare dispozitiv individual, o caracteristică caracteristică este lucrarea cu o serie specifică de panouri solare.

Deci, de exemplu, dacă se utilizează un controler care este proiectat pentru o tensiune de intrare maximă de 100 de volți, o serie de panouri solare nu ar trebui să emită mai mult decât această valoare la ieșire.

Orice centrală solară funcționează conform regulii de echilibru a tensiunilor de ieșire și intrare din prima etapă. Limita superioară a tensiunii controlerului trebuie să corespundă limitei superioare a tensiunii panoului

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

Prezența surselor de vibrație, căldură și umiditate în imediata apropiere a dispozitivului este inacceptabilă. Locul de instalare trebuie protejat împotriva precipitațiilor și a razelor solare directe.

Tehnica de conectare a modelului PWM

Aproape toți producătorii de controlere PWM trebuie să respecte secvența exactă a dispozitivelor de conectare.

Tehnica de conectare a controlerelor PWM la dispozitivele periferice nu este deosebit de complexă. Fiecare placă este echipată cu terminale etichetate. Trebuie doar să urmați succesiunea acțiunilor

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

1. Conectați firele bateriei la bornele dispozitivului bateriei în conformitate cu polaritatea indicată.
2. În punctul de contact al firului pozitiv, porniți siguranța de protecție.
3. Pe contactele controlerului destinate panoului solar, fixați conductoarele care provin de la panourile solare. Respectați polaritatea.
4. Conectați o lampă de testare a tensiunii corespunzătoare (de obicei 12 / 24V) la bornele încărcării dispozitivului.

Secvența specificată nu trebuie încălcată. De exemplu, este strict interzis să conectați panouri solare în primul rând cu o baterie neconectată. Prin astfel de acțiuni, utilizatorul riscă să „arde” dispozitivul. chestiile astea diagrama de asamblare a panourilor solare cu o baterie este descrisă mai detaliat.

De asemenea, pentru controlerele din seria PWM, nu este permisă conectarea unui convertor de tensiune la bornele de încărcare ale regulatorului. 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 instalația 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 mari în secțiune echipate cu terminații metalice pe conexiunile circuitului de alimentare

De exemplu, pentru sisteme puternice, aceste cerințe sunt completate de faptul că producătorii recomandă luarea unui cablu pentru liniile de conectare la energie, proiectate pentru o densitate de curent de cel puțin 4 A / mm². Adică, de exemplu, pentru un controler pentru un curent de 60 A, aveți nevoie de un cablu pentru a vă conecta la baterie cu o secțiune transversală de cel puțin 20 mm².

Cablurile de conectare trebuie să fie echipate cu baghete de cupru, bine strânse cu o unealtă specială. Bornele negative ale panoului solar și ale bateriei trebuie să fie echipate cu adaptoare cu siguranțe și întrerupătoare.

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

Schema bloc a conexiunii unui controlor MPPT puternic: 1 - panou solar; 2 - controler MPPT; 3 - bloc terminal; 4,5 - siguranțe; 6 - comutator de alimentare al controlerului; 7.8 - anvelopă la sol

Înainte de conectare panouri solare la dispozitiv, asigurați-vă că tensiunea de la borne se potrivește sau este mai mică decât tensiunea care este permisă să se aplice la intrarea controlerului.

Conectarea periferice la dispozitivul MTTP:

1. Comutarea panoului și a bateriei trece în poziția „oprit”.
2. Scoateți siguranțele de protecție de pe panou și baterie.
3. Conectați bornele bateriei la bornele controlerului pentru cablul bateriei.
4. Conectați cablul la bornele panoului solar cu bornele controlerului marcate cu semnul corespunzător.
5. Conectați borna la sol cu ​​autobuzul la sol cu ​​un cablu.
6. Instalați senzorul de temperatură pe regulator conform instrucțiunilor.

După acești pași, este necesar să înlocuiți siguranța bateriei scoasă anterior și să puneți comutatorul în poziția „pornit”. Pe ecranul controlerului va apărea un semnal de detectare a bateriei.

Apoi, după o scurtă pauză (1-2 minute), puneți siguranța eliminată anterior a panoului solar și puneți întrerupătorul panoului în poziția „pornit”.

Ecranul instrumentului va arăta valoarea tensiunii panoului solar. Acest moment indică lansarea cu succes a unei centrale solare în funcțiune.

Concluzii și video util pe această temă

Industria produce dispozitive cu mai multe fațete în ceea ce privește soluțiile de circuit. Prin urmare, este imposibil să dați recomandări fără ambiguitate cu privire la conectarea tuturor instalațiilor, fără excepție.

Cu toate acestea, principiul principal pentru toate tipurile de dispozitive rămâne același: fără a conecta bateria la autobuzele controlerului, conexiunea la panouri fotovoltaice este inacceptabilă. Cerințe similare se aplică pentru includerea în sistem. invertor de tensiune. Trebuie considerat un modul separat conectat la baterie prin contact direct.

Dacă aveți experiența sau cunoștințele necesare, vă rugăm să o împărtășiți cititorilor noștri. Lasă comentariile tale în caseta de mai jos. Aici puteți pune o întrebare despre subiectul articolului.