Контроллеры для солнечных батарей

08.10.2024 Olga 0 Comments

В современных солнечных электростанциях для передачи выработанной электроэнергии к работающим батареям используются различные схемы, подключенные к источникам тока. Они не используют одинаковые алгоритмы и созданы на основе микропроцессорной техники, называемой контроллерами.

Как работает контроллер заряда солнечной батареи

Электричество, вырабатываемое солнечными элементами, можно передавать в аккумуляторы:

1. Прямой, без применения переключающих устройств и устройств управления,

2. Через контроллер.

В первом методе ток от источника питания потечет к аккумулятору и начнет увеличивать напряжение на его выводах. Первоначально оно достигнет определенного предела, зависящего от конструкции (типа) аккумулятора и температуры окружающей среды. Затем он преодолеет рекомендуемые уровни.

На ранней стадии зарядки схема работает нормально. Но тут начинается крайне нежелательный процесс: продолжающееся протекание зарядного тока приводит к повышению напряжения выше допустимого значения (около 14В), происходит перезаряд, и температура электролита резко возрастает, вызывая бурное кипение электролита. Выделяет пары дистиллированной воды из элемента. Иногда до полного высыхания контейнера. Естественно, срок службы батареи резко сокращается.

Поэтому задача ограничения зарядного тока решается через контроллер или вручную. Последний способ: использовать прибор для постоянного контроля уровня напряжения и вручную переключать выключатель неблагодарно и существует только в теории.

Типовая схема подключения контроллера

Алгоритм работы контроллера заряда солнечной батареи

В зависимости от сложности способа ограничения максимального напряжения устройства изготавливаются по следующим принципам:

1. Выкл/Вкл (или Вкл/Выкл), когда схема просто подключает аккумулятор к зарядному устройству в зависимости от напряжения на клеммах,

2. Преобразование ширины импульса (ШИМ,

3.Сканируйте точку максимальной мощности.

Принцип №1: Замкнутый/разомкнутый контур

Это самый простой метод, но и наименее надежный. Главный его недостаток заключается в том, что при повышении напряжения на клеммах аккумулятора до предельного значения емкость не может быть полностью заряжена. В этом случае оно достигает примерно 90 от номинала.

Батареи часто разряжаются, что значительно сокращает срок их службы.

Принцип 2: Схема ШИМ-контроллера

Английское сокращение этих устройств — PWM. Они изготавливаются по проектам микросхем. Их задача – управлять блоком питания для регулирования его входного напряжения в заданном диапазоне с помощью сигналов обратной связи.

ШИМ-контроллеры также могут:

Учитывать температуру электролита с помощью встроенных или выносных датчиков (последний метод более точен),
Создать температурную компенсацию зарядного напряжения,
Настроен для определенного типа аккумулятора (гелевый, AGM, жидкокислотный) для получения разных графиков напряжения в одних и тех же точках.

Увеличение функциональности ШИМ-контроллера увеличивает его стоимость и надежность.

Читайте также статью: как айфон отвязать от аккаунта

График работы солнечных батарей

Принцип №3: Ищите точку максимальной мощности

Такое оборудование обозначается английскими буквами MPPT. Они также работают по методу широтно-импульсных преобразователей, но очень точны, поскольку учитывают максимальную мощность, которую способна обеспечить солнечная панель. Стоимость всегда точно определена и внесена в документ.

Например, для солнечного элемента на 12 В максимальная выходная мощность составляет примерно 17,5 В. Обычный ШИМ-контроллер прекратит зарядку аккумулятора при достижении напряжения 14-14,5В, а контроллер, работающий по технологии MPPT, обеспечит дополнительный срок службы солнечной батареи до 17,5В.

По мере увеличения глубины разряда батареи растут и потери энергии от источника. Контроллер MPPT может их уменьшить.

Усредненный график иллюстрирует характер отслеживания напряжения, соответствующего максимальной выходной мощности солнечного элемента 80 Вт.

Таким образом, контроллер MPPT использует преобразование ширины импульса во время всех циклов зарядки аккумулятора, увеличивая выходную мощность солнечного элемента. Экономия может составлять от 10 до 30% в зависимости от различных факторов. В этом случае выходной ток батареи превысит входной ток солнечной батареи.

Основные параметры контроллера заряда солнечной энергии

При выборе контроллера солнечных батарей, помимо понимания принципа его работы, следует также обратить внимание на условия его проектирования.

Основными показателями оборудования являются:

значение входного напряжения,
Общая стоимость выработки солнечной энергии,
Характер нагрузки на подключение.

Напряжение солнечной батареи

Видео: Обзор с настройками солнечного контроллера «SOLAR CHARGE CONTROLLER»,модель W88-B. Подготовка к зиме

Контроллер может питаться от одной или нескольких солнечных панелей, подключенных по разным цепям. Для корректной работы устройства очень важно, чтобы общее значение напряжения, подаваемого на устройство с учетом режима холостого хода, не превышало пределов, указанных производителем в технической документации.

В этом случае вам следует отложить ≥20% резервов из-за ряда факторов:

Известно, что отдельные параметры солнечных элементов иногда несколько завышаются в рекламных целях,
Процессы, происходящие на Солнце, не стабильны, и во время всплесков необычно повышенной активности возможен перенос энергии, в результате чего напряжение холостого хода солнечного элемента оказывается выше расчетного предела.

Солнечная энергия

Выбор контроллера очень важен, так как устройство должно уметь надежно передавать его работающему аккумулятору. В противном случае он сгорит.

Чтобы определить мощность (ватты), умножьте выходной ток контроллера (амперы) на напряжение, вырабатываемое солнечным элементом (вольты), и учтите 20% резерв, который он создает.

Характер нагрузки на подключение

Вам необходимо полностью понимать назначение контроллера. Не стоит использовать его как универсальный источник питания для подключения различных бытовых устройств. Конечно, некоторые из них без исключения сработают.

Но.. как долго будет продолжаться такая ситуация? Устройство работает на основе широтно-импульсного преобразования с использованием микропроцессорной и транзисторной техники, учитывая только характеристики аккумулятора как нагрузки, а не случайных потребителей со сложными переходными процессами при переключениях и изменяющимся характером потребляемой мощности.

Краткий обзор производителя

Контроллеры для солнечных электростанций производятся во многих странах. На российском рынке популярна продукция следующих компаний:

Morningstar Corporation (ведущий производитель США),
Beijing Jineng Jingneng Technology Co., Ltd. (работает в Пекине с 1990 г),
Аньхой Саншайн Нью Энерджи Ко., Лтд. (Китай),
Фок (Германия),
Стека (Германия),
Ксантрекс (Канада).

Среди них вы всегда сможете выбрать надежную модель контроллера, наиболее подходящую для конкретных условий эксплуатации солнечной электростанции с определенными техническими характеристиками. Для этого просто воспользуйтесь советами из этой статьи.