جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية: الدائرة ، مبدأ التشغيل ، طرق التوصيل

تقتصر الطاقة الشمسية حتى الآن (على مستوى الأسرة) على إنشاء الألواح الكهروضوئية ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا. ولكن بغض النظر عن تصميم المحول الكهروضوئي لضوء الشمس إلى التيار ، فإن هذا الجهاز مجهز بوحدة تسمى وحدة التحكم بالشحن الشمسي.

في الواقع ، يشتمل مخطط تركيب التمثيل الضوئي للبطارية الشمسية على بطارية تخزين - جهاز تخزين للطاقة المتلقاة من لوحة شمسية. هذا هو مصدر الطاقة الثانوي الذي يتم تقديمه في المقام الأول بواسطة وحدة التحكم.

في المقالة التي نقدمها ، سوف نفهم الجهاز ومبادئ تشغيل هذا الجهاز ، وننظر أيضًا في كيفية توصيله.

تحكم بالطاقة الشمسية

تم تصميم الوحدة الإلكترونية ، التي تسمى وحدة التحكم الخاصة بالبطارية الشمسية ، لأداء عدد من وظائف التحكم أثناء عملية الشحن / التفريغ البطارية الشمسية.

عندما يسقط ضوء الشمس على سطح لوحة شمسية مثبتة ، على سبيل المثال ، على سطح منزل ، يتم تحويل هذا الضوء إلى تيار كهربائي بواسطة الخلايا الضوئية للجهاز.

في الواقع ، يمكن توفير الطاقة المستلمة مباشرة إلى بطارية التخزين. ومع ذلك ، فإن عملية شحن / تفريغ البطارية لها تفاصيلها الخاصة (مستويات معينة من التيارات والفولتية). إذا أهملت هذه التفاصيل الدقيقة ، فستفشل البطارية لفترة قصيرة من التشغيل بكل بساطة.

من أجل عدم الحصول على مثل هذه العواقب المحزنة ، تم تصميم وحدة تسمى وحدة تحكم شحن البطارية الشمسية.

بالإضافة إلى مراقبة مستوى البطارية ، تراقب الوحدة أيضًا استهلاك الطاقة. اعتمادًا على درجة التفريغ ، تنظم دائرة وحدة تحكم شحن البطارية من البطارية الشمسية وتعيين المستوى الحالي اللازم للشحن الأولي واللاحق.

اعتمادًا على سعة وحدة تحكم شحن البطارية لمحطة الطاقة الشمسية ، يمكن أن يكون لتصميمات هذه الأجهزة تكوين مختلف تمامًا

بشكل عام ، بعبارات بسيطة ، توفر الوحدة "عمرًا" خاليًا للبطارية ، والذي يتراكم دوريًا ويمنح الطاقة للأجهزة الاستهلاكية.

أنواع عملية

على الصعيد الصناعي ، تم إطلاق نوعين من الأجهزة الإلكترونية ويتم تصنيعهما ، ويكون تنفيذهما مناسبًا للتثبيت في دائرة نظام الطاقة الشمسية:

1. سلسلة أجهزة PWM.
2. سلسلة أجهزة MPPT.

يمكن تسمية النوع الأول من أجهزة التحكم للبطارية الشمسية بـ "الرجل العجوز". تم تطوير مثل هذه المخططات وتشغيلها في فجر تشكيل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

يعتمد مبدأ تشغيل دائرة تحكم PWM على خوارزميات تعديل عرض النبضة. وظائف مثل هذه الأجهزة أدنى إلى حد ما من أجهزة سلسلة MPPT الأكثر تقدمًا ، ولكنها بشكل عام تعمل أيضًا بكفاءة.

أحد أشهر الموديلات في نظام الشحن الشمسي لوحدة التحكم بشحن البطارية في المحطة الشمسية ، على الرغم من حقيقة أن دائرة الجهاز مصنوعة باستخدام تقنية PWM ، والتي تعتبر قديمة

تتميز التصميمات التي تستخدم تقنية Maximum Power Point Tracking (تتبع الحد الأقصى للطاقة) بنهج حديث لحلول الدوائر وتوفر المزيد من الوظائف.

ولكن إذا قارنت بين كلا النوعين من أجهزة التحكم ، وبشكل خاص ، مع التحيز تجاه المجال المحلي ، فإن أجهزة MPPT لا تنظر في الضوء الساطع الذي يتم الإعلان عنه تقليديًا.

تحكم نوع MPPT:

• لديها تكلفة أعلى ؛
• لديها خوارزمية ضبط معقدة ؛
• يعطي اكتساب الطاقة فقط على لوحات مساحة كبيرة.

هذا النوع من المعدات أكثر ملاءمة لأنظمة الطاقة الشمسية العالمية.

وحدة التحكم ، مصممة للعمل كجزء من تصميم محطة للطاقة الشمسية. هو ممثل لفئة أجهزة MPPT - أكثر تقدمًا وفعالية

من الأكثر ربحية شراء وتشغيل وحدة تحكم PWM (PWM) بنفس التأثير لاحتياجات مستخدم عادي من بيئة منزلية ، والتي تحتوي عادةً على لوحات صغيرة.

مخططات كتلة وحدات التحكم

الرسوم التخطيطية لوحدات التحكم PWM و MPPT للنظر فيها من خلال مظهرها الضيق الأفق - هذه لحظة معقدة للغاية ، إلى جانب فهم دقيق للإلكترونيات. لذلك ، فمن المنطقي النظر في المخططات الهيكلية فقط. هذا النهج مفهومة لمجموعة واسعة من الأفراد.

الخيار رقم 1 - أجهزة PWM

يأتي الجهد من الألواح الشمسية من خلال اثنين من الموصلات (زائد وناقص) إلى عنصر التثبيت وسلسلة المقاومة المقسمة. بسبب هذه القطعة من الدائرة ، يتم الحصول على معادلة محتملة لجهد الإدخال ، وإلى حد ما ، ينظمون حماية مدخلات جهاز التحكم من تجاوز حدود جهد الدخل.

يجب التأكيد هنا: لكل نموذج فردي للجهاز حد معين لجهد الدخل (المشار إليه في الوثائق).

هذا ما يبدو عليه الرسم التخطيطي للأجهزة القائمة على تقنيات PWM. للتشغيل كجزء من المحطات المنزلية الصغيرة ، يوفر نهج الدائرة هذا كفاءة كبيرة

علاوة على ذلك ، يقتصر الجهد والتيار على القيمة المطلوبة بواسطة ترانزستورات الطاقة. يتم التحكم في مكونات الدائرة هذه بدورها بواسطة رقاقة التحكم من خلال رقاقة التشغيل. ونتيجة لذلك ، فإن جهد الخرج لزوج ترانزستورات الطاقة يحدد القيمة العادية للجهد والتيار للبطارية.

يوجد أيضًا في الدائرة مستشعر درجة حرارة وسائق يتحكم في ترانزستور الطاقة ، والذي ينظم قوة الحمل (الحماية من التفريغ العميق للبطارية). يراقب مستشعر درجة الحرارة حالة التسخين للعناصر المهمة لجهاز التحكم PWM.

عادة مستوى درجة الحرارة داخل العلبة أو على مشعات ترانزستورات الطاقة. إذا تجاوزت درجة الحرارة الحدود المحددة في الإعدادات ، يقوم الجهاز بفصل جميع خطوط الطاقة النشطة.

الخيار رقم 2 - أدوات MPPT

يرجع تعقيد المخطط في هذه الحالة إلى إضافته إلى عدد من العناصر التي تبني خوارزمية التحكم اللازمة بعناية أكبر ، بناءً على ظروف العمل.

يتم مراقبة مستويات الجهد والتيار ومقارنتها بدوائر المقارنة ، ويتم تحديد أقصى طاقة خرج من نتائج المقارنة.

مخطط الدائرة الهيكلية للتحكم في الشحن بناءً على تقنيات MPPT. لوحظ هنا بالفعل خوارزمية أكثر تعقيدًا للتحكم في الأجهزة الطرفية والتحكم فيها.

الفرق الرئيسي بين هذا النوع من أجهزة التحكم وأجهزة PWM هو أنها قادرة على ضبط وحدة الطاقة الشمسية إلى أقصى طاقة ، بغض النظر عن الظروف الجوية.

تطبق دائرة هذه الأجهزة العديد من طرق التحكم:

• الاضطرابات والملاحظات ؛
• زيادة الموصلية.
• اكتساح التيار
• جهد ثابت.

وفي الجزء الأخير من الإجراء العام ، يتم أيضًا استخدام خوارزمية لمقارنة جميع هذه الأساليب.

طرق توصيل وحدات التحكم

بالنظر إلى موضوع الاتصالات ، يجب ملاحظة ذلك على الفور: لتثبيت كل جهاز فردي ، السمة المميزة هي العمل مع سلسلة محددة من الألواح الشمسية.

لذا ، على سبيل المثال ، إذا تم استخدام وحدة تحكم مصممة لجهد دخل أقصى يبلغ 100 فولت ، فيجب ألا تنتج سلسلة من الألواح الشمسية أكثر من هذه القيمة عند الإخراج.

تعمل أي محطة للطاقة الشمسية وفقًا لقاعدة توازن جهد الخرج والمدخلات في المرحلة الأولى. يجب أن يتوافق الحد الأعلى لجهد التحكم مع الحد الأعلى لجهد اللوحة

قبل توصيل الجهاز ، من الضروري تحديد مكان تركيبه الفعلي. وفقًا للقواعد ، يجب اختيار الغرف الجافة جيدة التهوية كموقع للتثبيت. يتم استبعاد وجود مواد قابلة للاشتعال بالقرب من الجهاز.

إن وجود مصادر الاهتزاز والحرارة والرطوبة في المنطقة المجاورة للجهاز غير مقبول. يجب حماية موقع التركيب من التهطال وأشعة الشمس المباشرة.

تقنية اتصال نموذج PWM

تتطلب جميع الشركات المصنعة تقريبًا لوحدات التحكم PWM اتباع التسلسل الدقيق لتوصيل الأجهزة.

تقنية توصيل وحدات التحكم PWM بالأجهزة الطرفية ليست معقدة بشكل خاص. كل لوح مجهز بأطراف ذات علامات. يتطلب منك ببساطة اتباع التسلسل

يجب توصيل الأجهزة الطرفية بما يتفق تمامًا مع تعيينات أطراف التوصيل:

1. قم بتوصيل أسلاك البطارية في أطراف جهاز البطارية وفقًا للقطبية المشار إليها.
2. عند نقطة التلامس للسلك الموجب ، قم بتشغيل المصهر الواقي.
3. في جهات اتصال وحدة التحكم المخصصة للوحة الشمسية ، قم بإصلاح الموصلات القادمة من لوحات الطاقة الشمسية. لاحظ القطبية.
4. قم بتوصيل مصباح اختبار للجهد المطابق (عادة 12/24 فولت) بأطراف حمل الجهاز.

لا يجب انتهاك التسلسل المحدد. على سبيل المثال ، يُحظر تمامًا توصيل الألواح الشمسية في المقام الأول ببطارية غير متصلة. من خلال هذه الإجراءات ، يخاطر المستخدم "حرق" الجهاز. في هذه الاشياء يتم وصف مخطط تجميع الألواح الشمسية مع البطارية بمزيد من التفصيل.

أيضًا بالنسبة لوحدات التحكم من سلسلة PWM ، لا يجوز توصيل محول التيار الكهربائي بأطراف تحميل وحدة التحكم. يجب توصيل العاكس مباشرة بأطراف البطارية.

إجراء توصيل أجهزة MPPT

لا تختلف المتطلبات العامة للتركيب المادي لهذا النوع من الأجهزة عن الأنظمة السابقة. لكن التركيب التكنولوجي غالبًا ما يكون مختلفًا إلى حد ما ، نظرًا لأن وحدات تحكم MPPT غالبًا ما تعتبر أجهزة أكثر قوة.

بالنسبة لوحدات التحكم المصممة لمستويات الطاقة العالية ، يوصى باستخدام كابلات المقطع العرضي الكبيرة المجهزة بنهايات معدنية على توصيلات دائرة الطاقة

على سبيل المثال ، بالنسبة للأنظمة القوية ، يتم استكمال هذه المتطلبات بحقيقة أن الشركات المصنعة توصي بأخذ كابل لخطوط توصيل الطاقة ، مصمم لكثافة حالية لا تقل عن 4 أمبير / مم². هذا ، على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة تحكم لتيار 60 أمبير ، فأنت بحاجة إلى كابل لتوصيل البطارية بمقطع عرضي لا يقل عن 20 مم².

يجب أن تكون كابلات التوصيل مجهزة بعروات نحاسية ومضغوطة بإحكام بأداة خاصة. يجب أن تكون الأطراف السالبة للوحة الشمسية والبطارية مجهزة بمحولات بمصهرات ومفاتيح.

هذا النهج يزيل خسائر الطاقة ويضمن التشغيل الآمن للتثبيت.

رسم تخطيطي لتوصيل وحدة تحكم MPPT قوية: 1 - الألواح الشمسية ؛ 2 - تحكم MPPT ؛ 3 - كتلة طرفية ؛ 4،5 - الصمامات ؛ 6 - مفتاح تحكم الطاقة ؛ 7.8 - إطار أرضي

قبل الاتصال الألواح الشمسية للجهاز ، تأكد من أن الجهد في المحطات المطابقة أو أقل من الجهد المسموح بتطبيقه على إدخال وحدة التحكم.

توصيل الأجهزة الطرفية بجهاز MTTP:

1. لوحة التبديل والبطارية تتحول إلى وضع "إيقاف التشغيل".
2. قم بإزالة المصاهر الواقية على اللوحة والبطارية.
3. قم بتوصيل أطراف البطارية بأطراف التحكم لكابل البطارية.
4. قم بتوصيل الكبل بأطراف اللوحة الشمسية مع أطراف وحدة التحكم المميزة بالعلامة المقابلة.
5. قم بتوصيل الطرف الأرضي بالحافلة الأرضية بكابل.
6. قم بتثبيت مستشعر درجة الحرارة على وحدة التحكم وفقًا للتعليمات.

بعد هذه الخطوات ، من الضروري استبدال فتيل البطارية الذي تمت إزالته مسبقًا ووضع المفتاح في وضع "التشغيل". ستظهر إشارة الكشف عن البطارية على شاشة وحدة التحكم.

ثم ، بعد توقف قصير (1-2 دقيقة) ، ضع المصهر الذي تمت إزالته سابقًا للوحة الشمسية في مكانه وضع مفتاح اللوحة في وضع "التشغيل".

ستظهر شاشة الجهاز قيمة الجهد للوحة الشمسية. تشير هذه اللحظة إلى الإطلاق الناجح لمحطة للطاقة الشمسية قيد التشغيل.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

تنتج الصناعة أجهزة متعددة الأوجه من حيث حلول الدوائر. لذلك ، من المستحيل إعطاء توصيات لا لبس فيها فيما يتعلق بتوصيل جميع المنشآت دون استثناء.

ومع ذلك ، يظل المبدأ الرئيسي لجميع أنواع الأجهزة كما هو: بدون توصيل البطارية بحافلات وحدة التحكم ، يكون الاتصال بألواح الطاقة الشمسية غير مقبول. تنطبق متطلبات مماثلة لإدراجها في المخطط. محول الجهد. يجب اعتباره وحدة منفصلة متصلة بالبطارية عن طريق الاتصال المباشر.

إذا كانت لديك الخبرة أو المعرفة اللازمة ، فيرجى مشاركتها مع قرائنا. اترك تعليقاتك في المربع أدناه. هنا يمكنك طرح سؤال حول موضوع المقال.