Контролер на слънчевия заряд: схема, принцип на работа, методи за свързване

Слънчевата енергия засега е ограничена (на ниво домакинство) до създаването на фотоволтаични панели със сравнително ниска мощност. Но независимо от дизайна на фотоелектрическия преобразувател на светлината на слънцето в ток, това устройство е оборудвано с модул, наречен контролер на слънчевия заряд.

Всъщност схемата за инсталиране на фотосинтеза на слънчева батерия включва акумулаторна батерия - устройство за съхранение на енергия, получена от слънчев панел. Именно този вторичен енергиен източник се обслужва основно от контролера.

В статията, която представяме, ще разберем устройството и принципите на работа на това устройство, а също така ще разгледаме как да го свържем.

Слънчеви контролери

Електронният модул, наречен контролер за слънчевата батерия, е проектиран да изпълнява редица контролни функции по време на процеса на зареждане / разреждане слънчева батерия.

Когато слънчевата светлина падне върху повърхността на слънчев панел, инсталиран например на покрива на къща, тази светлина се преобразува в електрически ток от фотоклетките на устройството.

Всъщност получената енергия може да бъде доставена директно към акумулаторната батерия. Процесът на зареждане / разреждане на батерия обаче има своите тънкости (определени нива на токове и напрежения). Ако пренебрегнете тези тънкости, батерията за кратък период на работа просто ще се провали.

За да няма такива тъжни последици, е проектиран модул, наречен контролер за зареждане на слънчевата батерия.

Освен че следи нивото на батерията, модулът следи и консумацията на енергия. В зависимост от степента на разреждане, веригата на контролера за зареждане на батерията от слънчевата батерия регулира и задава текущото ниво, необходимо за първоначалното и следващото зареждане.

В зависимост от капацитета на контролера за зареждане на батерията на соларната централа, конструкциите на тези устройства могат да имат много различна конфигурация

По принцип, с прости думи, модулът осигурява безгрижен "живот" на батерията, която периодично се натрупва и дава енергия на потребителските устройства.

Практически типове

На индустриално ниво са пуснати и се произвеждат два вида електронни устройства, чието изпълнение е подходящо за инсталиране в схемата на слънчевата енергия:

1. Устройства от серия PWM.
2. Устройства от серията MPPT.

Първият тип контролер за слънчева батерия може да се нарече „старец“. Такива схеми са разработени и въведени в експлоатация в зората на формирането на слънчевата и вятърната енергия.

Принципът на работа на схемата на PWM контролера се основава на алгоритми за модулация на импулсна ширина. Функционалността на такива устройства е малко по-ниска от по-модерните устройства от серията MPPT, но като цяло те също работят доста ефективно.

Един от най-популярните модели в слънчевата система за зареждане на контролера за зареждане на батерията на соларната станция, въпреки факта, че схемата на устройството е направена по PWM технология, която се счита за остаряла

Дизайните, използващи технологията за проследяване на максимална мощност (проследяване на максималната граница на мощност) се отличават с модерен подход към решенията на веригите и осигуряват повече функционалност.

Но ако сравните двата типа контролер и особено с пристрастие към битовата сфера, MPPT устройствата не гледат в ярка светлина, в която традиционно се рекламират.

MPPT тип контролер:

• има по-висока цена;
• има сложен алгоритъм за настройка;
• дава печалба на мощност само на панели със значителна площ.

Този тип оборудване е по-подходящо за световни системи за слънчева енергия.

Контролерът, проектиран за работа като част от дизайна на соларна електроцентрала. Представител е на MPPT клас устройства - по-модерни и ефективни

По-изгодно е да купувате и управлявате PWM контролера (PWM) със същия ефект за нуждите на обикновен потребител от домакинска среда, който обикновено има панели с малка площ.

Блок-схеми на контролерите

Схематични диаграми на PWM и MPPT контролерите за разглеждане от тесногръдия им вид - това е твърде сложен момент, съчетан с финото разбиране на електрониката. Следователно е логично да се разгледат само структурни схеми. Този подход е разбираем за широк кръг хора.

Вариант №1 - ШИМ устройства

Напрежението от слънчевия панел през два проводника (плюс и минус) идва до стабилизиращия елемент и разделителната резистивна верига. Благодарение на това парче на веригата се получава потенциално изравняване на входното напрежение и до известна степен те организират защитата на входа на контролера от превишаване на границата на входното напрежение.

Тук трябва да се подчертае: всеки отделен модел на устройството има конкретна граница за входното напрежение (посочена в документацията).

Ето как изглежда структурната схема на устройства, базирани на PWM технологии. За работа като част от малки битови станции, такъв подход на веригата осигурява достатъчна ефективност

Освен това напрежението и токът са ограничени до необходимата стойност от силови транзистори. Тези компоненти на веригата от своя страна се управляват от чипа на контролера чрез чипа на драйвера. В резултат на това изходното напрежение на двойката силови транзистори задава нормалната стойност на напрежението и тока за батерията.

Също така във веригата има температурен датчик и драйвер, който управлява силовия транзистор, който регулира мощността на натоварването (защита срещу дълбоко разреждане на акумулатора). Температурният сензор следи състоянието на отопление на важни елементи на PWM контролера.

Обикновено нивото на температурата вътре в корпуса или върху радиаторите на силови транзистори. Ако температурата надхвърли ограниченията, зададени в настройките, устройството изключва всички активни електропроводи.

Вариант №2 - MPPT инструменти

Сложността на схемата в този случай се дължи на нейното добавяне към редица елементи, които изграждат необходимия алгоритъм за контрол по-внимателно, въз основа на условията на работа.

Нивата на напрежение и ток се наблюдават и сравняват от сравнителни вериги, а максималната изходна мощност се определя от резултатите от сравнението.

Структурна схема за контролери на заряди, базирани на MPPT технологии. Тук вече е отбелязан по-сложен алгоритъм за контрол и управление на периферни устройства.

Основната разлика между този тип контролери и PWM устройства е, че те са в състояние да регулират енергийния слънчев модул до максимална мощност, независимо от метеорологичните условия.

Веригата на такива устройства реализира няколко метода за управление:

• смущения и наблюдения;
• увеличаване на проводимостта;
• текуща почистване;
• постоянно напрежение.

И в последния сегмент от общото действие се използва и алгоритъм за сравняване на всички тези методи.

Начини за свързване на контролери

Като се има предвид темата за връзките, веднага трябва да се отбележи: за да инсталирате всяко отделно устройство, характерна особеност е работата с конкретна серия от слънчеви панели.

Така например, ако се използва контролер, който е проектиран за максимално входно напрежение от 100 волта, серия от слънчеви панели трябва да извежда не повече от тази стойност на изхода.

Всяка слънчева централа работи в съответствие с правилото за балансиране на изходните и входните напрежения на първия етап. Горната граница на напрежението на контролера трябва да съответства на горната граница на напрежението на панела

Преди да свържете устройството, е необходимо да определите мястото на неговата физическа инсталация. Според правилата за място за монтаж трябва да се избират сухи, добре проветриви помещения. Избягвайте наличието на запалими материали в близост до уреда.

Наличието на източници на вибрации, топлина и влажност в непосредствена близост до устройството е неприемливо. Мястото за монтаж трябва да бъде защитено от валежи и пряка слънчева светлина.

Техника за свързване на PWM модел

Почти всички производители на PWM-контролери изискват да спазват точната последователност на свързващите устройства.

Техниката за свързване на PWM контролери към периферни устройства не е особено сложна. Всяка дъска е снабдена с етикетирани терминали. Просто изисква да спазвате последователността на действията

Периферните устройства трябва да бъдат свързани изцяло в съответствие с обозначенията на контактните клеми:

1. Свържете проводниците на батерията към клемите на батерийното устройство в съответствие с посочената полярност.
2. В точката на контакт на положителния проводник включете защитния предпазител.
3. На контактите на контролера, предназначени за слънчевия панел, фиксирайте проводниците, идващи от панелите на слънчевия панел. Спазвайте полярността.
4. Свържете тестова лампа със съответното напрежение (обикновено 12 / 24V) към клемите на товара на устройството.

Посочената последователност не трябва да се нарушава. Например, категорично е забранено свързването на слънчеви панели на първо място с несвързана батерия. Чрез такива действия потребителят рискува да "изгори" устройството. Най- тези неща схемата за монтаж на слънчеви панели с батерия е описана по-подробно.

Също така за контролерите от серия PWM не е позволено да свържете инвертор на напрежение към товарните клеми на контролера. Инверторът трябва да бъде свързан директно към клемите на акумулатора.

Процедура за свързване на MPPT устройства

Общите изисквания за физическа инсталация за този тип апарати не се различават от предишните системи. Но технологичната инсталация често е малко по-различна, тъй като MPPT контролерите често се считат за по-мощни устройства.

За контролери, проектирани за високи нива на мощност, се препоръчва да се използват големи кабели с напречно сечение, оборудвани с метални изводи на връзките на електрическата верига

Например, за мощни системи тези изисквания се допълват от факта, че производителите препоръчват да се вземе кабел за захранващи линии, проектиран за плътност на тока най-малко 4 A / mm², Това е, например, за контролер за ток от 60 A, ви е необходим кабел за свързване към акумулатора със сечение най-малко 20 mm².

Свързващите кабели трябва да бъдат оборудвани с медни уши, плътно обвити със специален инструмент. Отрицателните клеми на слънчевия панел и батерията трябва да бъдат оборудвани с адаптери с предпазители и превключватели.

Този подход елиминира загубите на енергия и гарантира безопасната работа на инсталацията.

Блок-схема на свързването на мощен MPPT контролер: 1 - слънчев панел; 2 - MPPT контролер; 3 - клемен блок; 4,5 - предпазители; 6 - превключвател за захранване на контролера; 7.8 - земна гума

Преди да се свържете слънчеви панели към устройството, уверете се, че напрежението в клемите съвпада или е по-малко от напрежението, което е позволено да се прилага към входа на контролера.

Свързване на периферни устройства към MTTP устройството:

1. Превключете панела и превключвателите на батерията в положение „изключено“.
2. Извадете защитните предпазители на панела и батерията.
3. Свържете клемите на батерията към клемите на контролера за кабела на батерията.
4. Свържете кабела към клемите на слънчевия панел със клемите на контролера, маркирани със съответния знак.
5. Свържете заземяващия терминал към земната шина с кабел.
6. Инсталирайте температурния сензор на контролера в съответствие с инструкциите.

След тези стъпки е необходимо да подмените предварително сваления предпазител на батерията и да поставите превключвателя в положение „включено“. Сигнал за откриване на батерия ще се появи на екрана на контролера.

След това, след кратка пауза (1-2 минути), поставете предварително сваления предпазител за слънчевия панел и поставете превключвателя на панела в положение включено.

Екранът на инструмента ще показва стойността на напрежението на слънчевия панел. Този момент показва успешното пускане на слънчева електроцентрала в експлоатация.

Изводи и полезно видео по темата

Индустрията произвежда многостранни устройства от гледна точка на решения за вериги. Следователно е невъзможно да се дадат недвусмислени препоръки относно свързването на всички инсталации без изключение.

Основният принцип за всички видове устройства обаче остава един и същ: без да свързвате батерията към шините на контролера, връзката към фотоволтаичните панели е неприемлива. Подобни изисквания важат за включване в схемата. инвертор на напрежение, Той трябва да се разглежда като отделен модул, свързан към батерията чрез директен контакт.

Ако имате необходимия опит или знания, моля, споделете го с нашите читатели. Оставете вашите коментари в полето по-долу. Тук можете да зададете въпрос по темата на статията.