Controlador de càrrega solar: circuit, principi de funcionament, mètodes de connexió

L’energia solar fins ara està limitada (a nivell domèstic) a la creació de panells fotovoltaics de potència relativament baixa. Però independentment del disseny del convertidor fotovoltaic de la llum del sol en corrent, aquest dispositiu està equipat amb un mòdul anomenat controlador de càrrega solar.

De fet, un esquema d'instal·lació de fotosíntesi de bateries solars inclou una bateria d'emmagatzematge: un dispositiu d'emmagatzematge per a l'energia rebuda d'un panell solar. És aquesta font d’energia secundària la que serveix principalment el controlador.

A l’article que presentem, entendrem el dispositiu i els principis de funcionament d’aquest dispositiu i també considerarem com connectar-lo.

Controladors solars

El mòdul electrònic, anomenat controlador de la bateria solar, està dissenyat per realitzar diverses funcions de control durant el procés de càrrega / descàrrega bateria solar.

Quan la llum del sol cau a la superfície d’un plafó solar instal·lat, per exemple, al terrat d’una casa, aquesta llum es converteix en corrent elèctric per les fotocèl·lules del dispositiu.

L’energia rebuda, de fet, es podria subministrar directament a la bateria d’emmagatzematge. Tanmateix, el procés de càrrega / descàrrega d’una bateria té les seves pròpies subtileses (certs nivells de corrents i tensions). Si deixeu de banda aquestes subtileses, la bateria durant un període de funcionament curt simplement fallarà.

Per tal de no tenir conseqüències tan tristes, s’ha dissenyat un mòdul anomenat controlador de càrrega per a la bateria solar.

A més de controlar el nivell de bateria, el mòdul també monitoritza el consum d'energia. Segons el grau de descàrrega, el circuit del controlador de càrrega de la bateria de la bateria solar regula i estableix el nivell actual necessari per a la càrrega inicial i posterior.

Segons la capacitat del controlador de càrrega de la bateria de la central solar, els dissenys d’aquests dispositius poden tenir una configuració molt diferent

En general, en termes senzills, el mòdul proporciona una "vida" despreocupada de la bateria, que s'acumula periòdicament i dóna energia als dispositius de consum.

Tipus pràctics

A nivell industrial, s'han llançat i fabricant dos tipus d'aparells electrònics, l'execució dels quals és adequada per a la seva instal·lació al circuit del sistema d'energia solar:

1. Dispositius de la sèrie PWM
2. Dispositius de la sèrie MPPT.

El primer tipus de controlador per a una bateria solar es pot anomenar "home vell". Aquests esquemes van ser desenvolupats i posats en funcionament en els primers moments de la formació de l'energia solar i eòlica.

El principi de funcionament del circuit del controlador PWM es basa en algorismes de modulació d'amplada de pols. La funcionalitat d'aquests dispositius és una mica inferior als dispositius més avançats de la sèrie MPPT, però en general també funcionen de manera molt eficient.

Un dels models més populars del sistema de càrrega solar per al controlador de càrrega de la bateria de l'estació solar, tot i que el circuit del dispositiu es fa amb tecnologia PWM, que es considera obsoleta

Es dissenyen els dissenys que utilitzen la tecnologia de seguiment de punts màxims de potència (el seguiment del límit màxim de potència) per un enfocament modern de les solucions de circuits i proporcionen més funcionalitat.

Però si compareu els dos tipus de controladors i, especialment, amb un esbiaix cap a l’àmbit domèstic, els dispositius MPPT no es veuen en la llum brillant en què s’anuncien tradicionalment.

Controlador de tipus MPPT:

• té un cost més elevat;
• compta amb un algorisme d’afinació sofisticat;
• obté guanys d'energia només en panells d'una zona significativa.

Aquest tipus d'equipament és més adequat per als sistemes d'energia solar global.

El controlador, dissenyat per funcionar com a part del disseny d’una central d’energia solar. És un representant de la classe de dispositius MPPT - més avançat i eficient

És més rendible comprar i fer funcionar el controlador PWM (PWM) amb el mateix efecte per a les necessitats d’un usuari normal d’un entorn domèstic, que sol tenir panells d’àrea petita.

Diagrames de blocs dels controladors

Esquemes esquemàtics dels controladors PWM i MPPT per tenir en compte la seva mirada estreta: és un moment massa complicat, juntament amb una comprensió subtil de l'electrònica. Per tant, és lògic considerar només esquemes estructurals. Aquest enfocament és comprensible per a un ampli ventall d’individus.

Opció # 1: dispositius PWM

La tensió del pla solar mitjançant dos conductors (més i menys) arriba a l'element estabilitzador i a la cadena resistiva divididora. A causa d'aquesta peça del circuit, s'obté l'equiparació potencial de la tensió d'entrada i, fins a cert punt, organitzen la protecció de l'entrada del controlador de la superació del límit de la tensió d'entrada.

Cal subratllar aquí: cada model individual del dispositiu té un límit específic per a la tensió d’entrada (indicada a la documentació).

És el que sembla el diagrama estructural dels dispositius basats en tecnologies PWM. Per a l'operació com a part de petites estacions domèstiques, un enfocament de circuit proporciona una gran eficiència

A més, els transistors de potència es limiten al voltatge i al corrent. Aquests components del circuit, al seu torn, són controlats pel xip controlador a través del xip conductor. Com a resultat, el voltatge de sortida del parell de transistors de potència estableix el valor normal de tensió i corrent per a la bateria.

També al circuit hi ha un sensor de temperatura i un controlador que controla el transistor de potència, que regula la potència de càrrega (protecció contra descàrregues profundes de la bateria). El sensor de temperatura supervisa l'estat de l'escalfament d'elements importants del controlador PWM.

Normalment el nivell de temperatura dins de la caixa o als radiadors de transistors de potència. Si la temperatura supera els límits establerts en la configuració, el dispositiu desconnecta totes les línies d’energia activa.

Opció # 2: Instruments MPPT

La complexitat de l'esquema en aquest cas es deu a la seva incorporació a diversos elements que construeixen l'algorisme de control necessari amb més atenció, basat en les condicions de treball.

Els circuits de control es controlen i es comparen els nivells de corrent i la corrent, i la potència de sortida màxima es determina a partir dels resultats de la comparació.

Diagrama de circuits estructurals per a controladors de càrrega basats en tecnologies MPPT. Ja es constata un algorisme més sofisticat per controlar i controlar dispositius perifèrics.

La diferència principal entre aquest tipus de controladors i dispositius PWM és que són capaços d’ajustar el mòdul solar d’energia a la potència màxima, independentment de les condicions meteorològiques.

El circuit d'aquests dispositius implementa diversos mètodes de control:

• pertorbacions i observacions;
• augment de la conductivitat;
• escombrat actual;
• tensió constant.

I en el segment final de l’acció general, també s’utilitza un algorisme per comparar tots aquests mètodes.

Maneres de connectar controladors

Tenint en compte el tema de les connexions, cal destacar immediatament: per instal·lar cada dispositiu individual, una característica característica és el treball amb una sèrie específica de plaques solars.

Així, per exemple, si s’utilitza un controlador dissenyat per a una tensió d’entrada màxima de 100 volts, una sèrie de panells solars no haurien d’enviar més que aquest valor a la sortida.

Qualsevol central d’energia solar funciona segons la regla d’equilibri de les tensions de sortida i d’entrada de la primera fase. El límit superior de la tensió del controlador ha de correspondre amb el límit superior de la tensió del panell

Abans de connectar el dispositiu, cal determinar el lloc de la seva instal·lació física. Segons la normativa, s’han d’escollir habitacions seques i ben ventilades com a lloc d’instal·lació. S'exclou la presència de materials inflamables a prop del dispositiu.

La presència de fonts de vibració, calor i humitat a les immediacions del dispositiu és inacceptable. El lloc d’instal·lació s’ha de protegir de les precipitacions i de la llum solar directa.

Tècnica de connexió de model PWM

Gairebé tots els fabricants de controladors PWM necessiten seguir la seqüència exacta dels dispositius de connexió.

La tècnica de connectar controladors PWM a dispositius perifèrics no és especialment complexa. Cada placa està equipada amb terminals etiquetats. Només requereix que seguiu la seqüència

Els dispositius perifèrics s’han de connectar completament d’acord amb les designacions dels terminals de contacte:

1. Connecteu els cables de la bateria als terminals del dispositiu de la bateria d'acord amb la polaritat indicada.
2. Al punt de contacte del fil positiu, engegueu el fusible de protecció.
3. Als contactes del controlador destinats al panell solar, fixeu els conductors que provenen dels panells solars. Observeu la polaritat.
4. Connecteu una làmpada de prova de la tensió corresponent (normalment 12 / 24V) als borns de la càrrega del dispositiu.

No s'ha de violar la seqüència especificada. Per exemple, està terminantment prohibit connectar panells solars en primer lloc amb una bateria sense connexió. Mitjançant aquestes accions, l'usuari corre el risc de "cremar" el dispositiu. Dins aquestes coses es descriu amb més detall el diagrama de muntatge de plaques solars amb una bateria.

També per als controladors de la sèrie PWM, no és permès connectar un inversor de tensió als terminals de càrrega del controlador. L’inversor s’ha de connectar directament als terminals de la bateria.

Procediment per connectar dispositius MPPT

Els requisits generals d'instal·lació física per a aquest tipus d'aparells no difereixen dels sistemes anteriors. Però la instal·lació tecnològica sovint és una mica diferent, ja que els controladors MPPT solen ser considerats dispositius més potents.

Per a controladors dissenyats per a alts nivells de potència, es recomana utilitzar grans cables de secció equipats amb terminacions metàl·liques en connexions de circuits d’alimentació

Per exemple, per a sistemes potents, aquests requisits es complementen amb el fet que els fabricants recomanen prendre un cable per a les línies de connexió elèctrica, dissenyats per a una densitat de corrent d'almenys 4 A / mm.². És a dir, per exemple, per a un controlador per a una corrent de 60 A, necessiteu un cable per connectar-vos a la bateria amb una secció de com a mínim 20 mm².

Els cables de connexió han d’anar equipats amb boixos de coure, ben retorçats amb una eina especial. Els terminals negatius del panell solar i la bateria han d’estar equipats amb adaptadors amb fusibles i interruptors.

Aquest enfocament elimina les pèrdues d’energia i garanteix el funcionament segur de la instal·lació.

Diagrama de blocs de la connexió d'un potent controlador MPPT: 1 - panell solar; 2 - controlador MPPT; 3 - bloc terminal; 4,5 - fusibles; 6 - commutador d’alimentació del controlador; 7,8 - pneumàtic de terra

Abans de connectar plaques solars al dispositiu, assegureu-vos que la tensió dels terminals coincideixi o sigui inferior a la tensió que es pot aplicar a l'entrada del controlador.

Connexió de perifèrics al dispositiu MTTP:

1. Commuta el tauler i la bateria a la posició de "desactivat".
2. Retireu els fusibles de protecció del tauler i de la bateria.
3. Connecteu els terminals de la bateria als terminals del controlador del cable de la bateria.
4. Connecteu el cable als terminals del panell solar amb els terminals del controlador marcats amb el signe corresponent.
5. Connecteu el terminal de terra al bus de terra amb un cable.
6. Instal·leu el sensor de temperatura al controlador segons les instruccions.

Després d'aquests passos, cal substituir el fusible de la bateria retirat anteriorment i posar l'interruptor en la posició "on". A la pantalla del controlador apareixerà un senyal de detecció de la bateria.

A continuació, després d'una breu pausa (1-2 minuts), poseu el fusible retirat prèviament del panell solar i poseu-lo l'interruptor del panell en la posició "on".

La pantalla de l'instrument mostrarà el valor de tensió del panell solar. Aquest moment indica l'èxit del llançament d'una central d'energia solar en funcionament.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

La indústria produeix dispositius polifacètics en termes de solucions de circuits. Per tant, és impossible donar recomanacions clares sobre la connexió de totes les instal·lacions sense excepció.

Tot i això, el principi principal per a tot tipus de dispositius segueix sent el mateix: sense connectar la bateria als busos del controlador, la connexió amb panells fotovoltaics no és acceptable. Es requereixen requisits similars per a la inclusió en el pla. inversor de tensió. S'hauria de considerar com un mòdul separat connectat a la bateria per contacte directe.

Si teniu l’experiència o els coneixements necessaris, compartiu-la amb els nostres lectors. Deixa els teus comentaris al quadre següent. Aquí podeu fer una pregunta sobre el tema de l’article.