Ελεγκτής ηλιακού φορτίου: κύκλωμα, αρχή λειτουργίας, μέθοδοι σύνδεσης

Η ηλιακή ενέργεια περιορίζεται μέχρι στιγμής (σε επίπεδο νοικοκυριού) στη δημιουργία φωτοβολταϊκών πλαισίων σχετικά χαμηλής ισχύος. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το σχεδιασμό του φωτοηλεκτρικού μετατροπέα του φωτός του ήλιου σε ρεύμα, αυτή η συσκευή είναι εξοπλισμένη με μια μονάδα που ονομάζεται ελεγκτής ηλιακού φορτίου

Πράγματι, ένα πρόγραμμα εγκατάστασης φωτοσύνθεσης ηλιακής μπαταρίας περιλαμβάνει μια μπαταρία αποθήκευσης - μια συσκευή αποθήκευσης για ενέργεια που λαμβάνεται από έναν ηλιακό πίνακα. Είναι αυτή η δευτερεύουσα πηγή ενέργειας που εξυπηρετείται κυρίως από τον ελεγκτή.

Στο άρθρο που παρουσιάζουμε, θα κατανοήσουμε τη συσκευή και τις αρχές λειτουργίας αυτής της συσκευής και επίσης θα εξετάσουμε πώς να τη συνδέσουμε.

Ηλιακοί ελεγκτές

Η ηλεκτρονική μονάδα, που ονομάζεται ελεγκτής της ηλιακής μπαταρίας, έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί διάφορες λειτουργίες ελέγχου κατά τη διαδικασία φόρτισης / εκφόρτισης ηλιακή μπαταρία.

Όταν το φως του ήλιου πέφτει στην επιφάνεια ενός ηλιακού πλαισίου εγκατεστημένου, για παράδειγμα, στην οροφή ενός σπιτιού, αυτό το φως μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα από τα φωτοκύτταρα της συσκευής.

Η ενέργεια που λαμβάνεται, στην πραγματικότητα, θα μπορούσε να παρέχεται απευθείας στην μπαταρία αποθήκευσης. Ωστόσο, η διαδικασία φόρτισης / αποφόρτισης μιας μπαταρίας έχει τις δικές της λεπτές αποχρώσεις (ορισμένα επίπεδα ρεύματος και τάσεων). Εάν αγνοήσετε αυτές τις λεπτές αποχρώσεις, η μπαταρία για σύντομο χρονικό διάστημα λειτουργίας απλώς θα αποτύχει.

Προκειμένου να μην έχουμε τόσο θλιβερές συνέπειες, έχει σχεδιαστεί μια μονάδα που ονομάζεται ελεγκτής φόρτισης για την ηλιακή μπαταρία.

Εκτός από την παρακολούθηση της στάθμης της μπαταρίας, η μονάδα παρακολουθεί επίσης την κατανάλωση ενέργειας. Ανάλογα με τον βαθμό εκφόρτισης, το κύκλωμα του ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας από την ηλιακή μπαταρία ρυθμίζει και ρυθμίζει το απαιτούμενο επίπεδο ρεύματος για την αρχική και την επόμενη φόρτιση.

Ανάλογα με τη χωρητικότητα του ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας του ηλιακού σταθμού, τα σχέδια αυτών των συσκευών μπορεί να έχουν πολύ διαφορετική διαμόρφωση

Σε γενικές γραμμές, με απλούς όρους, η μονάδα παρέχει μια ανέμελη «ζωή» για την μπαταρία, η οποία συσσωρεύεται περιοδικά και δίνει ενέργεια σε καταναλωτικές συσκευές.

Πρακτικοί τύποι

Σε βιομηχανικό επίπεδο, έχουν ξεκινήσει και κατασκευάζονται δύο τύποι ηλεκτρονικών συσκευών, η εκτέλεση των οποίων είναι κατάλληλη για εγκατάσταση στο κύκλωμα του συστήματος ηλιακής ενέργειας:

1. Συσκευές σειράς PWM.
2. Συσκευές σειράς MPPT.

Ο πρώτος τύπος ελεγκτή για μια ηλιακή μπαταρία μπορεί να ονομαστεί «γέρος». Τέτοια σχέδια αναπτύχθηκαν και τέθηκαν σε λειτουργία την αυγή του σχηματισμού ηλιακής και αιολικής ενέργειας.

Η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος ελεγκτή PWM βασίζεται σε αλγόριθμους διαμόρφωσης πλάτους παλμού. Η λειτουργικότητα τέτοιων συσκευών είναι κάπως κατώτερη από τις πιο προηγμένες συσκευές σειράς MPPT, αλλά γενικά λειτουργούν επίσης αρκετά αποτελεσματικά.

Ένα από τα πιο δημοφιλή μοντέλα στο σύστημα ηλιακής φόρτισης για τον ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας του ηλιακού σταθμού, παρά το γεγονός ότι το κύκλωμα της συσκευής κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τεχνολογία PWM, η οποία θεωρείται παρωχημένη

Τα σχέδια που χρησιμοποιούν την τεχνολογία Maximum Power Point Tracking (παρακολούθηση του μέγιστου ορίου ισχύος) διακρίνονται από μια σύγχρονη προσέγγιση για λύσεις κυκλωμάτων και παρέχουν περισσότερη λειτουργικότητα.

Αλλά αν συγκρίνετε και τους δύο τύπους ελεγκτή και, ειδικά, με προκατάληψη προς την εγχώρια σφαίρα, οι συσκευές MPPT δεν φαίνονται στο έντονο φως στο οποίο διαφημίζονται παραδοσιακά.

Ελεγκτής τύπου MPPT:

• έχει υψηλότερο κόστος.
• έχει έναν εξελιγμένο αλγόριθμο συντονισμού.
• δίνει κέρδος ισχύος μόνο σε πάνελ σημαντικής περιοχής.

Αυτός ο τύπος εξοπλισμού είναι πιο κατάλληλος για παγκόσμια συστήματα ηλιακής ενέργειας.

Ο ελεγκτής, σχεδιασμένος για λειτουργία ως μέρος του σχεδιασμού ενός ηλιακού σταθμού. Είναι εκπρόσωπος της κατηγορίας συσκευών MPPT - πιο προηγμένη και αποτελεσματική

Είναι πιο κερδοφόρο να αγοράζετε και να χειρίζεστε τον ελεγκτή PWM (PWM) με το ίδιο αποτέλεσμα για τις ανάγκες ενός απλού χρήστη από ένα οικιακό περιβάλλον, το οποίο συνήθως διαθέτει πάνελ μικρής περιοχής.

Αποκλεισμός διαγραμμάτων ελεγκτών

Σχηματικά διαγράμματα των ελεγκτών PWM και MPPT για εξέταση από τη στενή τους εμφάνιση - αυτό είναι πολύ περίπλοκο μια στιγμή, σε συνδυασμό με μια λεπτή κατανόηση των ηλεκτρονικών. Επομένως, είναι λογικό να λαμβάνονται υπόψη μόνο τα διαρθρωτικά σχήματα. Αυτή η προσέγγιση είναι κατανοητή σε ένα ευρύ φάσμα ατόμων.

Επιλογή # 1 - Συσκευές PWM

Η τάση από το ηλιακό πλαίσιο μέσω δύο αγωγών (συν και πλην) έρχεται στο στοιχείο σταθεροποίησης και στη διαχωριστική αλυσίδα αντίστασης. Λόγω αυτού του τμήματος του κυκλώματος, επιτυγχάνεται πιθανή εξίσωση της τάσης εισόδου και, σε κάποιο βαθμό, οργανώνουν την προστασία της εισόδου του ελεγκτή από την υπέρβαση του ορίου τάσης εισόδου.

Πρέπει να τονιστεί εδώ: κάθε μεμονωμένο μοντέλο της συσκευής έχει ένα συγκεκριμένο όριο για την τάση εισόδου (αναφέρεται στην τεκμηρίωση).

Αυτό είναι το δομικό διάγραμμα συσκευών που βασίζονται σε τεχνολογίες PWM. Για λειτουργία ως μέρος μικρών οικιακών σταθμών, μια τέτοια προσέγγιση κυκλώματος παρέχει άφθονη απόδοση

Περαιτέρω, η τάση και το ρεύμα περιορίζονται στην απαιτούμενη τιμή από τα τρανζίστορ ισχύος. Αυτά τα εξαρτήματα κυκλώματος, με τη σειρά τους, ελέγχονται από το τσιπ ελέγχου μέσω του τσιπ οδηγού. Ως αποτέλεσμα, η τάση εξόδου του ζεύγους τρανζίστορ ισχύος ορίζει την κανονική τιμή τάσης και ρεύματος για την μπαταρία.

Επίσης στο κύκλωμα υπάρχει ένας αισθητήρας θερμοκρασίας και ένας οδηγός που ελέγχει το τρανζίστορ ισχύος, το οποίο ρυθμίζει την ισχύ φορτίου (προστασία έναντι βαθιάς εκφόρτισης της μπαταρίας). Ο αισθητήρας θερμοκρασίας παρακολουθεί την κατάσταση θέρμανσης σημαντικών στοιχείων του ελεγκτή PWM.

Συνήθως το επίπεδο θερμοκρασίας στο εσωτερικό της θήκης ή στα καλοριφέρ των τρανζίστορ ισχύος. Εάν η θερμοκρασία υπερβεί τα όρια που ορίζονται στις ρυθμίσεις, η συσκευή αποσυνδέει όλες τις ενεργές γραμμές τροφοδοσίας.

Επιλογή # 2 - Όργανα MPPT

Η πολυπλοκότητα του σχήματος σε αυτήν την περίπτωση οφείλεται στην προσθήκη του σε ορισμένα στοιχεία που δημιουργούν τον απαραίτητο αλγόριθμο ελέγχου πιο προσεκτικά, με βάση τις συνθήκες εργασίας.

Τα επίπεδα τάσης και ρεύματος παρακολουθούνται και συγκρίνονται με κυκλώματα σύγκρισης και η μέγιστη ισχύς εξόδου καθορίζεται από τα αποτελέσματα της σύγκρισης.

Διάγραμμα δομικών κυκλωμάτων για ελεγκτές φόρτισης με βάση τεχνολογίες MPPT. Ένας πιο εξελιγμένος αλγόριθμος για τον έλεγχο και τον έλεγχο περιφερειακών συσκευών αναφέρεται ήδη εδώ.

Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτού του τύπου ελεγκτών και συσκευών PWM είναι ότι είναι σε θέση να προσαρμόσουν την ενεργειακή ηλιακή μονάδα στη μέγιστη ισχύ, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.

Το κύκλωμα τέτοιων συσκευών εφαρμόζει διάφορες μεθόδους ελέγχου:

• διαταραχές και παρατηρήσεις ·
• αυξανόμενη αγωγιμότητα
• τρέχον σκούπισμα
• σταθερή τάση.

Και στο τελικό τμήμα της γενικής δράσης, χρησιμοποιείται επίσης ένας αλγόριθμος για τη σύγκριση όλων αυτών των μεθόδων.

Τρόποι σύνδεσης ελεγκτών

Λαμβάνοντας υπόψη το θέμα των συνδέσεων, πρέπει να σημειωθεί αμέσως: για την εγκατάσταση κάθε μεμονωμένης συσκευής, ένα χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό είναι η εργασία με μια συγκεκριμένη σειρά ηλιακών συλλεκτών.

Έτσι, για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται ένας ελεγκτής που έχει σχεδιαστεί για μέγιστη τάση εισόδου 100 βολτ, μια σειρά ηλιακών συλλεκτών δεν πρέπει να παράγει περισσότερο από αυτήν την τιμή στην έξοδο.

Οποιαδήποτε μονάδα ηλιακής ενέργειας λειτουργεί σύμφωνα με τον κανόνα της ισορροπίας της τάσης εξόδου και εισόδου του πρώτου σταδίου. Το ανώτερο όριο της τάσης του ελεγκτή πρέπει να αντιστοιχεί στο ανώτερο όριο της τάσης του πίνακα

Πριν συνδέσετε τη συσκευή, είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε τη θέση της φυσικής εγκατάστασής της. Σύμφωνα με τους κανόνες, τα στεγνά, καλά αεριζόμενα δωμάτια θα πρέπει να επιλέγονται ως τόπος εγκατάστασης. Εξαιρείται η παρουσία εύφλεκτων υλικών κοντά στη συσκευή.

Η παρουσία πηγών δόνησης, θερμότητας και υγρασίας σε άμεση γειτνίαση με τη συσκευή είναι απαράδεκτη. Ο χώρος εγκατάστασης πρέπει να προστατεύεται από βροχόπτωση και άμεσο ηλιακό φως.

Τεχνική σύνδεσης μοντέλου PWM

Σχεδόν όλοι οι κατασκευαστές ελεγκτών PWM πρέπει να ακολουθούν την ακριβή ακολουθία των συνδεδεμένων συσκευών.

Η τεχνική σύνδεσης ελεγκτών PWM σε περιφερειακές συσκευές δεν είναι ιδιαίτερα περίπλοκη. Κάθε πλακέτα είναι εξοπλισμένη με επισημασμένους ακροδέκτες. Απλώς απαιτεί από εσάς να ακολουθήσετε τη σειρά των ενεργειών

Οι περιφερειακές συσκευές πρέπει να συνδέονται πλήρως σύμφωνα με τις ονομασίες των τερματικών επαφής:

1. Συνδέστε τα καλώδια της μπαταρίας στους ακροδέκτες της συσκευής μπαταρίας σύμφωνα με την υποδεικνυόμενη πολικότητα.
2. Στο σημείο επαφής του θετικού καλωδίου, ενεργοποιήστε την προστατευτική ασφάλεια.
3. Στις επαφές του ελεγκτή που προορίζονται για το ηλιακό πάνελ, στερεώστε τους αγωγούς που προέρχονται από τα πάνελ του ηλιακού πλαισίου. Παρατηρήστε την πολικότητα.
4. Συνδέστε μια δοκιμαστική λυχνία της αντίστοιχης τάσης (συνήθως 12 / 24V) στους ακροδέκτες του φορτίου της συσκευής.

Η καθορισμένη ακολουθία δεν πρέπει να παραβιάζεται. Για παράδειγμα, απαγορεύεται αυστηρά η σύνδεση ηλιακών συλλεκτών με μια μη συνδεδεμένη μπαταρία. Με τέτοιες ενέργειες, ο χρήστης κινδυνεύει να "κάψει" τη συσκευή. Σε αυτά τα πράγματα Το διάγραμμα συναρμολόγησης των ηλιακών συλλεκτών με μπαταρία περιγράφεται με περισσότερες λεπτομέρειες.

Επίσης, για ελεγκτές σειράς PWM, δεν επιτρέπεται η σύνδεση μετατροπέα τάσης στους ακροδέκτες φόρτωσης του ελεγκτή. Ο μετατροπέας πρέπει να συνδεθεί απευθείας στους ακροδέκτες της μπαταρίας.

Διαδικασία σύνδεσης συσκευών MPPT

Οι γενικές απαιτήσεις για φυσική εγκατάσταση για αυτόν τον τύπο συσκευών δεν διαφέρουν από τα προηγούμενα συστήματα. Ωστόσο, η τεχνολογική εγκατάσταση είναι συχνά κάπως διαφορετική, καθώς οι ελεγκτές MPPT θεωρούνται συχνά πιο ισχυρές συσκευές.

Για ελεγκτές σχεδιασμένους για υψηλά επίπεδα ισχύος, συνιστάται η χρήση μεγάλων καλωδίων διατομής εφοδιασμένων με μεταλλικούς τερματισμούς σε συνδέσεις κυκλώματος ισχύος

Για παράδειγμα, για ισχυρά συστήματα, αυτές οι απαιτήσεις συμπληρώνονται από το γεγονός ότι οι κατασκευαστές συνιστούν τη λήψη καλωδίου για γραμμές σύνδεσης τροφοδοσίας, σχεδιασμένες για πυκνότητα ρεύματος τουλάχιστον 4 A / mm². Δηλαδή, για έναν ελεγκτή για ρεύμα 60 A, χρειάζεστε ένα καλώδιο για να συνδεθείτε με την μπαταρία με διατομή τουλάχιστον 20 mm².

Τα καλώδια σύνδεσης πρέπει να είναι εξοπλισμένα με χάλκινες προεξοχές, σφιχτά πτυχωμένες με ειδικό εργαλείο. Οι αρνητικοί ακροδέκτες του ηλιακού πλαισίου και της μπαταρίας πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με προσαρμογείς με ασφάλειες και διακόπτες.

Αυτή η προσέγγιση εξαλείφει τις απώλειες ενέργειας και διασφαλίζει την ασφαλή λειτουργία της εγκατάστασης.

Μπλοκ διάγραμμα της σύνδεσης ενός ισχυρού ελεγκτή MPPT: 1 - ηλιακό πάνελ. 2 - Ελεγκτής MPPT. 3 - μπλοκ τερματικού 4,5 - ασφάλειες 6 - διακόπτης ισχύος ελεγκτή. 7.8 - ελαστικό εδάφους

Πριν από τη σύνδεση ηλιακοί συλλέκτες στη συσκευή, βεβαιωθείτε ότι η τάση στους ακροδέκτες ταιριάζει ή είναι μικρότερη από την τάση που επιτρέπεται να εφαρμοστεί στην είσοδο του ελεγκτή.

Σύνδεση περιφερειακών με τη συσκευή MTTP:

1. Διακόπτης διακόπτη και μπαταρίας στη θέση "απενεργοποίηση".
2. Αφαιρέστε τις προστατευτικές ασφάλειες στον πίνακα και την μπαταρία.
3. Συνδέστε τους ακροδέκτες της μπαταρίας στους ακροδέκτες του ελεγκτή για το καλώδιο της μπαταρίας.
4. Συνδέστε το καλώδιο στους ακροδέκτες του ηλιακού συλλέκτη με τους ακροδέκτες του ελεγκτή με την αντίστοιχη ένδειξη.
5. Συνδέστε τον ακροδέκτη γείωσης με το καλώδιο γείωσης με καλώδιο.
6. Τοποθετήστε τον αισθητήρα θερμοκρασίας στον ελεγκτή σύμφωνα με τις οδηγίες.

Μετά από αυτά τα βήματα, είναι απαραίτητο να αντικαταστήσετε την ασφάλεια μπαταρίας που αφαιρέσατε προηγουμένως και να θέσετε το διακόπτη στη θέση "ενεργοποιημένη". Θα εμφανιστεί ένα σήμα ανίχνευσης μπαταρίας στην οθόνη του ελεγκτή.

Στη συνέχεια, μετά από μια σύντομη παύση (1-2 λεπτά), τοποθετήστε τη θρυαλλίδα του ηλιακού συλλέκτη που αφαιρέθηκε προηγουμένως και τοποθετήστε το διακόπτη του πίνακα στη θέση "on".

Η οθόνη οργάνων θα δείξει την τιμή τάσης του ηλιακού συλλέκτη. Αυτή η στιγμή δείχνει την επιτυχή έναρξη λειτουργίας ενός ηλιακού σταθμού σε λειτουργία.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Η βιομηχανία παράγει πολύπλευρες συσκευές όσον αφορά λύσεις κυκλώματος. Επομένως, είναι αδύνατο να παρέχουμε σαφείς συστάσεις σχετικά με τη σύνδεση όλων των εγκαταστάσεων χωρίς εξαίρεση.

Ωστόσο, η βασική αρχή για όλους τους τύπους συσκευών παραμένει η ίδια: χωρίς σύνδεση της μπαταρίας στα λεωφορεία χειριστηρίου, η σύνδεση με φωτοβολταϊκά πάνελ είναι απαράδεκτη. Παρόμοιες απαιτήσεις ισχύουν για συμπερίληψη στο πρόγραμμα. μετατροπέας τάσης. Θα πρέπει να θεωρείται ως ξεχωριστή μονάδα συνδεδεμένη με την μπαταρία με άμεση επαφή.

Εάν έχετε την απαραίτητη εμπειρία ή γνώση, μοιραστείτε το με τους αναγνώστες μας. Αφήστε τα σχόλιά σας στο παρακάτω πλαίσιο. Εδώ μπορείτε να κάνετε μια ερώτηση σχετικά με το θέμα του άρθρου.