Napenergia-vezérlő: áramkör, működési elv, csatlakoztatási módszerek

A napenergia eddig korlátozott (háztartási szinten) a viszonylag alacsony teljesítményű fotovoltaikus panelek létrehozására. De függetlenül attól, hogy a fotoelektromos átalakító a napfényt áramerőssé alakítja-e, ez a készülék fel van szerelve egy modullal, amelyet a napelemes töltésvezérlőnek hívnak.

Valójában a napelemes akkumulátorok fotoszintézisére szolgáló telepítési terv magában foglal egy akkumulátort - a napelemből származó energia tároló eszközét. Ezt a másodlagos energiaforrást szolgálja elsősorban a vezérlő.

Az általunk bemutatott cikkben megértjük az eszközt és az eszköz működési elveit, és megfontoljuk annak csatlakoztatásának módját is.

Napelemek

A szolár akkumulátor vezérlőjének nevezett elektronikus modult számos vezérlési funkció végrehajtására tervezték a töltési / kisütési folyamat során napelem.

Amikor a napfény esik például egy ház tetőjére felszerelt napelem felületére, ezt a fényt az eszköz fotoelemei elektromos árammá alakítják.

A kapott energiát valójában közvetlenül az akkumulátorhoz lehet betáplálni. Az akkumulátor töltésének / lemerítésének folyamata azonban megvan a maga finomsága (az áramok és a feszültségek bizonyos szintjei). Ha elhanyagolja ezeket a finomságokat, az akkumulátor rövid ideig működik, egyszerűen meghibásodik.

Annak elkerülése érdekében, hogy ilyen szomorú következményekkel járjon, megtervezték a napelemes töltővezérlőnek nevezett modult.

Az akkumulátor töltöttségi szintjének ellenőrzése mellett a modul az energiafogyasztást is figyeli. A kisülés mértékétől függően a szolár akkumulátor töltőszabályzójának áramköre szabályozza és beállítja a kezdeti és a következő töltéshez szükséges áramszintet.

Attól függően, hogy a napenergia erőmű akkumulátor töltő vezérlője milyen kapacitással rendelkezik, ezeknek a készülékeknek a kialakítása nagyon eltérő lehet

Általánosságban elmondható, hogy a modul gondtalan "élettartamot" biztosít az akkumulátor számára, amely időszakosan felhalmozódik és energiát ad a fogyasztói eszközök számára.

Gyakorlati típusok

Ipari szinten két típusú elektronikus berendezés került bevezetésre és gyártásra, amelyek végrehajtása alkalmas a napenergia rendszer áramkörébe történő beépítésre:

1. PWM sorozatú eszközök.
2. MPPT sorozatú eszközök.

A szolár akkumulátor első típusú vezérlőjét "öreg embernek" lehet nevezni. Az ilyen sémákat kidolgozták és üzembe helyezték a napenergia és a szélenergia keletkezésének hajnalán.

A PWM vezérlőáramkör működésének elve impulzusszélességű modulációs algoritmusokon alapszik. Az ilyen eszközök funkcionalitása valamivel alacsonyabb a fejlettebb MPPT sorozatú eszközöknél, de általában meglehetősen hatékonyan működnek.

A napkollektoros töltő rendszer egyik legnépszerűbb modellje a szolárállomás akkumulátortöltőjének vezérlésére, annak ellenére, hogy az eszköz áramköre PWM technológiával készül, amelyet elavultnak tekintnek

A Maximum Power Point Tracking (a maximális teljesítményhatár követése) technológiát alkalmazó terveket az áramköri megoldások modern megközelítése különbözteti meg, és több funkcionalitást biztosítanak.

Ha viszont összehasonlítjuk mindkét vezérlőtípust, ráadásul a hazai szféra elfogultságára, az MPPT eszközök nem néznek olyan erős fényben, amelyben hagyományosan reklámozzák őket.

MPPT típusú vezérlő:

• magasabb költségekkel jár;
• kifinomult hangolási algoritmussal rendelkezik;
• csak jelentős terület panelein adja meg az erőátvitelt.

Az ilyen típusú berendezések jobban megfelelnek a globális napenergia-rendszereknek.

A vezérlő, amelyet egy napenergia-erőmű tervezésének részeként való működésre terveztek. Képviselője az MPPT eszközök osztályának - fejlettebb és hatékonyabb

Jövedelmezőbb a PWM vezérlő (PWM) megvásárlása és üzemeltetése ugyanolyan hatással egy hétköznapi felhasználó igényeihez háztartási környezetből, amely általában kis területű paneleket tartalmaz.

A vezérlők blokkdiagramjai

A PWM és az MPPT vezérlők sematikus ábrái szűk gondolkodásúak szempontjából - ez túl bonyolult pillanat, miközben az elektronika finom megértését is jelenti. Ezért logikus csak a strukturális sémákat figyelembe venni. Ez a megközelítés sokféle ember számára érthető.

1. lehetőség - PWM eszközök

A napelem két fõvezetõn keresztüli feszültsége (plusz és mínusz) a stabilizáló elemre és az osztó ellenállás láncra jut. Az áramköri darabnak köszönhetően a bemeneti feszültség potenciális kiegyenlítésére kerül sor, és bizonyos mértékig megszervezik a vezérlő bemenetének a bemeneti feszültséghatár túllépésétől való védelmét.

Itt hangsúlyozni kell: a készülék minden egyes modelljének meg van egy meghatározott határa a bemeneti feszültségre (a dokumentációban szerepel).

Így néz ki a PWM technológiákon alapuló eszközök szerkezeti diagramja. A kis háztartási állomások részeként történő üzemeltetéshez egy ilyen áramköri megközelítés nagy hatékonyságot biztosít

Ezenkívül a feszültséget és az áramot a tranzisztorok a szükséges értékre korlátozzák. Ezeket az áramköri alkatrészeket viszont a vezérlő chip vezérli a meghajtó chip révén. Ennek eredményeként a teljesítmény-tranzisztorok kimeneti feszültsége beállítja az akkumulátor feszültségének és áramának normál értékét.

Az áramkörben van még egy hőmérséklet-érzékelő és egy meghajtó is, amely vezérli a teljesítmény-tranzisztort, amely szabályozza a terhelés teljesítményét (védelem az akkumulátor mély lemerülése ellen). A hőmérséklet-érzékelő figyeli a PWM vezérlő fontos elemeinek fűtési állapotát.

Általában a ház hőmérséklete vagy a tranzisztorok radiátorai. Ha a hőmérséklet meghaladja a beállításokban megadott határokat, a készülék lekapcsol minden aktív tápvezetéket.

2. lehetőség - MPPT műszerek

A séma bonyolultsága ebben az esetben annak köszönhető, hogy számos elemmel kiegészíti, amelyek a munkakörülmények alapján alaposabban felépítik a szükséges vezérlő algoritmust.

A feszültség és az áram szintet a komparátor áramkörök figyelik és hasonlítják össze, és a maximális kimeneti teljesítményt az összehasonlítás eredményei határozzák meg.

MPPT technológiákon alapuló töltővezérlők szerkezeti kapcsolási rajza. A perifériák vezérléséhez és vezérléséhez egy kifinomultabb algoritmust említünk már itt.

A fő különbség az ilyen típusú vezérlők és a PWM eszközök között az, hogy képesek az energia szolármodulját maximális teljesítményre beállítani, függetlenül az időjárási körülményektől.

Az ilyen eszközök áramköre számos vezérlési módszert hajt végre:

• zavarok és megfigyelések;
• növekvő vezetőképesség;
• jelenlegi söpörés;
• állandó feszültség.

Az általános művelet utolsó részében algoritmust is alkalmazunk ezen módszerek összehasonlítására.

A vezérlők csatlakoztatásának módjai

A csatlakozások témáját figyelembe véve azonnal meg kell jegyezni: az egyes eszközök telepítéséhez jellemző tulajdonság a napelemek egy adott sorozatával végzett munka.

Tehát például, ha olyan vezérlőt használunk, amelyet maximálisan 100 V bemeneti feszültségre terveztek, a napelemek sorozatának legfeljebb ezt az értéket kell kiadnia a kimeneten.

Bármely napenergia-erőmű az első szakasz kimeneti és bemeneti feszültségének egyensúlyának szabálya szerint működik. A vezérlő feszültségének felső határának meg kell egyeznie a panel feszültségének felső határával

Az eszköz csatlakoztatása előtt meg kell határozni a fizikai telepítés helyét. A szabályok szerint a telepítés helyét száraz, jól szellőző helyiségekre kell választani. Kizárt a tűzveszélyes anyagok jelenléte a készülék közelében.

Vibrációs, hő- és páraforrások jelenléte a készülék közvetlen közelében elfogadhatatlan. A telepítési helyet védeni kell a csapadéktól és a közvetlen napfénytől.

PWM modell csatlakoztatási technika

Szinte minden PWM-vezérlő gyártójának megkövetelnie kell a csatlakoztató eszközök pontos sorrendjét.

A PWM vezérlők perifériákhoz történő csatlakoztatásának technikája nem különösebben bonyolult. Mindegyik tábla fel van tüntetve terminálokkal. Csak megköveteli, hogy kövesse a műveletek sorrendjét

A perifériás eszközöket teljes mértékben az összekötő csatlakozók jelölésének megfelelően kell csatlakoztatni:

1. Csatlakoztassa az akkumulátor vezetékeit az akkumulátor eszköz kivezetésein, a jelzett polaritásnak megfelelően.
2. A pozitív huzal érintkezési pontján kapcsolja be a védőbiztosítékot.
3. Rögzítse a szolárpanelhez tervezett vezérlő érintkezőkön a napelem panelekből származó vezetőket. Vegye figyelembe a polaritást.
4. Csatlakoztassa a megfelelő feszültségű (általában 12/24 V) tesztlámpát az eszköz terhelésének kapcsaihoz.

A megadott sorrendet nem szabad megsérteni. Például szigorúan tilos a napelemeket csatlakoztatni nem csatlakoztatott akkumulátorral. Ilyen műveletekkel a felhasználó kockáztatja az eszköz „megégését”. az ez a cucc az elemmel ellátott napelemek szerelési rajzát részletesebben ismertetjük.

A PWM sorozatú vezérlők esetében sem szabad megengedni, hogy feszültségváltót csatlakoztassanak a vezérlő terhelés kivezetéseihez. Az invertert közvetlenül az akkumulátor érintkezőire kell csatlakoztatni.

Az MPPT eszközök csatlakoztatásának folyamata

Az ilyen típusú készülékek fizikai telepítésére vonatkozó általános követelmények nem különböznek a korábbi rendszerektől. A technológiai telepítés azonban gyakran kissé eltér, mivel az MPPT vezérlőket gyakran erősebb eszközöknek tekintik.

A nagy teljesítményszintekre tervezett vezérlőknél ajánlott nagy keresztmetszetű kábeleket használni, amelyek fém végződésekkel vannak ellátva az áramkör csatlakozásain

Például nagy teljesítményű rendszereknél ezeket a követelményeket egészíti ki az a tény, hogy a gyártók azt javasolják, hogy vegyenek kábelt az erőátviteli vezetékekhez, amelyeket legalább 4 A / mm áramsűrűségre terveztek.². Vagyis egy 60 A-os áramellátás vezérlőjéhez kábelre van szüksége az akkumulátorhoz való csatlakozáshoz, legalább 20 mm keresztmetszettel².

A csatlakozókábeleket rézfülkékkel kell felszerelni, amelyeket speciális szerszámmal szorosan be lehet krimpelni. A napelem és az akkumulátor negatív kivezetéseit biztosítékokkal és kapcsolókkal ellátott adapterekkel kell felszerelni.

Ez a megközelítés kiküszöböli az energiaveszteségeket és biztosítja a berendezés biztonságos működését.

Egy erős MPPT vezérlő csatlakoztatásának blokkdiagramja: 1 - napelem; 2 - MPPT vezérlő; 3 - sorkapocs; 4,5 - biztosítékok; 6 - vezérlő főkapcsolója; 7.8 - földgumi

Csatlakozás előtt napelemek a készülékhez, ellenőrizze, hogy a kapcsokon a feszültség megegyezik-e vagy annál alacsonyabb-e, mint a vezérlő bemenetére megengedett feszültség.

Perifériák csatlakoztatása az MTTP eszközhöz:

1. A kapcsolótáblát és az akkumulátort „ki” helyzetbe kapcsolja.
2. Távolítsa el a panel és az akkumulátor védőbiztosításait.
3. Csatlakoztassa az akkumulátor érintkezőit az akkumulátor kábelének vezérlő csatlakozóihoz.
4. Csatlakoztassa a kábelt a napelemes kapcsokhoz a vezérlő kapcsaival, amelyeket a megfelelő jel megjelöl.
5. Csatlakoztassa a földelő terminált a földelő buszhoz kábel segítségével.
6. Szerelje be a hőmérséklet-érzékelőt a szabályozóra az utasítások szerint.

Ezeket a lépéseket követően ki kell cserélni az előzőleg eltávolított akkumulátor biztosítékot, és a kapcsolót „be” állásba kell helyezni. Az elemérzékelő jel megjelenik a vezérlő képernyőjén.

Ezután egy rövid szünet után (1-2 perc) tegye a helyére a napelem korábban eltávolított biztosítékát, és helyezze a kapcsolót „be” állásba.

A műszer képernyőn megjelenik a napelem feszültség értéke. Ez a pillanat egy napenergia-erőmű sikeres üzembe helyezését jelzi.

Következtetések és hasznos videó a témáról

Az iparág sokoldalú eszközöket gyárt az áramköri megoldások szempontjából. Ezért lehetetlen kivétel nélkül egyértelmű ajánlásokat adni az összes létesítmény csatlakoztatására vonatkozóan.

Azonban a fő elv az összes típusú eszköz esetében változatlan marad: az akkumulátor csatlakoztatása nélkül a vezérlő buszokhoz, a fotovoltaikus panelekhez történő csatlakoztatás elfogadhatatlan. Hasonló követelmények vonatkoznak a rendszerbe való felvételre. feszültségváltó. Ezt külön modulnak kell tekinteni, amely közvetlen érintkezés révén csatlakozik az akkumulátorhoz.

Ha rendelkezik a szükséges tapasztalattal vagy tudással, kérjük, ossza meg olvasóinkkal. Hagyja meg észrevételeit az alábbi mezőben. Itt kérdést tehet fel a cikk témájával kapcsolatban.