בקר טעינה סולארית: מעגל, עיקרון הפעולה, שיטות חיבור

אנרגיה סולארית מוגבלת עד כה (ברמה הביתית) ליצירת לוחות פוטו-וולטאיים בעלי הספק נמוך יחסית. אך ללא קשר לעיצוב הממיר הפוטואלקטרי של אור השמש לזרם, מכשיר זה מצויד במודול הנקרא בקר המטען הסולארי.

אכן, מערך התקנת פוטוסינתזה של סוללה סולרית כולל סוללת אחסון - מכשיר אחסון לאנרגיה המתקבלת מלוח סולארי. מקור האנרגיה המשני הזה משמש בעיקר על ידי הבקר.

במאמר אותו אנו מציגים, נבין את המכשיר ואת עקרונות הפעולה של מכשיר זה, ונבחן כיצד לחבר אותו.

בקרי שמש

המודול האלקטרוני, הנקרא הבקר עבור סוללת השמש, מיועד לבצע מספר פונקציות שליטה במהלך תהליך הטעינה / פריקה סוללה סולארית.

כאשר אור השמש נופל על פני השטח של פאנל סולארי המותקן, למשל, על גג הבית, האור הזה מומר לזרם חשמלי על ידי תאי הצילום של המכשיר.

האנרגיה שהתקבלה, למעשה, יכולה להימסר ישירות לסוללת האחסון. עם זאת, לתהליך טעינה / פריקה של מצבר יש דקויות משלו (רמות מסוימות של זרמים ומתחים). אם תזניח את הדקויות האלה, הסוללה לתקופת פעולה קצרה פשוט תיכשל.

על מנת שלא יהיו השלכות עצובות כל כך, מתוכנן מודול הנקרא בקר טעינה עבור סוללת השמש.

בנוסף לניטור רמת הסוללה, המודול עוקב גם אחר צריכת האנרגיה. בהתאם למידת הפריקה, המעגל של בקר טעינת הסוללה מהסוללה הסולרית מווסת וקובע את הרמה הנוכחית הנחוצה לטעינה הראשונית והעקבית אחר כך.

תלוי בקיבולת של בקר טעינת הסוללה של תחנת הכוח הסולארית, לעיצובים של מכשירים אלה יכולה להיות תצורה שונה מאוד

באופן כללי, במילים פשוטות, המודול מספק "חיי" חסרי דאגה לסוללה, שמצטברת מעת לעת ומעניקה אנרגיה למכשירים צרכניים.

סוגים מעשיים

ברמה התעשייתית הושקו שני סוגים של מכשירים אלקטרוניים המיוצרים ומייצרים, אשר ביצועם מתאים להתקנה במעגל מערכות האנרגיה הסולארית:

1. מכשירי סדרת PWM.
2. מכשירי סדרת MPPT.

הסוג הראשון של בקר לסוללה סולארית יכול להיקרא "זקן". תוכניות כאלה פותחו והופעלו עם שחר היווצרות אנרגיה סולארית ורוח.

עקרון הפעולה של מעגל הבקר של PWM מבוסס על אלגוריתמים של אפנון רוחב הדופק. הפונקציונליות של מכשירים כאלה נחותה במקצת מהמכשירים המתקדמים יותר מסדרת MPPT, אך באופן כללי הם גם עובדים בצורה יעילה למדי.

אחד הדגמים הפופולאריים ביותר במערכת הטעינה הסולארית עבור בקר טעינת הסוללה של התחנה הסולארית, למרות העובדה שמעגל ההתקן מיוצר בטכנולוגיית PWM שנחשבת למיושנת.

עיצובים המשתמשים בטכנולוגיית מעקב נקודת הספק מרבית (מעקב אחר מגבלת הספק המרבית) נבדלים על ידי גישה מודרנית לפתרונות מעגלים ומעניקים פונקציונליות רבה יותר.

אך אם משווים בין שני סוגי הבקר ובמיוחד עם הטיה כלפי התחום הביתי, מכשירי MPPT אינם נראים באור הבהיר בו הם מפרסמים באופן מסורתי.

בקר מסוג MPPT:

• יש עלות גבוהה יותר;
• יש אלגוריתם כוונון מתוחכם;
• מעניק רווח כוח רק בפאנלים באזור משמעותי.

ציוד מסוג זה מתאים יותר למערכות אנרגיה סולארית עולמיות.

הבקר, שתוכנן להפעלה כחלק מתכנון תחנת כוח סולארית. הוא נציג של סוג המכשירים MPPT - מתקדם ויעיל יותר

כדאי יותר לקנות ולהפעיל את בקר PWM (PWM) באותה השפעה לצרכיו של משתמש רגיל מסביבה ביתית, שלרוב יש לוחות שטח קטנים.

דיאגרמות חסימות של בקרים

דיאגרמות סכמטיות של בקרי PWM ו- MPPT להתחשבות במבטם הצר אופקים - זהו רגע מסובך מדי, יחד עם הבנה עדינה של האלקטרוניקה. לכן הגיוני לקחת בחשבון רק תוכניות מבניות. גישה זו מובנת למגוון רחב של אנשים.

אפשרות מס '1 - מכשירי PWM

המתח מלוח השמש דרך שני מוליכים (פלוס מינוס) מגיע לגורם המייצב ולשרשרת ההתנגדות המתחלקת. בשל חלק זה של המעגל מתקבלת השוואה פוטנציאלית של מתח הכניסה ובמידה מסוימת הם מארגנים את ההגנה על כניסת הבקר מפני חריגה מגבול מתח הקלט.

יודגש כאן: לכל דגם בודד של המכשיר יש גבול ספציפי למתח הכניסה (המצוין בתיעוד).

כך נראית התרשים המבני של מכשירים המבוססים על טכנולוגיות PWM. להפעלה כחלק מתחנות ביתיות קטנות, גישה מעגלית כזו מספקת יעילות רבה

יתר על כן, המתח והזרם מוגבלים לערך הנדרש על ידי טרנזיסטורי כוח. רכיבי מעגל אלה, בתורם, נשלטים על ידי שבב הבקר דרך שבב הנהג. כתוצאה מכך, מתח היציאה של צמד טרנזיסטורי הכוח קובע את הערך הרגיל של המתח והזרם עבור הסוללה.

כמו כן במעגל יש חיישן טמפרטורה ונהג השולט בטרנזיסטור הכוח, המסדיר את כוח העומס (הגנה מפני פריקה עמוקה של הסוללה). חיישן הטמפרטורה עוקב אחר מצב החימום של אלמנטים חשובים בבקר ה- PWM.

בדרך כלל רמת הטמפרטורה בתוך התיק או ברדיאטורים של טרנזיסטורי כוח. אם הטמפרטורה חורגת מהמגבלות שנקבעו בהגדרות, המכשיר מנתק את כל קווי החשמל הפעילים.

אפשרות מס '2 - מכשירי MPPT

מורכבות התוכנית במקרה זה נובעת מהתוספת שלה למספר אלמנטים הבונים את אלגוריתם הבקרה הדרוש ביתר זהירות, על סמך תנאי עבודה.

רמות המתח והזרם מנוטרות ומשוואות על ידי מעגלי השוואה, ועוצמת הפלט המרבית נקבעת מתוצאות ההשוואה.

תרשים מעגלי מבנה לבקרי טעינה המבוססים על טכנולוגיות MPPT. אלגוריתם מתוחכם יותר לשליטה ובקרה על התקנים היקפיים כבר צוין כאן.

ההבדל העיקרי בין בקרים מסוג זה לבין התקני PWM הוא שהם מסוגלים להתאים את מודול השמש האנרגטי לכוח מרבי, ללא קשר לתנאי מזג האוויר.

המעגל של מכשירים כאלה מיישם מספר שיטות בקרה:

• הפרעות ותצפיות;
• הגדלת מוליכות;
• לטאטא נוכחי;
• מתח קבוע.

ובקטע האחרון של הפעולה הכללית, משתמשים גם באלגוריתם להשוואה בין כל השיטות הללו.

דרכים לחיבור בקרים

בהתחשב בנושא החיבורים, יש לציין מייד: להתקנת כל מכשיר נפרד, תכונה אופיינית היא העבודה עם סדרה ספציפית של פאנלים סולאריים.

כך, למשל, אם משתמשים בבקר המיועד למתח קלט מרבי של 100 וולט, סדרת פאנלים סולאריים לא אמורה להפיק יותר מערך זה בפלט.

כל תחנת כוח סולארית פועלת על פי כלל האיזון של מתח המוצא והכניסה של השלב הראשון. הגבול העליון של מתח הבקר חייב להיות תואם את הגבול העליון של המתח של הלוח

לפני חיבור המכשיר, יש לקבוע את מקום ההתקנה הפיזית שלו. על פי הכללים, יש לבחור בחדרים יבשים ומאווררים היטב כאתר ההתקנה. נוכחותם של חומרים דליקים בסמוך למכשיר אינה נכללת.

הימצאות מקורות רטט, חום ולחות בסביבתו הקרובה של המכשיר איננה מקובלת. יש להגן על אתר ההתקנה מפני משקעים ואור שמש ישיר.

טכניקת חיבור מודל PWM

כמעט כל יצרני בקרי ה- PWM דורשים לעקוב אחר הרצף המדויק של התקני החיבור.

הטכניקה של חיבור בקרי PWM למכשירים היקפיים אינה מורכבת במיוחד. כל לוח מצויד במסופים שכותרתו. זה רק מחייב אותך לעקוב אחר רצף הפעולות

התקני היקפי חייבים להיות מחוברים בהתאמה מלאה ליעדי מסופי המגע:

1. חבר את חוטי הסוללה במסופי התקן הסוללה בהתאם לקוטביות המצוינת.
2. בנקודת המגע של החוט החיובי, הפעל את הנתיך המגן.
3. במגעי הבקר המיועדים ללוח הסולארי, יש לתקן את המוליכים המגיעים מלוחות הפאנל הסולארי. שימו לב לקוטביות.
4. חבר מנורת בדיקה של המתח המקביל (בדרך כלל 12 / 24V) למסופי העומס של המכשיר.

אסור להפר את הרצף שצוין. לדוגמא, חל איסור מוחלט לחבר פאנלים סולאריים מלכתחילה עם סוללה לא מחוברת. על ידי פעולות כאלה, המשתמש מסתכן "לשרוף" את המכשיר. בתוך הדברים האלה תרשים ההרכבה של לוחות סולאריים עם סוללה מתואר ביתר פירוט.

גם עבור בקרי סדרות PWM, אסור לחבר מהפך מתח למסופי העומס של הבקר. יש לחבר את המהפך ישירות למסופי הסוללה.

נוהל חיבור התקני MPPT

הדרישות הכלליות להתקנה פיזית עבור מכשירים מסוג זה אינן שונות מהמערכות הקודמות. אולם ההתקנה הטכנולוגית לעיתים שונה במקצת, מכיוון שבקרי MPPT נחשבים לרוב להתקנים חזקים יותר.

לבקרים המיועדים לרמות הספק גבוהות, מומלץ להשתמש בכבלים חתכים גדולים המצויידים בסופי מתכת בחיבורי מעגלי חשמל.

לדוגמה, עבור מערכות עוצמתיות, דרישות אלה משלימות על ידי העובדה כי היצרנים ממליצים לקחת כבל לקווי חיבורי חשמל, המיועד לצפיפות זרם של לפחות 4 A / mm². כלומר, למשל, לבקר לזרם של 60 A, אתה זקוק לכבל לחיבור לסוללה עם חתך רוחב של לפחות 20 מ"מ².

חיבור כבלים חייב להיות מצויד במנעלי נחושת, מכווצים היטב בכלי מיוחד. על המסופים השליליים של לוח השמש והסוללה להיות מצוידים במתאמים עם נתיכים ומתגים.

גישה זו מבטלת הפסדי אנרגיה ומבטיחה הפעלה בטוחה של ההתקנה.

תרשים בלוקים של חיבור בקר MPPT רב עוצמה: 1 - פאנל סולארי; 2 - בקר MPPT; 3 - בלוק מסוף; 4,5 - נתיכים; 6 - מתג הפעלה של בקר; 7.8 - צמיג טחון

לפני ההתחברות פאנלים סולאריים למכשיר, וודא שהמתח במסופים תואם או פחות מהמתח שמותר להחיל על כניסת הבקר.

חיבור ציוד היקפי למכשיר MTTP:

1. החלף לוח וסוללה עובר למצב "כבוי".
2. הסר את נתיכי ההגנה בלוח ובסוללה.
3. חבר את מסופי הסוללה למסופי הבקר של כבל הסוללה.
4. חבר את הכבל למסופי לוח השמש בעזרת מסופי הבקר המסומנים בסימן המתאים.
5. חבר את מסוף האדמה לאוטובוס היבשתי באמצעות כבל.
6. התקן את חיישן הטמפרטורה בבקר בהתאם להוראות.

לאחר שלבים אלה, יש צורך להחליף את נתיך הסוללה שהוצא בעבר ולהכניס את המתג למצב "דולק". אות גילוי סוללה יופיע על מסך הבקר.

לאחר מכן, לאחר הפסקה קצרה (1-2 דקות), הכניסו את הפתיל שהוסר בעבר לפאנל הסולארי והכניסו את מתג הלוח למצב “on”.

מסך המכשירים יציג את ערך המתח של לוח השמש. רגע זה מציין את ההשקה המוצלחת של תחנת כוח סולארית במבצע.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

התעשייה מייצרת מכשירים רב-צדדיים מבחינת פתרונות מעגלים. לכן אי אפשר לתת המלצות חד משמעיות לגבי חיבור כל ההתקנות ללא יוצא מן הכלל.

עם זאת, העיקרון העיקרי לכל סוגי המכשירים נותר זהה: מבלי לחבר את הסוללה לאוטובוסים של הבקר, החיבור ללוחות פוטו וולטיים אינו מקובל. דרישות דומות חלות על הכללה בתכנית. מהפך מתח. יש לראות בו מודול נפרד המחובר לסוללה על ידי מגע ישיר.

אם יש לך את הניסיון או הידע הדרושים, אנא שתף ​​אותו עם הקוראים שלנו. השאר את התגובות שלך בתיבה למטה. כאן תוכלו לשאול שאלה בנושא המאמר.