Solar charge controller: krets, operasjonsprinsipp, tilkoblingsmetoder

Solenergi er så langt begrenset (på husholdningsnivå) til å lage fotovoltaiske paneler med relativt lav effekt. Men uavhengig av utformingen av den fotoelektriske omformeren av solens lys til strøm, er denne enheten utstyrt med en modul kalt solenergikontrollen.

Faktisk inkluderer et installasjonsskjema for solcellebatteri et lagringsbatteri - en lagringsenhet for energi mottatt fra et solcellepanel. Det er denne sekundære energikilden som primært betjenes av kontrolleren.

I artikkelen vi presenterer, vil vi forstå enheten og prinsippene for drift av denne enheten, og også vurdere hvordan du kobler den til.

Solenergikontrollere

Den elektroniske modulen, kalt kontrolleren for solbatteriet, er designet for å utføre en rekke kontrollfunksjoner under lade- / utladningsprosessen solbatteri.

Når sollys faller på overflaten til et solcellepanel installert, for eksempel på taket av et hus, blir dette lyset omgjort til elektrisk strøm av fotocellene til enheten.

Mottatt energi kunne faktisk leveres direkte til lagringsbatteriet. Imidlertid har prosessen med å lade / ut et batteri sine egne finesser (visse nivåer av strømmer og spenninger). Hvis du forsømmer disse finessene, vil batteriet i en kort periode ganske enkelt mislykkes.

For ikke å få så triste konsekvenser, er en modul kalt en ladingskontroller for solbatteriet.

I tillegg til å overvåke batterinivået, overvåker modulen også energiforbruket. Avhengig av utladningsgraden, regulerer kretsen til batteriladningskontrolleren fra solbatteriet det aktuelle nivået som er nødvendig for den første og påfølgende lading.

Avhengig av kapasiteten til batteriladekontrolleren til solkraftverket, kan designene til disse enhetene ha en veldig annen konfigurasjon

Generelt sett gir enkle moduler en bekymringsløs "levetid" for batteriet, som periodevis akkumuleres og gir energi til forbrukerenheter.

Praktiske typer

På industrielt nivå er to typer elektroniske apparater blitt lansert og blir produsert, og utførelsen er egnet for installasjon i kretsen for solenergisystem:

1. PWM-serienheter.
2. MPPT-serienheter.

Den første typen kontroller for et solbatteri kan kalles en "gammel mann." Slike ordninger ble utviklet og satt i drift ved begynnelsen av dannelsen av sol- og vindenergi.

Prinsippet for drift av PWM-kontrollkretsen er basert på pulsbreddemodulasjonsalgoritmer. Funksjonaliteten til slike enheter er noe underordnet de mer avanserte MPPT-serienhetene, men generelt fungerer de også ganske effektivt.

En av de mest populære modellene i solcelleladingssystemet for solstasjonens batteriladningskontroller, til tross for at enhetens kretsløp er laget ved hjelp av PWM-teknologi, som anses å være foreldet

Motiver som bruker Maximum Power Point Tracking-teknologi (sporing av maksimal effektgrense), kjennetegnes ved en moderne tilnærming til kretsløsninger og gir mer funksjonalitet.

Men hvis du sammenligner begge typer kontroller og spesielt med en skjevhet mot den innenlandske sfære, ser ikke MPPT-enheter i det sterke lyset der de tradisjonelt annonseres.

MPPT-type kontroller:

• har en høyere kostnad;
• har en sofistikert tuningalgoritme;
• gir effektøkning bare på paneler med et betydelig område.

Denne typen utstyr er mer egnet for globale solenergisystemer.

Kontrolleren, designet for drift som en del av prosjekteringen av et solkraftverk. Er en representant for MPPT-klassen av enheter - mer avansert og effektiv

Det er mer lønnsomt å kjøpe og betjene PWM-kontrolleren (PWM) med samme effekt for behovene til en vanlig bruker fra et husholdningsmiljø, som vanligvis har paneler med små arealer.

Blokkdiagrammer over kontrollere

Skjematiske diagrammer av PWM- og MPPT-kontrollerne for vurdering av deres trangsynte utseende - dette er et for komplisert øyeblikk, kombinert med en subtil forståelse av elektronikk. Derfor er det logisk å bare vurdere strukturelle ordninger. Denne tilnærmingen er forståelig for et bredt spekter av individer.

Alternativ 1 - PWM-enheter

Spenningen fra solcellepanelet gjennom to ledere (pluss og minus) kommer til stabiliseringselementet og den delende motstandskjeden. På grunn av dette kretsstykket oppnås potensiell utjevning av inngangsspenningen, og til en viss grad organiserer de beskyttelsen av regulatorinngangen mot å overskride inngangsspenningsgrensen.

Det skal her understrekes: hver enkelt modell av enheten har en spesifikk grense for inngangsspenningen (angitt i dokumentasjonen).

Slik ser strukturdiagrammet for enheter basert på PWM-teknologier ut. For drift som en del av små innenlandske stasjoner gir en slik kretstilnærming god effektivitet

Videre er spenningen og strømmen begrenset til den nødvendige verdien av krafttransistorer. Disse kretskomponentene styres på sin side av kontrollbrikken gjennom driverbrikken. Som et resultat stiller utgangsspenningen til paret av krafttransistorer normalverdien på spenning og strøm for batteriet.

I kretsen er det også en temperatursensor og en driver som styrer krafttransistoren, som regulerer lastkraften (beskyttelse mot dyp utladning av batteriet). Temperatursensoren overvåker oppvarmingsstatusen til viktige elementer i PWM-kontrolleren.

Vanligvis temperaturnivået inne i saken eller på radiatorene til krafttransistorer. Hvis temperaturen overskrider grensene som er angitt i innstillingene, kobler enheten fra alle aktive kraftledninger.

Alternativ 2 - MPPT-instrumenter

Kompleksiteten i ordningen i dette tilfellet skyldes dens tillegg til en rekke elementer som bygger den nødvendige kontrollalgoritmen mer nøye, basert på arbeidsforhold.

Spennings- og strømnivåer overvåkes og sammenlignes av komparatorkretser, og den maksimale utgangseffekten bestemmes ut fra sammenligningens resultater.

Strukturelle kretsdiagram for ladekontrollere basert på MPPT-teknologier. En mer sofistikert algoritme for å kontrollere og kontrollere perifere enheter er allerede bemerket her.

Hovedforskjellen mellom denne typen kontrollere og PWM-enheter er at de er i stand til å justere solenergimodulen til maksimal effekt, uansett værforhold.

Kretsen for slike enheter implementerer flere kontrollmetoder:

• forstyrrelser og observasjoner;
• øke ledningsevnen;
• nåværende feie;
• konstant spenning.

Og i det endelige segmentet av den generelle handlingen, brukes også en algoritme for å sammenligne alle disse metodene.

Måter å koble kontrollere på

Tatt i betraktning temaet for tilkoblinger, bør det umiddelbart bemerkes: å installere hver enkelt enhet, er en karakteristisk funksjon arbeidet med en bestemt serie solcellepaneler.

Så for eksempel, hvis en kontroller brukes som er designet for en maksimal inngangsspenning på 100 volt, bør en serie solcellepaneler ikke gi mer enn denne verdien ved utgangen.

Ethvert solkraftverk fungerer i samsvar med regelen om balanse mellom utgangs- og inngangsspenningene i det første trinnet. Den øvre grensen for spenningen til kontrolleren må tilsvare den øvre grensen for spenningen til panelet

Før du kobler til enheten, er det nødvendig å bestemme stedet for den fysiske installasjonen. I henhold til reglene skal tørre, godt ventilerte rom velges som installasjonssted. Tilstedeværelsen av brennbare materialer i nærheten av enheten er utelukket.

Tilstedeværelsen av kilder til vibrasjoner, varme og fuktighet i umiddelbar nærhet av enheten er uakseptabelt. Installasjonsstedet må beskyttes mot nedbør og direkte sollys.

PWM modell tilkoblingsteknikk

Nesten alle produsenter av PWM-kontrollere må følge den eksakte sekvensen av tilkoblingsenheter.

Teknikken for å koble PWM-kontrollere til perifere enheter er ikke spesielt kompleks. Hvert brett er utstyrt med merkede terminaler. Det krever bare at du følger handlingssekvensen

Perifere enheter må være tilkoblet i full overensstemmelse med betegnelsene på kontaktterminalene:

1. Koble batteriledningene på polene på batterienheten i samsvar med den angitte polariteten.
2. På kontaktpunktet til den positive ledningen, slå på beskyttelsessikringen.
3. På kontrollerkontaktene beregnet på solcellepanelet, fikser du lederne fra solcellepanelpanelene. Observer polaritet.
4. Koble en testlampe med tilsvarende spenning (vanligvis 12 / 24V) til klemmene på lasten til enheten.

Den spesifiserte sekvensen må ikke brytes. For eksempel er det strengt forbudt å koble solcellepaneler i utgangspunktet med et ikke-tilkoblet batteri. Ved slike handlinger risikerer brukeren å "brenne" enheten. den dette monteringsskjemaet for solcellepaneler med et batteri er beskrevet mer detaljert.

Også for PWM-seriekontrollere er det ikke tillatt å koble en spenningsomformer til regulatorens lastterminaler. Omformeren skal kobles direkte til batteripolene.

Prosedyre for tilkobling av MPPT-enheter

Generelle krav til fysisk installasjon for denne typen apparater skiller seg ikke fra tidligere systemer. Men den teknologiske installasjonen er ofte noe annerledes, siden MPPT-kontrollere ofte regnes som kraftigere enheter.

For kontroller designet for høye effektnivåer, anbefales det å bruke store tverrsnittskabler utstyrt med metallavslutninger på strømkretsforbindelser

For kraftige systemer blir for eksempel disse kravene supplert av det faktum at produsenter anbefaler å ta en kabel for strømtilkoblingslinjer, designet for en strømtetthet på minst 4 A / mm². Det vil si for en kontroller for en strøm på 60 A, du trenger en kabel for å koble til batteriet med et tverrsnitt på minst 20 mm².

Tilkoblingsledninger må være utstyrt med kobberrør, tett crimpet med et spesialverktøy. De negative polene på solcellepanelet og batteriet må være utstyrt med adaptere med sikringer og brytere.

Denne tilnærmingen eliminerer energitap og sikrer sikker drift av installasjonen.

Blokkdiagram over tilkoblingen til en kraftig MPPT-kontroller: 1 - solcellepanel; 2 - MPPT-kontroller; 3 - terminalblokk; 4,5 - sikringer; 6 - kontrollbryter; 7,8 - bakken dekk

Før du kobler til solcellepaneler på enheten, må du forsikre deg om at spenningen på terminalene samsvarer med eller er mindre enn spenningen som er tillatt å påføre inngangen til kontrolleren.

Koble periferiutstyr til MTTP-enheten:

1. Bryterpanel og batteri bytter til “av” -posisjon.
2. Fjern beskyttelsessikringene på panelet og batteriet.
3. Koble batteripolene til kontrollterminalene for batterikabelen.
4. Koble kabelen til terminalene på solcellepanelet med kontrollterminalene merket med tilhørende skilt.
5. Koble jordterminalen til bakkebussen med en kabel.
6. Installer temperatursensoren på regulatoren i henhold til instruksjonene.

Etter disse trinnene er det nødvendig å bytte ut den tidligere fjernede batterisikringen og sette bryteren i “på” -posisjon. Et batterideteksjonssignal vises på kontrollskjermen.

Deretter setter du den tidligere fjernede sikringen til solcellepanelet etter en kort pause (1-2 minutter) og setter panelbryteren i "på" -posisjon.

Instrumentskjermen vil vise spenningsverdien til solcellepanelet. Dette øyeblikket indikerer den vellykkede lanseringen av et solkraftverk i drift.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Bransjen produserer mangefasetterte enheter når det gjelder kretsløsninger. Derfor er det umulig å gi entydige anbefalinger om tilkobling av alle installasjoner uten unntak.

Imidlertid forblir hovedprinsippet for alle typer enheter det samme: uten å koble batteriet til kontrollbussene, er tilkobling til fotovoltaiske paneler uakseptabel. Tilsvarende krav gjelder for inkludering i ordningen. spenningsomformer. Det bør betraktes som en egen modul koblet til batteriet ved direkte kontakt.

Hvis du har nødvendig erfaring eller kunnskap, kan du dele den med leserne våre. Legg igjen kommentarene i boksen nedenfor. Her kan du stille et spørsmål om emnet for artikkelen.