Solárny regulátor náboja: obvod, princíp činnosti, spôsoby pripojenia

Solárna energia je doteraz (na úrovni domácnosti) obmedzená na výrobu fotovoltaických panelov s relatívne nízkou spotrebou energie. Ale bez ohľadu na konštrukciu fotoelektrického prevodníka slnečného svetla na prúd, toto zariadenie je vybavené modulom nazývaným regulátor solárneho nabíjania.

Inštalačná schéma fotosyntézy solárnej batérie skutočne obsahuje akumulačnú batériu - úložné zariadenie na energiu získanú zo solárneho panelu. Tento sekundárny zdroj energie slúži predovšetkým regulátoru.

V článku, ktorý predstavíme, porozumieme zariadeniu a princípom činnosti tohto zariadenia a zvážime aj spôsob jeho pripojenia.

Solárne regulátory

Elektronický modul, nazývaný regulátor solárnej batérie, je navrhnutý tak, aby počas procesu nabíjania / vybíjania vykonával niekoľko regulačných funkcií solárna batéria.

Keď slnečné svetlo dopadne na povrch inštalovaného solárneho panelu, napríklad na strechu domu, toto svetlo sa pomocou fotobuniek zariadenia zmení na elektrický prúd.

Získaná energia by sa v skutočnosti mohla dodávať priamo do akumulátora. Proces nabíjania / vybíjania batérie má však svoje vlastné jemnosti (určité úrovne prúdov a napätí). Ak tieto jemnosti zanedbáte, batéria na krátku dobu prevádzky jednoducho zlyhá.

Aby nedošlo k takým smutným dôsledkom, je navrhnutý modul nazývaný regulátor nabíjania solárnej batérie.

Modul okrem monitorovania stavu batérie monitoruje aj spotrebu energie. V závislosti od stupňa vybitia reguluje obvod regulátora nabíjania batérie zo solárnej batérie a nastavuje aktuálnu úroveň potrebnú pre počiatočné a následné nabíjanie.

V závislosti od kapacity regulátora nabíjania batérie solárnej elektrárne môžu mať konštrukcie týchto zariadení veľmi odlišnú konfiguráciu

Všeobecne povedané, modul poskytuje bezstarostnú „životnosť“ pre batériu, ktorá pravidelne akumuluje a dodáva energiu spotrebiteľským zariadeniam.

Praktické typy

Na priemyselnej úrovni boli spustené a vyrábajú sa dva typy elektronických zariadení, ktorých realizácia je vhodná na inštaláciu do okruhu solárnej energie:

1. Zariadenia série PWM.
2. Zariadenia série MPPT.

Prvý typ ovládača solárnej batérie možno nazvať „starec“. Takéto schémy boli vyvinuté a uvedené do prevádzky na úsvite vzniku slnečnej a veternej energie.

Princíp činnosti regulačného obvodu PWM je založený na algoritmoch modulácie šírky impulzu. Funkčnosť takýchto zariadení je o niečo nižšia ako pokročilejšie zariadenia radu MPPT, ale vo všeobecnosti tiež fungujú pomerne efektívne.

Jeden z najobľúbenejších modelov v systéme nabíjania solárnej energie pre regulátor nabíjania batérie solárnej stanice, napriek tomu, že obvody zariadenia sú vyrobené pomocou technológie PWM, ktorá sa považuje za zastaranú

Dizajn využívajúci technológiu sledovania maximálneho výkonu (sledovanie maximálneho limitu výkonu) sa vyznačuje moderným prístupom k obvodovým riešeniam a poskytuje viac funkcií.

Ak však porovnáte oba typy ovládačov a najmä so zaujatosťou voči domácej sfére, zariadenia MPPT nevyzerajú v jasnom svetle, v ktorom sú tradične inzerované.

Ovládač typu MPPT:

• má vyššie náklady;
• má prepracovaný algoritmus ladenia;
• dáva zisk iba na paneloch významnej oblasti.

Tento typ zariadenia je vhodnejší pre globálne solárne energetické systémy.

Regulátor určený na prevádzku ako súčasť návrhu solárnej elektrárne. Je predstaviteľom triedy zariadení MPPT - pokročilejšie a efektívnejšie

Je výhodnejšie kúpiť a prevádzkovať ovládač PWM (PWM) s rovnakým účinkom pre potreby bežného používateľa z prostredia domácnosti, ktoré má zvyčajne panely s malými plochami.

Blokové schémy ovládačov

Schematické schémy regulátorov PWM a MPPT na zváženie ich úzkoprsým vzhľadom - to je okamih príliš komplikovaný, spojený s jemným porozumením elektroniky. Preto je logické brať do úvahy iba štrukturálne schémy. Tento prístup je zrozumiteľný pre široké spektrum jednotlivcov.

Možnosť č. 1 - Zariadenia PWM

Napätie zo solárneho panelu cez dva vodiče (plus a mínus) prichádza do stabilizačného prvku a deliaceho odporového reťazca. Vďaka tejto časti obvodu sa dosiahne potenciálne vyrovnanie vstupného napätia a do istej miery organizujú ochranu vstupu regulátora pred prekročením hranice vstupného napätia.

Tu by sa malo zdôrazniť: každý jednotlivý model zariadenia má špecifickú hranicu pre vstupné napätie (uvedené v dokumentácii).

Takto vyzerá štrukturálna schéma zariadení založených na technológiách PWM. Pri prevádzke ako súčasť malých domácich staníc poskytuje takýto okruhový prístup značnú účinnosť

Napätie a prúd sú ďalej výkonovými tranzistormi obmedzené na požadovanú hodnotu. Tieto súčasti obvodu sú zase riadené čipom ovládača prostredníctvom čipu vodiča. Výsledkom je, že výstupné napätie páru výkonových tranzistorov nastavuje normálnu hodnotu napätia a prúdu pre batériu.

V okruhu je tiež snímač teploty a budič, ktorý riadi výkonový tranzistor, ktorý reguluje výkon záťaže (ochrana pred hlbokým vybitím batérie). Senzor teploty monitoruje stav vykurovania dôležitých prvkov regulátora PWM.

Spravidla je to teplota vnútri puzdra alebo na radiátoroch výkonových tranzistorov. Ak teplota prekročí limity stanovené v nastavení, prístroj odpojí všetky aktívne elektrické vedenia.

Možnosť č. 2 - Nástroje MPPT

Zložitosť schémy je v tomto prípade spôsobená pridaním niekoľkých prvkov, ktoré budujú potrebný riadiaci algoritmus opatrnejšie na základe pracovných podmienok.

Úrovne napätia a prúdu sú monitorované a porovnávané porovnávacími obvodmi a maximálny výstupný výkon je určený z výsledkov porovnávania.

Schéma štruktúrnych obvodov pre regulátory náboja založená na technológiách MPPT. Už je tu uvedený sofistikovanejší algoritmus na riadenie a riadenie periférnych zariadení.

Hlavný rozdiel medzi týmto typom regulátorov a zariadeniami PWM spočíva v tom, že sú schopné prispôsobiť solárny modul energie maximálnemu výkonu bez ohľadu na poveternostné podmienky.

Obvod takýchto zariadení implementuje niekoľko metód riadenia:

• poruchy a pozorovania;
• zvýšenie vodivosti;
• aktuálny rozmet;
• konštantné napätie.

A v poslednom segmente všeobecného konania sa používa aj algoritmus na porovnávanie všetkých týchto metód.

Spôsoby pripojenia ovládačov

Pokiaľ ide o tému pripojenia, je potrebné okamžite poznamenať: pri inštalácii každého jednotlivého zariadenia je charakteristickou črtou práca so špecifickou sériou solárnych panelov.

Napríklad, ak sa používa regulátor, ktorý je navrhnutý pre maximálne vstupné napätie 100 voltov, séria solárnych panelov by na výstupe nemala vystupovať viac ako táto hodnota.

Akákoľvek solárna elektráreň pracuje podľa pravidla rovnováhy výstupného a vstupného napätia prvého stupňa. Horná hranica napätia ovládača musí zodpovedať hornej hranici napätia panela

Pred pripojením zariadenia je potrebné určiť miesto jeho fyzickej inštalácie. Ako miesto inštalácie by sa podľa pravidiel mali zvoliť suché, dobre vetrané miestnosti. Prítomnosť horľavých materiálov v blízkosti zariadenia je vylúčená.

Prítomnosť zdrojov vibrácií, tepla a vlhkosti v bezprostrednej blízkosti zariadenia je neprijateľná. Miesto inštalácie musí byť chránené pred zrážkami a priamym slnečným žiarením.

Technika pripojenia modelu PWM

Takmer všetci výrobcovia regulátorov PWM vyžadujú presnú postupnosť pripojovacích zariadení.

Technika prepojenia PWM regulátorov s periférnymi zariadeniami nie je príliš zložitá. Každá doska je vybavená označenými terminálmi. Vyžaduje si len postupovanie krokov

Periférne zariadenia musia byť pripojené úplne v súlade s označeniami kontaktných terminálov:

1. Vodiče batérie pripojte na svorky zariadenia na batériu v súlade s vyznačenou polaritou.
2. V mieste kontaktu kladného vodiča zapnite ochrannú poistku.
3. Na kontakty ovládača určené pre solárny panel pripevnite vodiče vychádzajúce z panelov solárneho panelu. Dodržujte polaritu.
4. Pripojte skúšobnú žiarovku so zodpovedajúcim napätím (zvyčajne 12/24 V) na svorky zaťaženia zariadenia.

Zadaná sekvencia nesmie byť porušená. Napríklad je prísne zakázané spájať solárne panely predovšetkým s nepripojenou batériou. V takom prípade môže užívateľ riskovať „vypálenie“ zariadenia. tieto veci podrobnejšie je opísaná schéma montáže solárnych panelov s batériou.

Tiež pri regulátoroch série PWM nie je dovolené pripájať napäťový menič k záťažovým svorkám regulátora. Menič by mal byť pripojený priamo na svorky batérie.

Postup pripojenia zariadení MPPT

Všeobecné požiadavky na fyzickú inštaláciu tohto typu prístroja sa nelíšia od predchádzajúcich systémov. Technologická inštalácia sa však často trochu líši, pretože regulátory MPPT sa často považujú za výkonnejšie zariadenia.

Pre regulátory navrhnuté pre vysokú úroveň výkonu sa odporúča použiť na pripojenie silových obvodov veľké káble prierezu vybavené kovovými koncovkami

Napríklad v prípade výkonných systémov sú tieto požiadavky doplnené skutočnosťou, že výrobcovia odporúčajú vziať si kábel pre napájacie vedenia, navrhnutý pre prúdovú hustotu najmenej 4 A / mm.², To znamená napríklad pre regulátor na prúd 60 A potrebujete kábel na pripojenie k batérii s prierezom najmenej 20 mm.².

Pripojovacie káble musia byť vybavené medenými očkami, pevne zvlnené špeciálnym nástrojom. Záporné svorky solárneho panelu a batérie musia byť vybavené adaptérmi s poistkami a spínačmi.

Tento prístup eliminuje energetické straty a zaisťuje bezpečnú prevádzku zariadenia.

Bloková schéma zapojenia výkonného regulátora MPPT: 1 - solárny panel; 2 - MPPT ovládač; 3 - svorkovnica; 4,5 - poistky; 6 - vypínač ovládača; 7.8 - pozemná pneumatika

Pred pripojením solárne panely na zariadení, uistite sa, že napätie na svorkách zodpovedá alebo je menšie ako napätie, ktoré je prípustné na vstup regulátora.

Pripojenie periférnych zariadení k zariadeniu MTTP:

1. Spínač panelu a batérie sa prepne do polohy „vypnuté“.
2. Odstráňte ochranné poistky na paneli a batérii.
3. Pripojte svorky batérie na svorky ovládača pre kábel batérie.
4. Pripojte kábel ku svorkám solárneho panelu pomocou svoriek ovládača označených príslušnou značkou.
5. Pripojte uzemňovací terminál k uzemňovacej zbernici pomocou kábla.
6. Namontujte snímač teploty do regulátora podľa pokynov.

Po týchto krokoch je potrebné vymeniť predtým vybratú poistku batérie a prepnúť prepínač do polohy „zapnuté“. Na obrazovke ovládača sa objaví signál detekcie batérie.

Potom po krátkej prestávke (1 - 2 minúty) umiestnite predtým odstránenú poistku solárneho panela na miesto a prepínač panela prepnite do polohy „zapnuté“.

Na prístrojovej obrazovke sa zobrazí hodnota napätia solárneho panela. Tento okamih naznačuje úspešné uvedenie solárnej elektrárne do prevádzky.

Závery a užitočné video na túto tému

Priemysel vyrába viacúčelové zariadenia z hľadiska obvodových riešení. Preto nie je možné jednoznačne odporučiť pripojenie všetkých zariadení bez výnimky.

Hlavný princíp pre všetky typy zariadení však zostáva rovnaký: bez pripojenia batérie k riadiacim zberniciam je pripojenie k fotovoltaickým panelom neprijateľné. Podobné požiadavky platia pre zahrnutie do systému. menič napätia, Malo by sa to považovať za samostatný modul pripojený k batérii priamym kontaktom.

Ak máte potrebné skúsenosti alebo vedomosti, podeľte sa o ne s našimi čitateľmi. Svoje komentáre zanechajte v poli nižšie. Tu môžete položiť otázku k téme článku.