Контроллер заряда солнечной батареи: основные типы и нужен ли он?

Контроллер заряда для солнечной батареи Альтернативные источники энергии с каждым годом становятся популярными, проникая во все сферы нашей жизни. Однако при кажущейся простоте внедрения инновационных способов получения недорогой энергии, реализация любого проекта потребует немалых сил. Проекты, разработанные для внедрения альтернативных методов обеспечения энергией жилых домов, оправданны, и уже очень скоро после начала работы начинают приносить результаты. Такое устройство, как контроллер для солнечной батареи позволяет без особых усилий использовать для обеспечения электрических приспособлений бесплатные ресурсы Солнца.

Оно контролирует зарядку аккумулятора (АКБ), назначением которой является генерация энергии геопанелей, с целью организовать рациональное использование генерируемого тока. Функции контроллера Чип, отслеживающий работу прибора, отвечающий за процесс зарядки АКБ, остается главным его компонентом. Основные функции заключается в следующем: · если заряд достигает н

Контроллер заряда для солнечной батареи

Альтернативные источники энергии с каждым годом становятся популярными, проникая во все сферы нашей жизни. Несмотря на кажущуюся простоту внедрения инновационных способов получения дешевой энергии, реализация любого проекта потребует значительных усилий. Проекты, призванные внедрить альтернативные способы энергоснабжения жилых домов, оправдывают себя, и довольно скоро после начала работ начинают приносить свои плоды.

Такое устройство, как контроллер для солнечной батареи, позволяет использовать свободные ресурсы Солнца для обеспечения электрических устройств без особых усилий. Он управляет зарядкой аккумулятора (аккумулятора), целью которого является выработка энергии для геопанелей, с целью организации рационального использования вырабатываемой мощности.

Применяемые на практике виды

На промышленном уровне налажен и осуществляется выпуск двух типов электронных устройств, конструкция которых пригодна для установки в схему солнечной энергосистемы:

1. Устройства серии PWM.
2. Устройства серии MPPT.

Первый тип контроллера для солнечной батареи можно назвать «старичком». Такие схемы разрабатывались и вводились в эксплуатацию в начале становления солнечной и ветровой энергетики.

Принцип работы схемы ШИМ-регулятора основан на алгоритмах широтно-импульсной модуляции. Функционал таких устройств несколько уступает более продвинутым устройствам серии MPPT, но в целом они тоже работают достаточно эффективно.

Одна из популярных в сообществе моделей контроллера заряда аккумулятора солнечной станции, несмотря на то, что схема устройства выполнена с использованием ШИМ-технологии, которая считается устаревшей

Конструкции, где используется технология Maximum Power Point Tracking (отслеживание предела максимальной мощности), отличаются современным подходом к схемным решениям и обеспечивают большую функциональность.

Но если сравнивать оба типа контроллеров и притом с уклоном в бытовую сферу, устройства MPPT выглядят не в том радужном свете, в котором их традиционно рекламируют.

Контроллер типа MPPT:

• имеет более высокую стоимость;
• имеет сложный алгоритм настройки;
• дает выигрыш в мощности только на панелях большой площади.

Этот тип оборудования больше подходит для глобальных систем солнечной энергетики.

Контроллер, предназначенный для работы в составе конструкции солнечной электростанции. Является представителем класса устройств MPPT — более совершенным и эффективным

Для нужд обычного пользователя из домашних условий, который, как правило, имеет небольшие панели, выгоднее купить и эксплуатировать ШИМ-регулятор (ШИМ) той же мощности).

Структурные схемы контроллеров

Принципиальные схемы ШИМ и МРРТ контроллеров для неспециалиста слишком сложный момент, сочетающийся с тонким пониманием электроники. Поэтому логично рассматривать только структурные схемы. Такой подход понятен широкому кругу людей.

Вариант #1 — устройства PWM

Напряжение от солнечной панели по двум проводникам (положительному и отрицательному) поступает на стабилизирующий элемент и цепь разделительного сопротивления. Благодаря этой части схемы потенциалы входного напряжения выравниваются, и в какой-то мере организуют защиту входа контроллера от превышения предела входного напряжения.

Здесь следует подчеркнуть: каждая отдельная модель устройства имеет определенный предел входного напряжения (указанный в документации).

Вот так выглядит блок-схема устройств, выполненных на основе ШИМ-технологий. Для работы в составе малых бытовых станций такой схемный подход обеспечивает вполне достаточную эффективность

Кроме того, напряжение и ток ограничиваются до необходимого значения силовыми транзисторами. Эти компоненты схемы, в свою очередь, управляются микросхемой контроллера через микросхему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливаются нормальные для аккумулятора значения напряжения и тока.

Также в схеме присутствует датчик температуры и драйвер, управляющий силовым транзистором, регулирующим мощность нагрузки (защита от глубокого разряда аккумулятора). Датчик температуры следит за состоянием нагрева важных элементов ШИМ-контроллера.

Обычно уровень температуры внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. Если температура выходит за пределы, установленные в настройках, устройство отключает все активные линии питания.

Читайте также: Выбираем налобный фонарь — 15 грубых ошибок

Вариант #2 — приборы MPPT

Сложность схемы в этом случае обусловлена ​​добавлением в нее ряда элементов, более тщательно выстраивающих необходимый алгоритм управления, исходя из условий эксплуатации.

Уровни напряжения и тока контролируются и сравниваются схемами компараторов, и результаты сравнения определяют максимальную выходную мощность.

Схемное решение в конструктивном виде для контроллеров заряда на основе технологий MPPT. Здесь уже упоминался более сложный алгоритм мониторинга и управления периферией

Основное отличие этого типа контроллера от ШИМ-устройств заключается в том, что они способны настроить солнечный модуль на максимальную мощность, независимо от погодных условий.

В схеме таких устройств реализовано несколько способов управления:

• возмущения и наблюдения;
• повысить проводимость;
• текущая развертка;
• постоянное напряжение.

И в последнем сегменте общего действия также используется алгоритм для сравнения всех этих методов.

Функции контроллера

Основным компонентом остается чип, следящий за работой устройства, отвечающий за процесс зарядки аккумулятора. Основная функция заключается в следующем:

если заряд достигает максимального значения, устройство автоматически ограничивает подачу питания, отдавая ему необходимое количество энергии;

если батарея разряжена, контроллер автоматически ограничивает все входящие нагрузки.

Функции этого устройства можно разделить на несколько пунктов:

зарядка батареи;

автоматическая регулировка процесса включения и выключения аккумулятора в режиме зарядки/разрядки аккумулятора;

автоматическое подключение фотоэлементов для зарядки;

Контроллер играет важную роль, его функции позволяют значительно увеличить срок службы батареи, вырабатывающей энергию от солнечных батарей.

Если светит солнце, устройство находится в «спящем режиме». С появлением первых лучей он продолжает оставаться неподвижным. Только по достижении заряда 10В контроллер включается автоматически. Напряжение, достигнув этого показателя, после включения начинает передавать электрический ток на аккумулятор до тех пор, пока уровень заряда не достигнет значения 14В. После достижения этой отметки в схеме работы происходят изменения, которые прекращают подачу электроэнергии для зарядки аккумулятора. После разрядки схема переходит в рабочий режим в течение трех секунд.

Параметры контроллера

Важным фактором, который необходимо учитывать при планировании строительства системы солнечных батарей, является показатель общей мощности. Это означает, что мощность панелей не должна быть выше значения, определяемого путем умножения коэффициента напряжения системы на величину входного тока. Здесь необходимо помнить, что контроллер солнечной панели нужно подбирать с учетом данных полностью разряженной батареи. Не менее важно учитывать случаи повышенной солнечной энергии и включать в расчеты запас по напряжению не менее 20 процентов.

Основные типы

Контроллеры используются для обеспечения надежной защиты солнечных панелей от перезарядки. Сегодня эти устройства выпускаются нескольких типов.

1. Устройства «Вкл-Выкл». Они просты и обходятся пользователям относительно недорого. Основная задача, которую выполняют такие устройства, — автоматическое отключение питания и защита аккумулятора от перегрева при его полной зарядке.
2. ШИМ-контроллеры. Эти устройства представляют собой более совершенные модели типа «On-Off». Модернизация заключается в использовании более современной функции ШИМ, дающей возможность при достижении максимального напряжения не отключать питание полностью, а только уменьшать мощность. Это позволило добиться 100% заряда аккумулятора. Однако его отличает упрощенный подход к процессу управления. Перед покупкой контроллера заряда аккумулятора пользователь должен решить, каким должен быть оптимальный показатель тока, а также убедиться, что устройство имеет определенный запас.
3. Блок MPRT на сегодняшний день является самым совершенным. Его работа основана на определении точного значения максимального напряжения для конкретной модели аккумулятора. Он обеспечивает непрерывный контроль тока и напряжения в системе. Получая данные и обрабатывая их, устройство поддерживает постоянные значения, оптимальные для создания максимальной мощности системы. КПД такого устройства в среднем на 20-30 процентов выше по сравнению с другими моделями.

Способы подключения

Для каждого конкретного устройства важно подобрать контроллер, производительность которого рассчитана на работу с самыми разными устройствами. Перед подключением устройства важно определиться с местом установки. Здесь действуют следующие правила:

помещение должно быть сухим и хорошо проветриваемым, с низким уровнем влажности;

запрещается размещать устройство в непосредственной близости от легковоспламеняющихся предметов, материалов;

устройство должно быть защищено от прямых солнечных лучей и атмосферных осадков.

Подключения моделей PWM

Для установки ШИМ-регулятора любого типа важно соблюдать определенную последовательность:

• подключение периферийных устройств осуществляется в строгом соответствии с обозначениями, используемыми производителем для клемм;
• при подключении проводов аккумулятора к клеммам контроллера также соблюдается полярность;
• включается защитный предохранитель, установленный в месте контакта плюсового провода;
• проводники, выходящие из солнечной батареи, монтируются на контакторы устройства с соблюдением полярности;
• подключается контрольная лампа, напряжение которой 12-24В.

Эта последовательность не должна нарушаться.

Можно ли использовать солнечные панели без установки контроллера

Основной функцией этого устройства является контроль уровня заряда, аккумулирующего энергию от солнечных батарей. Если устройство контроля заряда аккумулятора не установлено, пользователь не сможет контролировать этот процесс, который будет продолжаться без остановки, пока электролит не закипит. Поэтому без него невозможно обойтись.

Однако солнечный контроллер можно заменить таким устройством, как вольтметр. Пользователь сможет после обнаружения максимальных значений напряжения и заряда аккумулятора самостоятельно контролировать процесс, выключив устройство. По сравнению с использованием контроллеров этот способ нецелесообразен, так как за работой системы необходимо постоянно следить, и на автоматическое управление рассчитывать не приходится.

Советы профессионала

С вопросом, какой контроллер выбрать, сталкиваются многие пользователи, выбирающие альтернативные источники энергии. Сегодня на рынке представлены панели с номинальным коэффициентом напряжения 12 или 24 вольта. Такие индикаторы позволяют заряжать аккумуляторы без дополнительного преобразования напряжения. Аккумуляторы, которые служат намного дольше, чем солнечные панели, также имеют номинальное напряжение 12-24В. При выборе устройства, в зависимости от типа используемого аккумулятора, важно учитывать, что в аккумуляторах используются разные программы зарядки, которые связаны с химическим составом.