Aquí esbrinarà:
- Quan necessiteu un controlador
- Funcions del controlador solar
- Com funciona el controlador de càrrega de la bateria
- Característiques del dispositiu
- Tipus
- Opcions de selecció
- Maneres de connectar els controladors
- Controlador casolà: característiques, accessoris
- Com puc substituir alguns components
- Principi de funcionament
El controlador de càrrega de la bateria solar és un element obligatori del sistema d’energia dels panells solars, excepte les bateries i els mateixos panells. De què és responsable i com fer-ho tu mateix?
Quan necessiteu un controlador
L’energia solar encara es limita (a nivell domèstic) a la creació de plaques fotovoltaiques de potència relativament baixa. Però, independentment del disseny del convertidor fotoelèctric de corrent solar a corrent, aquest dispositiu està equipat amb un mòdul anomenat controlador de càrrega de bateria solar.
De fet, la configuració de la fotosíntesi de la llum solar inclou una bateria recarregable que emmagatzema l’energia rebuda del panell solar. És aquesta font d’energia secundària la que dóna servei principalment al controlador.
A continuació, entendrem el dispositiu i els principis de funcionament d’aquest dispositiu i també parlarem de com connectar-lo.
Amb la càrrega màxima de la bateria, el controlador regularà el subministrament actual de la mateixa, reduint-la a la quantitat necessària de compensació per a l’autodescàrrega del dispositiu. Si la bateria està completament descarregada, el controlador desconnectarà qualsevol càrrega entrant al dispositiu.
La necessitat d’aquest dispositiu es pot reduir als punts següents:
- Càrrega de bateries en diverses etapes;
- Ajust de l’encesa / apagada de la bateria en carregar / descarregar el dispositiu;
- Connexió de la bateria a la màxima càrrega;
- Connexió de càrrega des de les fotocèl·lules en mode automàtic.
El controlador de càrrega de la bateria per a dispositius solars és important perquè la realització de totes les seves funcions en bon estat augmenta considerablement la vida útil de la bateria incorporada.
Per a què serveixen els controladors de càrrega de la bateria?
Si la bateria està connectada directament als terminals dels panells solars, es carregarà contínuament. En última instància, una bateria completament carregada continuarà rebent corrent, provocant un augment de la tensió de diversos volts. Com a resultat, la bateria es recarrega, la temperatura de l’electròlit augmenta i aquesta temperatura assoleix valors que l’electròlit bull, hi ha un alliberament fort de vapors de les llaunes de la bateria. Com a resultat, l’electròlit es pot evaporar completament i les llaunes s’assequen. Naturalment, això no afegeix "salut" a la bateria i redueix dràsticament el recurs del seu rendiment.
Controlador del sistema de càrrega de la bateria solar
Aquí, per evitar aquests fenòmens, per optimitzar els processos de càrrega / descàrrega, es necessiten controladors.
Funcions del controlador solar
El mòdul electrònic, anomenat controlador de bateria solar, està dissenyat per realitzar diverses funcions de control durant el procés de càrrega / descàrrega de la bateria solar.
Això sembla un dels molts models existents de controladors de càrrega per a plaques solars. Aquest mòdul pertany al desenvolupament del tipus PWM
Quan la llum del sol cau sobre la superfície d’un panell solar instal·lat, per exemple, al terrat d’una casa, les fotocèl·lules del dispositiu converteixen aquesta llum en un corrent elèctric.
De fet, l’energia resultant es podria alimentar directament a la bateria d’emmagatzematge.No obstant això, el procés de càrrega / descàrrega de la bateria té les seves pròpies subtileses (certs nivells de corrents i tensions). Si descuideu aquestes subtileses, la bateria simplement fallarà en un curt període de temps.
Per no tenir conseqüències tan tristes, es dissenya un mòdul anomenat controlador de càrrega per a una bateria solar.
A més de controlar el nivell de càrrega de la bateria, el mòdul també controla el consum d’energia. Depenent del grau de descàrrega, el circuit del controlador de càrrega de la bateria de la bateria solar regula i estableix el nivell de corrent necessari per a la càrrega inicial i posterior.
En funció de la capacitat del controlador de càrrega de la bateria solar, els dissenys d’aquests dispositius poden tenir configuracions molt diferents.
En general, en termes senzills, el mòdul proporciona una vida útil despreocupada a la bateria, que periòdicament s’acumula i allibera energia als dispositius dels consumidors.
Per què el control de càrrega i com funciona un controlador de càrrega solar?
Principals motius:
- Permetrà que la bateria funcioni més temps. La sobrecàrrega pot provocar una explosió.
- Cada bateria funciona a una tensió específica. El controlador us permet seleccionar la U desitjada.
A més, el controlador de càrrega desconnecta la bateria dels dispositius de consum si és molt baixa. A més, desconnecta la bateria de la cèl·lula solar si està completament carregada.
Així, es produeix una assegurança i el funcionament del sistema es fa més segur.
El principi de funcionament és extremadament senzill. El dispositiu ajuda a mantenir l’equilibri i no permet que el voltatge caigui ni pugi massa.
Tipus de controladors per a la càrrega de bateries solars
- Casolà.
- MRRT.
- Encès / De.
- Híbrids.
- Tipus de PWM.
A continuació es descriuen breument aquestes opcions per a dispositius de liti i altres bateries
Controladors de bricolatge
Quan tingueu experiència i habilitats en electrònica, aquest dispositiu es pot fabricar de forma independent. Però és poc probable que un dispositiu d’aquest tipus tingui una alta eficiència. És probable que un dispositiu casolà sigui adequat si la vostra estació té poca potència.
Per construir aquest dispositiu de càrrega, haureu de trobar el seu circuit. Però tingueu en compte que el marge d’error ha de ser 0,1.
Aquí teniu un esquema senzill.
MRRT
Capaç de rastrejar el límit màxim de potència de càrrega Dins del programari hi ha un algorisme que permet controlar els nivells de tensió i corrent. Es troba un cert equilibri en què tota la instal·lació funcionarà amb la màxima eficiència.
El dispositiu mppt es considera un dels millors i més avançats actualment. A diferència de PMW, augmenta l’eficiència del sistema un 35%. Aquest dispositiu és adequat quan es tenen molts panells solars.
Tipus d’instrument ON / OF
És el més simple a la venda. No té tantes funcions com les altres. El dispositiu apaga la recàrrega de la bateria tan aviat com el voltatge puja al màxim.
Malauradament, aquest tipus de controlador de càrrega solar no pot carregar fins al 100%. Tan bon punt el corrent salta al màxim, es produeix una aturada. Com a resultat, una càrrega incompleta redueix la seva vida útil.
Híbrids
Les dades s’apliquen a l’instrument quan hi ha dos tipus de fonts d’energia, per exemple, el sol i el vent. El seu disseny es basa en PWM i MPRT. La seva principal diferència respecte a dispositius similars són les característiques del corrent i del voltatge.
El seu propòsit: igualar la càrrega que va a la bateria. Això es deu al flux desigual de corrent del vent dels generadors. Per això, la vida de l’emmagatzematge d’energia es pot reduir significativament.
PWM o PWM
El treball es basa en la modulació de l'amplada del pols del corrent. Resol el problema de la càrrega incompleta. Baixa el corrent i, per tant, fa que la recàrrega arribi fins al 100%.
Com a resultat de l'operació de pwm, no hi ha un sobreescalfament de la bateria.Com a resultat, aquesta unitat de control solar es considera molt eficient.
Com funciona el controlador de càrrega de la bateria
En absència de llum solar a les fotocèl·lules de l'estructura, es troba en mode de repòs. Després que els raigs apareguin als elements, el controlador continua en mode de suspensió. S’encén només si l’energia emmagatzemada pel sol arriba a 10 volts en equivalent elèctric.
Tan bon punt la tensió arriba a aquest indicador, el dispositiu s'encendrà i, a través del díode Schottky, començarà a subministrar corrent a la bateria. El procés de càrrega de la bateria en aquest mode continuarà fins que la tensió rebuda pel controlador arribi a 14 V. Si això passa, es produiran alguns canvis al circuit del controlador per una bateria solar de 35 watts o qualsevol altra. L’amplificador obrirà accés al MOSFET i els altres dos, més febles, es tancaran.
Això deixarà de carregar la bateria. Tan bon punt caigui el voltatge, el circuit tornarà a la seva posició original i la càrrega continuarà. El temps assignat per a aquesta operació al controlador és d’uns 3 segons.
Algunes característiques dels controladors de càrrega solar
En conclusió, he de dir algunes funcions més dels controladors de càrrega. En els sistemes moderns, tenen una sèrie de proteccions per millorar la fiabilitat operativa. En aquests dispositius es poden implementar els següents tipus de protecció:
- Contra una connexió de polaritat incorrecta;
- Des de curtcircuits a la càrrega i a l’entrada;
- Del llamp;
- Sobrecalentament;
- De sobretensions d’entrada;
- Des de la descàrrega de la bateria a la nit.
A més, s’hi instal·len tot tipus de fusibles electrònics. Per facilitar el funcionament dels sistemes solars, els controladors de càrrega tenen pantalles d'informació. Mostren informació sobre l’estat de la bateria i del sistema en general. Pot haver-hi dades com:
- Estat de càrrega, tensió de la bateria;
- Corrent emès per fotocèl·lules;
- Càrrega de la bateria i corrent de càrrega;
- Ampere-hores emmagatzemades i donades.
La pantalla també pot mostrar un missatge sobre una càrrega baixa, un avís sobre una fallada de corrent a la càrrega.
Alguns models de controladors solars tenen temporitzadors per activar el mode nocturn. Hi ha dispositius sofisticats que controlen el funcionament de dues bateries independents. Solen tenir el prefix Duo als seus noms. També cal destacar els models capaços d’abocar l’excés d’energia sobre els elements calefactors.
Els models amb una interfície per connectar-se a un ordinador són interessants. D’aquesta manera, és possible ampliar significativament la funcionalitat de supervisió i control del sistema solar. Si l’article us resultava útil, escriviu l’enllaç a les xarxes socials. Això ajudarà al desenvolupament del lloc. Vota a l'enquesta següent i valora el material. Deixeu correccions i addicions a l'article als comentaris.
Característiques del dispositiu
Baix consum d'energia quan està inactiu. El circuit va ser dissenyat per a bateries de plom àcid petites i mitjanes i consumeix un baix corrent (5 mA) quan està inactiu. Això amplia la vida de la bateria.
Components fàcilment disponibles. El dispositiu utilitza components convencionals (no SMD) que es poden trobar fàcilment a les botigues. No cal que parpellegeu res, l’únic que necessiteu és un voltímetre i una font d’alimentació ajustable per sintonitzar el circuit.
L'última versió del dispositiu. Aquesta és la tercera versió del dispositiu, de manera que la majoria dels errors i deficiències que hi havia a les versions anteriors del carregador s’han corregit.
Regulació de la tensió. El dispositiu utilitza un regulador de tensió paral·lel perquè la tensió de la bateria no excedeixi la norma, normalment de 13,8 volts.
Protecció contra baixa tensió. La majoria dels carregadors solars utilitzen un díode Schottky per protegir-se de les fuites de corrent de la bateria al panell solar.S'utilitza un regulador de voltatge de derivació quan la bateria està completament carregada. Un dels problemes d’aquest enfocament són les pèrdues de díodes i, en conseqüència, el seu escalfament. Per exemple, un panell solar de 100 watts, 12V, subministra 8A a la bateria, la caiguda de tensió del díode Schottky serà de 0,4V, és a dir, la potència dissipada és d’uns 3,2 watts. Es tracta, en primer lloc, de pèrdues i, en segon lloc, el díode necessitarà un radiador per eliminar la calor. El problema és que no funcionarà per reduir la caiguda de tensió, diversos díodes connectats en paral·lel reduiran el corrent, però la caiguda de tensió seguirà sent la mateixa. Al diagrama següent, en lloc dels díodes convencionals, s’utilitzen mosquetes, per tant, només es perd energia per resistència activa (pèrdues resistives).
Per comparar-ho, en un panell de 100 W quan s’utilitzen mosfets IRFZ48 (KP741A), la pèrdua d’energia és de només 0,5 W (a Q2). Això significa menys calor i més energia per a les bateries. Un altre punt important és que els mosquetes tenen un coeficient de temperatura positiu i es poden connectar en paral·lel per reduir la resistència.
El diagrama anterior utilitza un parell de solucions no estàndard.
Carregant. No s’utilitza cap díode entre el panell solar i la càrrega, en canvi hi ha un mosfet Q2. Un díode al mosfet permet que el corrent flueixi des del tauler fins a la càrrega. Si apareix una tensió significativa a Q2, aleshores s’obre el transistor Q3, es carrega el condensador C4, cosa que obliga l’ampli operatiu U2c i U3b a obrir el mosfet de Q2. Ara, la caiguda de tensió es calcula segons la llei d'Ohm, és a dir, I * R, i és molt menys que si hi hagués un díode. El condensador C4 es descarrega periòdicament a través de la resistència R7 i es tanca Q2. Si des del tauler flueix un corrent, llavors el CEM d’autoinducció de l’inductor L1 obliga immediatament Q3 a obrir-se. Això passa molt sovint (moltes vegades per segon). En el cas que el corrent vagi al panell solar, Q2 es tanca, però Q3 no s’obre, perquè el díode D2 limita la CEM d’autoinducció del sufocador L1. El díode D2 es pot classificar per a corrent 1A, però durant les proves va resultar que poques vegades es produeix aquest corrent.
El retallador VR1 estableix la tensió màxima. Quan la tensió supera els 13,8 V, l'amplificador operacional U2d obre el mosfet de Q1 i la sortida del panell queda "curtcircuitada" a terra. A més, l'opamp U3b apaga Q2 i així successivament. el tauler està desconnectat de la càrrega. Això és necessari perquè Q1, a més del panell solar, "fa curtcircuitar" la càrrega i la bateria.
Gestió de mosfets de canal N. Els mosfets Q2 i Q4 requereixen més tensió per accionar del que s’utilitza al circuit. Per fer-ho, l’amplificador opcional U2 amb un fleix de díodes i condensadors crea un voltatge VH augmentat. Aquesta tensió s’utilitza per alimentar U3, la sortida del qual serà de sobretensió. Un munt d’U2b i D10 garanteixen l’estabilitat del voltatge de sortida a 24 volts. Amb aquesta tensió, hi haurà una tensió d'almenys 10V a través de la font de la porta del transistor, de manera que la generació de calor serà petita. Normalment, els mosfets de canal N tenen una impedància molt inferior als de canal P, per això s’utilitzaven en aquest circuit.
Protecció contra baixa tensió. Els Mosfet Q4, U3a opamp amb fleixos externs de resistències i condensadors, estan dissenyats per a la protecció de baixa tensió. Aquí Q4 s'utilitza no estàndard. El díode Mosfet proporciona un flux constant de corrent a la bateria. Quan el voltatge és superior al mínim especificat, el mosfet està obert, cosa que permet una petita caiguda de tensió en carregar la bateria, però el que és més important, permet que el corrent de la bateria flueixi cap a la càrrega si la cèl·lula solar no pot proporcionar una potència de sortida suficient. Un fusible protegeix contra els curtcircuits a la part de càrrega.
A continuació es mostren imatges de la disposició dels elements i les plaques de circuits impresos.
Configuració del dispositiu. Durant l'ús normal del dispositiu, no s'ha d'inserir el pont J1. El LED D11 s’utilitza per configurar. Per configurar el dispositiu, connecteu una font d'alimentació ajustable als terminals de "càrrega".
Configuració de protecció de baixa tensió Inseriu el pont J1. A la font d'alimentació, configureu el voltatge de sortida a 10,5 V. Gireu la retalladora VR2 en sentit antihorari fins que s’encengui el LED D11. Gireu VR2 lleugerament en sentit horari fins que el LED s’apagui. Traieu el pont J1.
Configuració del voltatge màxim A la font d'alimentació, configureu el voltatge de sortida a 13,8V. Gireu la retalladora VR1 en sentit horari fins que el LED D9 s'apagui. Gireu VR1 lentament en sentit antihorari fins que s’encengui el LED D9.
El controlador està configurat. No oblideu treure el pont J1.
Si la capacitat de tot el sistema és petita, es poden substituir els mosfets per IRFZ34 més barat. I si el sistema és més potent, els mosfets es poden substituir per IRFZ48 més potent.
Controlador de panells solars casolans
- a casa
- > La meva petita experiència
El controlador és molt senzill i consta de només quatre parts.
Es tracta d’un potent transistor (estic fent servir un corrent de suport IRFZ44N de fins a 49Amps).
Regulador de relés automotriu amb control més (VAZ "classic").
Resistència 120kOhm.
El díode és més potent per contenir el corrent que desprèn el panell solar (per exemple, des d’un pont de díodes del cotxe).
El principi de funcionament també és molt senzill. Escric per a persones que no entenen gens l’electrònica, ja que jo mateix no hi entenc res.
El regulador del relé està connectat a la bateria, menys a la base d'alumini (31k), més a (15k), des del contacte (68k) el cable es connecta a través d'una resistència a la porta del transistor. El transistor té tres potes, la primera és la porta, la segona és el desguàs, la tercera és la font. El menys del panell solar està connectat a la font i el plus a la bateria, des del desguàs del transistor menys el panell solar va a la bateria.
Quan el regulador del relé està connectat i funciona, el senyal positiu de (68k) desbloqueja la porta i el corrent del panell solar flueix a través de la font de drenatge cap a la bateria i, quan el voltatge de la bateria supera els 14 volts, el relé -El regulador apaga el plus i la porta del transistor es descarrega a través de la resistència que tanca menys, trencant així el contacte menys del panell solar i s'apaga. I quan la tensió baixa una mica, el regulador del relé tornarà a donar un plus a la porta, el transistor s’obrirà i de nou el corrent del panell fluirà cap a la bateria. El díode del fil positiu del SB és necessari perquè la bateria no es descarregui a la nit, ja que sense llum el propi panell solar consumeix electricitat.
A continuació es mostra una il·lustració visual de la connexió dels elements del controlador.
No sóc bo en electrònica i potser hi ha alguns defectes en el meu circuit, però funciona sense cap configuració i funciona de seguida, i fa el que fan els controladors de fàbrica de plaques solars i el preu de cost és de només uns 200 rubles i una hora de feina.
A continuació es mostra una foto incomprensible d’aquest controlador, de la mateixa manera, tots els detalls del controlador estan fixats a la caixa de la caixa. El transistor s’escalfa una mica i el vaig fixar a un petit ventilador. Paral·lelament a la resistència, he posat un petit LED, que mostra el funcionament del controlador. Quan l’SB està encès, quan no, significa que la bateria està carregada i, quan la bateria parpelleja ràpidament, la bateria està gairebé carregada i només es recarrega.
Aquest controlador fa més de sis mesos que funciona i durant aquest temps no hi ha problemes, ho he connectat tot, ara no segueixo la bateria, tot funciona per si sol. Aquest és el meu segon controlador, el primer que vaig muntar per a generadors eòlics com a regulador de llast. Vegeu-ne en articles anteriors a la secció Els meus productes casolans.
Atenció: el controlador no està completament operatiu. Després d'un temps de treball, va quedar clar que el transistor d'aquest circuit no es tanca completament i que el corrent continua fluint a la bateria de totes maneres, fins i tot quan es superen els 14 volts
Em disculpo pel circuit inoperatiu, jo mateix el vaig fer servir durant molt de temps i vaig pensar que tot funcionava, però resulta que no, i fins i tot després d’una càrrega completa, el corrent continua fluint a la bateria. El transistor es tanca només a mig camí quan arriba als 14 volts. Encara no eliminaré el circuit, a mesura que aparegui el temps i el desig, acabaré aquest controlador i distribuiré el circuit de treball.
I ara tinc un regulador de llast com a controlador, que funciona perfectament durant molt de temps. Tan bon punt la tensió supera els 14 volts, el transistor s’obre i encén la bombeta, que crema tota l’excés d’energia. Al mateix temps, ara hi ha dos panells solars i un aerogenerador en aquest llast.
Tipus
Activat / Desactivat
Aquest tipus de dispositiu es considera el més senzill i barat. La seva única i principal tasca és apagar el subministrament de càrrega a la bateria quan s’assoleix la tensió màxima per evitar el sobreescalfament.
No obstant això, aquest tipus té un cert desavantatge, que és un tancament massa aviat. Després d’arribar al màxim de corrent, cal mantenir el procés de càrrega durant un parell d’hores i aquest controlador l’apagarà immediatament.
Com a resultat, la càrrega de la bateria serà del 70% del màxim. Això afecta negativament la bateria.
PWM
Aquest tipus és una funció On / Off avançada. L'actualització és que té un sistema integrat de modulació d'ample de pols (PWM). Aquesta funció permetia al controlador, quan s’arribava a la tensió màxima, no apagar l’alimentació actual, sinó reduir-ne la força.
Per això, es va fer possible carregar el dispositiu gairebé completament.
MRRT
Aquest tipus es considera el més avançat actualment. L’essència del seu treball es basa en el fet que és capaç de determinar el valor exacte del voltatge màxim d’una bateria determinada. Supervisa contínuament el corrent i el voltatge del sistema. A causa de la recepció constant d’aquests paràmetres, el processador és capaç de mantenir els valors més òptims de corrent i tensió, cosa que permet crear la màxima potència.
Si comparem el controlador MPPT i PWN, l'eficiència del primer és més gran al voltant d'un 20-35%.
Tipus de controladors
Controladors On / Off
Aquests models són els més senzills de tota la classe de controladors de càrrega solar.
Controlador de càrrega On / Off per a sistemes solars
Els models On / Off estan dissenyats per aturar la càrrega de la bateria quan s’assoleix el límit de tensió superior. Això sol ser de 14,4 volts. Com a resultat, s’evita el sobreescalfament i la sobrecàrrega.
Els controladors On / Off no podran carregar completament la bateria. Al cap i a la fi, aquí l’aturada es produeix en el moment en què s’assoleix el corrent màxim. I el procés de càrrega a plena capacitat encara s’ha de mantenir durant diverses hores. El nivell de càrrega en el moment de l’aturada se situa al voltant del 70 per cent de la capacitat nominal. Naturalment, això afecta negativament l’estat de la bateria i en redueix la vida útil.
Controladors PWM
A la recerca d’una solució per a la càrrega incompleta de la bateria en un sistema amb dispositius On / Off, s’han desenvolupat unitats de control basades en el principi de modulació d’amplada d’impulsos (PWM) per a la corrent de càrrega. El punt d’operació d’aquest controlador és que redueix el corrent de càrrega quan s’arriba al límit de tensió. Amb aquest enfocament, la càrrega de la bateria arriba a gairebé el 100%. L’eficiència del procés s’incrementa fins a un 30 per cent.
Controlador de càrrega PWM
Hi ha models PWM que poden regular el corrent en funció de la temperatura de funcionament. Això té un bon efecte sobre l'estat de la bateria, la calefacció disminueix i la càrrega s'accepta millor. El procés es regula automàticament.
Els experts recomanen utilitzar controladors de càrrega PWM per a plaques solars en aquelles regions on hi hagi molta llum solar.Sovint es poden trobar en sistemes solars de baixa potència (menys de dos quilowatts). Com a norma, hi funcionen bateries recarregables de poca capacitat.
Reguladors tipus MPPT
Els controladors de càrrega MPPT actuals són els dispositius més avançats per regular el procés de càrrega d’una bateria d’emmagatzematge en sistemes solars. Aquests models augmenten l'eficiència de generar electricitat a partir dels mateixos panells solars. El principi de funcionament dels dispositius MPPT es basa en determinar el punt de valor màxim de potència.
Controlador de càrrega MPPT
El MPPT controla contínuament el corrent i el voltatge del sistema. A partir d’aquestes dades, el microprocessador calcula la proporció òptima de paràmetres per tal d’aconseguir la màxima potència de sortida. A l’hora d’ajustar el voltatge, es té en compte fins i tot l’etapa de càrrega. Els controladors solars MPPT fins i tot us permeten prendre molta tensió dels mòduls i convertir-la al màxim. L’òptim s’entén com el que garanteix la càrrega completa de la bateria.
Si avaluem el treball de MPPT en comparació amb PWM, l'eficiència del sistema solar augmentarà del 20 al 35 per cent. Els avantatges també inclouen la possibilitat de treballar amb l’ombra del panell solar fins a un 40%. A causa de la capacitat de mantenir un valor d'alta tensió a la sortida del controlador, es pot utilitzar un cablejat petit. També és possible col·locar plaques solars i la unitat a una distància més gran que en el cas de PWM.
Controladors de càrrega híbrids
En alguns països, per exemple, EUA, Alemanya, Suècia, Dinamarca, una part important de l’electricitat la generen els aerogeneradors. En alguns països petits, l’energia alternativa ocupa una gran part de les xarxes energètiques d’aquests estats. Com a part dels sistemes eòlics, també hi ha dispositius per controlar el procés de càrrega. Si la central elèctrica és una versió combinada d’un generador eòlic i de panells solars, s’utilitzen controladors híbrids.
Controlador híbrid
Aquests dispositius es poden construir amb un circuit MPPT o PWM. La principal diferència és que utilitzen diferents característiques de volt-amperi. Durant el funcionament, els generadors eòlics produeixen una producció d’electricitat molt desigual. El resultat és una càrrega desigual a les bateries i un funcionament estressant. La tasca del controlador híbrid és descarregar l’excés d’energia. Per a això, per regla general, s’utilitzen elements calefactors especials.
Controladors casolans
Les persones que entenen l’enginyeria elèctrica sovint construeixen ells mateixos controladors de càrrega per a aerogeneradors i panells solars. La funcionalitat d'aquests models sovint és inferior en termes d'eficiència i de característiques als dispositius de fàbrica. No obstant això, en instal·lacions petites, la potència d’un controlador casolà és suficient.
Controlador de càrrega solar casolà
Quan creeu un controlador de càrrega amb les vostres mans, recordeu que la potència total ha de complir les condicions següents: 1.2P ≤ I * U. I és el corrent de sortida del controlador, U és el voltatge quan es descarrega la bateria.
Hi ha força circuits de controladors casolans. Podeu cercar-los als fòrums rellevants de la xarxa. Aquí només s'ha de dir sobre alguns requisits generals per a aquest dispositiu:
- La tensió de càrrega ha de ser de 13,8 volts i varia segons el corrent nominal;
- La tensió amb què s'apaga la càrrega (11 volts). Aquest valor hauria de ser configurable;
- La tensió a la qual s’encén la càrrega és de 12,5 volts.
Per tant, si decidiu muntar un sistema solar amb les vostres mans, haureu de començar a fer un controlador de càrrega. No se’n pot prescindir quan s’utilitzen plaques solars i aerogeneradors.
Opcions de selecció
Només hi ha dos criteris de selecció:
- El primer i molt important punt és el voltatge d’entrada. El màxim d’aquest indicador hauria de ser superior al voltant d’un 20% de la tensió de circuit obert de la bateria solar.
- El segon criteri és el corrent nominal. Si se selecciona el tipus PWN, el corrent nominal ha de ser superior al corrent de curtcircuit de la bateria aproximadament un 10%. Si es tria MPPT, la seva principal característica és la potència. Aquest paràmetre ha de ser superior al voltatge de tot el sistema multiplicat pel corrent nominal del sistema. Per als càlculs, la tensió es pren amb les bateries descarregades.
Maneres de connectar els controladors
Tenint en compte el tema de les connexions, cal assenyalar-ho immediatament: per a la instal·lació de cada dispositiu individual, un tret característic és el treball amb una sèrie específica de panells solars.
Per exemple, si s’utilitza un controlador dissenyat per a una tensió d’entrada màxima de 100 volts, una sèrie de panells solars haurien de generar una tensió no superior a aquest valor.
Qualsevol planta d'energia solar funciona segons el principi d'equilibri entre les tensions de sortida i d'entrada de la primera etapa. El límit de tensió superior del controlador ha de coincidir amb el límit de tensió superior del tauler
Abans de connectar el dispositiu, cal determinar el lloc de la seva instal·lació física. Segons les normes, el lloc d’instal·lació s’ha de seleccionar en zones ben ventilades i seques. S'exclou la presència de materials inflamables a prop del dispositiu.
La presència de fonts de vibració, calor i humitat a l’entorn immediat del dispositiu és inacceptable. El lloc d’instal·lació ha d’estar protegit de la precipitació atmosfèrica i de la llum solar directa.
Tècnica de connexió del model PWM
Gairebé tots els fabricants de controladors PWM requereixen una seqüència exacta de dispositius de connexió.
La tècnica de connectar controladors PWM amb dispositius perifèrics no és particularment difícil. Cada placa està equipada amb terminals etiquetats. Aquí simplement heu de seguir la seqüència d'accions.
Els dispositius perifèrics s’han de connectar totalment d’acord amb les designacions dels terminals de contacte:
- Connecteu els cables de la bateria als terminals de la bateria del dispositiu d'acord amb la polaritat indicada.
- Enceneu el fusible de protecció directament al punt de contacte del cable positiu.
- Als contactes del controlador destinat al panell solar, fixeu els conductors que provenen dels panells solars dels panells. Observeu la polaritat.
- Connecteu un llum de prova de la tensió adequada (normalment 12 / 24V) als borns de càrrega del dispositiu.
No s'ha de violar la seqüència especificada. Per exemple, està estrictament prohibit connectar panells solars en primer lloc quan la bateria no està connectada. Amb aquestes accions, l'usuari corre el risc de "gravar" el dispositiu. Aquest material descriu amb més detall el diagrama de muntatge de les cèl·lules solars amb una bateria.
A més, per als controladors de la sèrie PWM, és inacceptable connectar un inversor de tensió als terminals de càrrega del controlador. L’inversor s’ha de connectar directament als terminals de la bateria.
Procediment de connexió de dispositius MPPT
Els requisits generals per a la instal·lació física d’aquest tipus d’aparells no difereixen dels sistemes anteriors. Però la configuració tecnològica sol ser una mica diferent, ja que els controladors MPPT sovint es consideren dispositius més potents.
Per als controladors dissenyats per a nivells de potència elevats, es recomana utilitzar cables de seccions transversals grans, equipats amb interruptors finals metàl·lics, a les connexions dels circuits de potència.
Per exemple, per als sistemes d'alta potència, aquests requisits es complementen amb el fet que els fabricants recomanen prendre un cable per a línies de connexió d'alimentació dissenyades per a una densitat de corrent d'almenys 4 A / mm2. És a dir, per exemple, per a un controlador amb una intensitat de 60 A, es necessita un cable per connectar-se a una bateria amb una secció transversal d'almenys 20 mm2.
Els cables de connexió han d’estar equipats amb orelles de coure, ben arrissades amb una eina especial. Els terminals negatius del panell solar i de la bateria han d’estar equipats amb adaptadors de fusibles i interruptors.
Aquest enfocament elimina les pèrdues d'energia i garanteix el funcionament segur de la instal·lació.
Esquema de blocs per connectar un potent controlador MPPT: 1 - panell solar; 2 - Controlador MPPT; 3 - bloc de terminals; 4.5 - fusibles; 6 - interruptor d'alimentació del controlador; 7.8 - autobús terrestre
Abans de connectar plaques solars al dispositiu, assegureu-vos que la tensió als terminals coincideixi o sigui inferior a la tensió que es pot aplicar a l'entrada del controlador.
Connexió de perifèrics al dispositiu MTTP:
- Col·loqueu els interruptors del tauler i de la bateria a la posició apagada.
- Traieu els fusibles de protecció de la bateria i del panell.
- Connecteu el cable dels terminals de la bateria als terminals del controlador de la bateria.
- Connecteu els cables del panell solar amb els terminals del controlador marcats amb el signe adequat.
- Connecteu un cable entre la terminal de terra i el bus de terra.
- Instal·leu el sensor de temperatura al controlador segons les instruccions.
Després d'aquests passos, és necessari inserir el fusible de la bateria que s'ha tret anteriorment al seu lloc i girar l'interruptor a la posició "encès". El senyal de detecció de la bateria apareixerà a la pantalla del controlador.
Després, després d'una breu pausa (1-2 minuts), substituïu el fusible del panell solar que heu tret anteriorment i gireu l'interruptor del panell a la posició "encès".
La pantalla de l’instrument mostrarà el valor de la tensió del panell solar. Aquest moment testimonia l’èxit de la posada en funcionament de la central solar.
Controlador casolà: característiques, accessoris
El dispositiu està dissenyat per funcionar només amb un panell solar, que genera una intensitat no superior a 4 A. La capacitat de la bateria, que carrega el controlador, és de 3.000 A * h.
Per fabricar el controlador, heu de preparar els elements següents:
- 2 microcircuits: LM385-2.5 i TLC271 (és un amplificador operacional);
- 3 condensadors: C1 i C2 són de baixa potència, tenen 100n; C3 té una capacitat de 1000 u, assignada a 16 V;
- 1 LED indicador (D1);
- 1 díode Schottky;
- 1 díode SB540. En lloc d'això, podeu utilitzar qualsevol díode, el més important és que pot suportar el corrent màxim de la bateria solar;
- 3 transistors: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
- 10 resistències (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 i R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Tots poden ser del 5%. Si voleu més precisió, podeu prendre resistències de l’1%.
Com puc substituir alguns components
Es pot substituir qualsevol d'aquests elements. Quan instal·leu altres circuits, heu de pensar en canviar la capacitat del condensador C2 i seleccionar el biaix del transistor Q3.
En lloc d'un transistor MOSFET, podeu instal·lar qualsevol altre. L'element ha de tenir una resistència de canal oberta baixa. És millor no substituir el díode Schottky. Podeu instal·lar un díode normal, però s’ha de col·locar correctament.
Les resistències R8, R10 són de 92 kOhm. Aquest valor no és estàndard. A causa d'això, és difícil trobar aquestes resistències. El seu reemplaçament complet pot ser de dues resistències de 82 i 10 kOhm. S’han d’incloure de manera seqüencial.
Si el controlador no s'utilitzarà en un entorn hostil, podeu instal·lar una resistència de tall. Permet controlar el voltatge. No funcionarà durant molt de temps en un entorn agressiu.
Si és necessari utilitzar un controlador per a panells més forts, cal substituir el transistor i el díode MOSFET per anàlegs més potents. No cal canviar la resta de components. No té sentit instal·lar un dissipador de calor per regular 4 A. En instal·lar el MOSFET en un dissipador de calor adequat, el dispositiu podrà funcionar amb un panell més eficient.
Principi de funcionament
En absència de corrent de la bateria solar, el controlador està en mode de suspensió. No utilitza cap llana de bateria. Després que els rajos del sol colpegin el panell, el corrent elèctric comença a fluir cap al controlador. Hauria d’encendre’s. No obstant això, el LED indicador juntament amb 2 transistors febles només s’encén quan la tensió arriba a 10 V.
Després d’arribar a aquest voltatge, el corrent passarà pel díode Schottky fins a la bateria. Si la tensió augmenta a 14 V, l’amplificador U1 començarà a funcionar, el qual engegarà el MOSFET. Com a resultat, el LED s’apagarà i es tancaran dos transistors de baixa potència. La bateria no es carregarà. En aquest moment, C2 es donarà d'alta. De mitjana, triga 3 segons. Després de la descàrrega del condensador C2, es superarà la histèresi d’U1, es tancarà el MOSFET i es començarà a carregar la bateria. La càrrega continuarà fins que el voltatge pugi al nivell de commutació.
La càrrega es produeix periòdicament. A més, la seva durada depèn de quina sigui la intensitat de càrrega de la bateria i de la potència dels dispositius connectats a ella. La càrrega continua fins que la tensió arriba a 14 V.
El circuit s’encén en molt poc temps. La seva inclusió es veu afectada pel temps de càrrega de C2 amb un corrent que limita el transistor Q3. El corrent no pot superar els 40 mA.
