Controlador de carga de batería solar MRPT o PWM: ¿cuál es mejor elegir?

Aquí descubrirás:

• Cuando necesitas un controlador
• Funciones del controlador solar
• Cómo funciona el controlador de carga de la batería
• Características del dispositivo
• Tipos
• Opciones de seleccion
• Formas de conectar controladores
• Controlador casero: características, accesorios.
• ¿Cómo puedo reemplazar algunos componentes?
• Principio de funcionamiento

El controlador de carga de la batería solar es un elemento obligatorio del sistema de energía en los paneles solares, a excepción de las baterías y los propios paneles. ¿De qué es responsable y cómo hacerlo tú mismo?

Cuando necesitas un controlador

La energía solar todavía está limitada (a nivel doméstico) a la creación de paneles fotovoltaicos de potencia relativamente baja. Pero independientemente del diseño del convertidor fotoeléctrico de energía solar a corriente, este dispositivo está equipado con un módulo llamado controlador de carga de batería solar.

De hecho, la configuración de la fotosíntesis de la luz solar incluye una batería recargable que almacena la energía recibida del panel solar. Es esta fuente de energía secundaria la que principalmente es atendida por el controlador.

A continuación, comprenderemos el dispositivo y los principios de funcionamiento de este dispositivo, y también hablaremos sobre cómo conectarlo.

Con la carga máxima de la batería, el controlador regulará el suministro de corriente, reduciéndolo a la cantidad requerida de compensación por la autodescarga del dispositivo. Si la batería está completamente descargada, el controlador desconectará cualquier carga entrante al dispositivo.

La necesidad de este dispositivo se puede reducir a los siguientes puntos:

1. Carga de batería en varias etapas;
2. Ajuste de encender / apagar la batería al cargar / descargar el dispositivo;
3. Conexión de la batería a carga máxima;
4. Conexión de carga desde fotocélulas en modo automático.

El controlador de carga de batería para dispositivos solares es importante porque realizar todas sus funciones en buenas condiciones aumenta en gran medida la vida útil de la batería incorporada.

¿Para qué sirven los controladores de carga de la batería?

Si la batería está conectada directamente a los terminales de los paneles solares, se cargará continuamente. En última instancia, una batería que ya está completamente cargada seguirá recibiendo corriente, lo que provocará un aumento de voltaje de varios voltios. Como resultado, la batería se recarga, la temperatura del electrolito aumenta y esta temperatura alcanza valores tales que el electrolito hierve, hay una fuerte liberación de vapores de las latas de la batería. Como consecuencia, puede producirse la evaporación completa del electrolito y el secado de las latas. Naturalmente, esto no añade "salud" a la batería y reduce drásticamente el recurso de su rendimiento.

Controlador en el sistema de carga de la batería solar

Aquí, para prevenir tales fenómenos, para optimizar los procesos de carga / descarga, se necesitan controladores.

Funciones del controlador solar

El módulo electrónico, llamado controlador de batería solar, está diseñado para realizar una variedad de funciones de monitoreo durante el proceso de carga / descarga de la batería solar.

Este parece uno de los muchos modelos existentes de controladores de carga para paneles solares. Este módulo pertenece al desarrollo del tipo PWM

Cuando la luz solar incide sobre la superficie de un panel solar instalado, por ejemplo, en el techo de una casa, las fotocélulas del dispositivo convierten esta luz en corriente eléctrica.

La energía resultante, de hecho, podría alimentarse directamente a la batería de almacenamiento.Sin embargo, el proceso de carga / descarga de la batería tiene sus propias sutilezas (ciertos niveles de corrientes y voltajes). Si descuida estas sutilezas, la batería simplemente fallará en un corto período de tiempo.

Para no tener consecuencias tan tristes, se diseña un módulo llamado controlador de carga para una batería solar.

Además de monitorear el nivel de carga de la batería, el módulo también monitorea el consumo de energía. Dependiendo del grado de descarga, el circuito controlador de carga de la batería de la batería solar regula y establece el nivel de corriente requerido para la carga inicial y posterior.

Dependiendo de la capacidad del controlador de carga de la batería solar, los diseños de estos dispositivos pueden tener configuraciones muy diferentes.

En general, en términos simples, el módulo proporciona una "vida" sin preocupaciones para la batería, que periódicamente acumula y libera energía a los dispositivos de consumo.

¿Por qué el control de carga y cómo funciona un controlador de carga solar?

Razones principales:

1. ¡Permitirá que la batería funcione por más tiempo! La sobrecarga puede provocar una explosión.
2. Cada batería funciona con un voltaje específico. El controlador le permite seleccionar la U deseada.

Además, el controlador de carga desconecta la batería de los dispositivos de consumo si es muy baja. Además, desconecta la batería de la celda solar si está completamente cargada.

Por lo tanto, se produce un seguro y el funcionamiento del sistema se vuelve más seguro.

El principio de funcionamiento es extremadamente sencillo. El dispositivo ayuda a mantener el equilibrio y no permite que el voltaje suba o baje demasiado.

Tipos de controladores para la carga de baterías solares

1. Hecho en casa.
2. MRRT.
3. Activado / desactivado.
4. Híbridos.
5. Tipos de PWM.

A continuación, describimos brevemente estas opciones para dispositivos de litio y otras baterías.

Controladores de bricolaje

Cuando tenga experiencia y habilidades en electrónica, este dispositivo se puede fabricar de forma independiente. Pero es poco probable que un dispositivo de este tipo tenga una alta eficiencia. Lo más probable es que un dispositivo hecho en casa sea adecuado si su estación tiene poca potencia.

Para construir este dispositivo de carga, tendrá que encontrar su circuito. Pero tenga en cuenta que el margen de error debe ser de 0,1.

A continuación se muestra un diagrama sencillo.

MRRT

Capaz de rastrear el límite de potencia de carga más alto. Dentro del software hay un algoritmo que le permite monitorear los niveles de voltaje y corriente. Encuentra un cierto equilibrio en el que toda la instalación funcionará con la máxima eficiencia.

El dispositivo mppt se considera uno de los mejores y más avanzados de la actualidad. A diferencia de PMW, aumenta la eficiencia del sistema en un 35%. Un dispositivo de este tipo es adecuado cuando tiene muchos paneles solares.

Tipo de instrumento ENCENDIDO / APAGADO

Es el más sencillo a la venta. No tiene tantas funciones como las demás. El dispositivo se apaga recargando la batería en cuanto la tensión sube al máximo.

Desafortunadamente, este tipo de controlador de carga solar no puede cargar hasta el 100%. Tan pronto como la corriente salta al máximo, se produce un apagado. Como resultado, una carga incompleta reduce su vida útil.

Híbridos

Los datos se aplican al dispositivo cuando hay dos tipos de fuentes de energía, por ejemplo, el sol y el viento. Su diseño se basa en PWM y MPRT. Su principal diferencia con dispositivos similares son las características de la corriente y el voltaje.

Su propósito: igualar la carga que va a la batería. Esto se debe al flujo desigual de corriente del viento de los generadores. Debido a esto, la vida útil del almacenamiento de energía se puede reducir significativamente.

PWM o PWM

El trabajo se basa en la modulación por ancho de pulso de la corriente. Resuelve el problema de la carga incompleta. Reduce la corriente y, por lo tanto, aumenta la recarga al 100%.

Como resultado del funcionamiento de pwm, no hay sobrecalentamiento de la batería.Como resultado, esta unidad de control solar se considera muy eficiente.

Cómo funciona el controlador de carga de la batería

En ausencia de luz solar en las fotocélulas de la estructura, se encuentra en modo de reposo. Después de que los rayos aparezcan en los elementos, el controlador todavía está en modo de suspensión. Se enciende solo si la energía almacenada del sol alcanza los 10 voltios en equivalente eléctrico.

Tan pronto como el voltaje alcanza esta cifra, el dispositivo se enciende y comienza a suministrar corriente a la batería a través del diodo Schottky. El proceso de carga de la batería en este modo continuará hasta que el voltaje recibido por el controlador alcance los 14 V. Si esto sucede, se producirán algunos cambios en el circuito del controlador para una batería solar de 35 vatios o cualquier otro. El amplificador abrirá el acceso al MOSFET y los otros dos, los más débiles, se cerrarán.

Esto dejará de cargar la batería. Tan pronto como caiga el voltaje, el circuito volverá a su posición original y la carga continuará. El tiempo asignado para esta operación al controlador es de aproximadamente 3 segundos.

Algunas características de los controladores de carga solar

En conclusión, debo mencionar algunas características más de los controladores de carga. En los sistemas modernos, tienen una serie de protecciones para mejorar la confiabilidad operativa. En tales dispositivos, se pueden implementar los siguientes tipos de protección:

• Contra conexión de polaridad incorrecta;
• De cortocircuitos en la carga y en la entrada;
• Del rayo;
• Calentamiento excesivo;
• De sobretensiones de entrada;
• Desde la descarga de la batería por la noche.

Además, en ellos se instalan todo tipo de fusibles electrónicos. Para facilitar el funcionamiento de los sistemas solares, los controladores de carga tienen pantallas de información. Muestran información sobre el estado de la batería y el sistema en su conjunto. Puede haber datos como:

• Estado de carga, voltaje de la batería;
• Corriente emitida por fotocélulas;
• Carga de la batería y corriente de carga;
• Amperios-hora almacenados y donados.

La pantalla también puede mostrar un mensaje sobre una carga baja, una advertencia sobre un corte de energía en la carga.

Algunos modelos de controladores solares tienen temporizadores para activar el modo nocturno. Existen sofisticados dispositivos que controlan el funcionamiento de dos baterías independientes. Suelen tener el prefijo Duo en su nombre. También vale la pena señalar los modelos que pueden descargar el exceso de energía en los elementos calefactores.

Los modelos con una interfaz para conectarse a una computadora son interesantes. De esta manera, es posible expandir significativamente la funcionalidad de monitoreo y control del sistema solar. Si el artículo le resultó útil, difunda el enlace en las redes sociales. Esto ayudará al desarrollo del sitio. ¡Vote en la encuesta a continuación y califique el material! Deje correcciones y adiciones al artículo en los comentarios.

Características del dispositivo

Bajo consumo de energía cuando está inactivo. El circuito fue diseñado para baterías de plomo-ácido de tamaño pequeño a mediano y consume poca corriente (5 mA) cuando está inactivo. Esto prolonga la vida útil de la batería.

Componentes fácilmente disponibles. El dispositivo utiliza componentes convencionales (no SMD) que se pueden encontrar fácilmente en las tiendas. No es necesario flashear nada, lo único que necesita es un voltímetro y una fuente de alimentación ajustable para sintonizar el circuito.

La última versión del dispositivo. Esta es la tercera versión del dispositivo, por lo que se han corregido la mayoría de los errores y deficiencias que estaban presentes en las versiones anteriores del cargador.

Regulacion de voltaje. El dispositivo utiliza un regulador de voltaje paralelo para que el voltaje de la batería no exceda la norma, generalmente 13,8 voltios.

Protección de subtensión. La mayoría de los cargadores solares utilizan un diodo Schottky para proteger contra la fuga de la batería al panel solar.Se utiliza un regulador de voltaje en derivación cuando la batería está completamente cargada. Uno de los problemas con este enfoque son las pérdidas de diodos y, como consecuencia, su calentamiento. Por ejemplo, un panel solar de 100 vatios, 12 V, suministra 8 A a la batería, la caída de voltaje en el diodo Schottky será de 0,4 V, es decir, la disipación de energía es de aproximadamente 3,2 vatios. Esto es, en primer lugar, pérdidas y, en segundo lugar, el diodo necesitará un radiador para eliminar el calor. El problema es que no funcionará para reducir la caída de tensión, varios diodos conectados en paralelo reducirán la corriente, pero la caída de tensión seguirá siendo así. En el diagrama a continuación, en lugar de diodos convencionales, se utilizan mosfets, por lo tanto, la potencia se pierde solo por resistencia activa (pérdidas resistivas).

A modo de comparación, en un panel de 100 W cuando se utilizan mosfets IRFZ48 (KP741A), la pérdida de potencia es de solo 0,5 W (en Q2). Esto significa menos calor y más energía para las baterías. Otro punto importante es que los mosfets tienen un coeficiente de temperatura positivo y se pueden conectar en paralelo para reducir la resistencia.

El diagrama anterior utiliza un par de soluciones no estándar.

Cargando. No se utiliza ningún diodo entre el panel solar y la carga, en su lugar hay un mosfet Q2. Un diodo en el mosfet permite que la corriente fluya desde el panel a la carga. Si aparece un voltaje significativo en Q2, entonces el transistor Q3 se abre, el condensador C4 se carga, lo que obliga al amplificador operacional U2c y U3b a abrir el mosfet de Q2. Ahora, la caída de voltaje se calcula de acuerdo con la ley de Ohm, es decir, I * R, y es mucho menor que si hubiera un diodo allí. El condensador C4 se descarga periódicamente a través de la resistencia R7 y Q2 se cierra. Si fluye una corriente desde el panel, entonces la EMF de autoinducción del inductor L1 fuerza inmediatamente a Q3 a abrirse. Esto sucede muy a menudo (muchas veces por segundo). En el caso de que la corriente vaya al panel solar, Q2 se cierra, pero Q3 no se abre, porque El diodo D2 limita la EMF de autoinducción del estrangulador L1. El diodo D2 se puede clasificar para una corriente de 1A, pero durante las pruebas resultó que esa corriente rara vez ocurre.

El trimmer VR1 establece el voltaje máximo. Cuando el voltaje excede los 13,8 V, el amplificador operacional U2d abre el mosfet de Q1 y la salida del panel está en "cortocircuito" a tierra. Además, el opamp U3b apaga Q2 y así sucesivamente. el panel está desconectado de la carga. Esto es necesario porque Q1, además del panel solar, "cortocircuita" la carga y la batería.

Manejo de mosfets de canal N. Los mosfets Q2 y Q4 requieren más voltaje para conducir que los que se usan en el circuito. Para hacer esto, el amplificador operacional U2 con un fleje de diodos y capacitores crea un voltaje aumentado VH. Esta tensión se utiliza para alimentar U3, cuya salida será una sobretensión. Un montón de U2b y D10 aseguran la estabilidad del voltaje de salida a 24 voltios. Con este voltaje, habrá un voltaje de al menos 10 V a través de la puerta-fuente del transistor, por lo que la generación de calor será pequeña. Por lo general, los mosfets de canal N tienen una impedancia mucho más baja que los de canal P, razón por la cual se usaron en este circuito.

Protección de subtensión. Mosfet Q4, U3a opamp con flejado externo de resistencias y condensadores, están diseñados para protección contra subtensión. Aquí Q4 se utiliza de forma no estándar. El diodo mosfet proporciona un flujo constante de corriente hacia la batería. Cuando el voltaje está por encima del mínimo especificado, el mosfet está abierto, lo que permite una pequeña caída de voltaje al cargar la batería, pero lo que es más importante, permite que la corriente de la batería fluya hacia la carga si la celda solar no puede proporcionar suficiente potencia de salida. Un fusible protege contra cortocircuitos en el lado de la carga.

A continuación se muestran imágenes de la disposición de elementos y placas de circuito impreso.

Configurando el dispositivo. ¡Durante el uso normal del dispositivo, el puente J1 no debe insertarse! El LED D11 se utiliza para la configuración. Para configurar el dispositivo, conecte una fuente de alimentación ajustable a los terminales de "carga".

Configuración de la protección contra subtensión Inserte el puente J1. En la fuente de alimentación, establezca el voltaje de salida en 10,5 V. Gire la recortadora VR2 en sentido antihorario hasta que se encienda el LED D11. Gire VR2 ligeramente en el sentido de las agujas del reloj hasta que el LED se apague. Retire el puente J1.

Configuración de la tensión máxima En la fuente de alimentación, establezca el voltaje de salida en 13,8 V. Gire la recortadora VR1 en el sentido de las agujas del reloj hasta que el LED D9 se apague. Gire VR1 lentamente en sentido antihorario hasta que se encienda el LED D9.

El controlador está configurado. ¡No olvide quitar el puente J1!

Si la capacidad de todo el sistema es pequeña, los mosfets se pueden reemplazar con un IRFZ34 más económico. Y si el sistema es más potente, entonces los mosfets se pueden reemplazar con un IRFZ48 más potente.

Controlador de panel solar casero

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El controlador es muy simple y consta de solo cuatro partes.

Este es un transistor poderoso (estoy usando un IRFZ44N que puede manejar hasta 49 amperios).

Relé-regulador automotriz con control plus (VAZ "clásico").

Resistencia 120kOhm.

El diodo es más poderoso para contener la corriente emitida por el panel solar (por ejemplo, desde un puente de diodos de automóvil).

El principio de funcionamiento también es muy sencillo. Escribo para personas que no entienden nada de electrónica, ya que yo mismo no entiendo nada al respecto.

El regulador de relé está conectado a la batería, menos a la base de aluminio (31k), más a (15k), desde el contacto (68k) el cable está conectado a través de una resistencia a la puerta del transistor. El transistor tiene tres patas, la primera es la puerta, la segunda es el drenaje, la tercera es la fuente. El menos del panel solar está conectado a la fuente, y el más a la batería, desde el drenaje del transistor menos el panel solar va a la batería.

Cuando el relé-regulador está conectado y funcionando, la señal positiva de (68k) desbloquea la puerta y la corriente del panel solar fluye a través de la fuente de drenaje hacia la batería, y cuando el voltaje en la batería excede los 14 voltios, el relé -regulador apaga el más y la compuerta del transistor se descarga a través de la resistencia que cierra por menos, rompiendo así el contacto negativo del panel solar, y se apaga. Y cuando el voltaje cae un poco, el relé-regulador volverá a dar un plus a la puerta, el transistor se abrirá y nuevamente la corriente del panel fluirá hacia la batería. El diodo en el cable positivo del SB es necesario para que la batería no se descargue por la noche, ya que sin luz el propio panel solar consume electricidad.

A continuación se muestra una ilustración visual de la conexión de los elementos del controlador.

No soy bueno en electrónica y tal vez haya algunas fallas en mi circuito, pero funciona sin configuraciones y funciona de inmediato, y hace lo que hacen los controladores de fábrica para paneles solares, y el precio de costo es de solo 200 rublos y una hora. de trabajo.

A continuación se muestra una foto incomprensible de este controlador, así, todos los detalles del controlador están fijados en la caja de la caja. El transistor se calienta un poco y lo fijé en un pequeño ventilador. En paralelo con la resistencia, coloco un pequeño LED, que muestra el funcionamiento del controlador. Cuando el SB está encendido, cuando no lo está, significa que la batería está cargada, y cuando la batería parpadea rápidamente, la batería está casi cargada y simplemente se recarga.

Este controlador lleva más de seis meses funcionando y durante este tiempo no hay problemas, conecté todo, ahora no sigo la batería, todo funciona por sí solo. Este es mi segundo controlador, el primero que monté para aerogeneradores como regulador de balasto, véalo en artículos anteriores en la sección de mis productos caseros.

Atención: el controlador no está completamente operativo. Después de un tiempo de trabajo, quedó claro que el transistor en este circuito no se cierra por completo, y la corriente continúa fluyendo hacia la batería de todos modos, incluso cuando se exceden los 14 voltios.

Pido disculpas por el circuito inoperativo, yo mismo lo usé durante mucho tiempo y pensé que todo funcionaba, pero resulta que no, e incluso después de una carga completa, la corriente sigue fluyendo hacia la batería. El transistor se cierra solo a la mitad cuando alcanza los 14 voltios. No quitaré el circuito todavía, a medida que aparezcan el tiempo y el deseo, terminaré este controlador y diseñaré el circuito de trabajo.
Y ahora tengo un regulador de balasto como controlador, que funciona perfectamente desde hace mucho tiempo. Tan pronto como el voltaje excede los 14 voltios, el transistor se abre y enciende la bombilla, que quema todo el exceso de energía. Al mismo tiempo, ahora hay dos paneles solares y una turbina eólica en este lastre.

Tipos

Encendido apagado

Este tipo de dispositivo se considera el más simple y económico. Su única y principal tarea es apagar el suministro de carga a la batería cuando se alcanza el voltaje máximo para evitar el sobrecalentamiento.

Sin embargo, este tipo tiene una cierta desventaja, que es un apagado demasiado temprano. Después de alcanzar la corriente máxima, es necesario mantener el proceso de carga durante un par de horas, y este controlador lo apagará inmediatamente.

Como resultado, la carga de la batería estará en la región del 70% del máximo. Esto afecta negativamente a la batería.

PWM

Este tipo es un encendido / apagado avanzado. La actualización es que tiene un sistema de modulación de ancho de pulso (PWM) incorporado. Esta función permitía al controlador, al alcanzar el voltaje máximo, no apagar el suministro de corriente, sino reducir su fuerza.

Debido a esto, fue posible cargar casi por completo el dispositivo.

MRRT

Este tipo se considera el más avanzado en la actualidad. La esencia de su trabajo se basa en el hecho de que es capaz de determinar el valor exacto del voltaje máximo para una batería determinada. Controla continuamente la corriente y el voltaje en el sistema. Debido a la recepción constante de estos parámetros, el procesador puede mantener los valores más óptimos de corriente y voltaje, lo que le permite crear la máxima potencia.

Si comparamos el controlador MPPT y PWN, entonces la eficiencia del primero es mayor en aproximadamente un 20-35%.

Tipos de controlador

Controladores de encendido / apagado

Estos modelos son los más simples de toda la clase de controladores de carga solar.

Controlador de carga on / off para sistemas solares

Los modelos de encendido / apagado están diseñados para apagar la carga de la batería cuando se alcanza el límite de voltaje superior. Suele ser de 14,4 voltios. Como resultado, se evitan el sobrecalentamiento y la sobrecarga.

Los controladores de encendido / apagado no podrán cargar completamente la batería. Después de todo, aquí el apagado se produce en el momento en que se alcanza la corriente máxima. Y el proceso de carga a plena capacidad aún debe mantenerse durante varias horas. El nivel de carga en el momento del apagado es de alrededor del 70 por ciento de la capacidad nominal. Naturalmente, esto afecta negativamente al estado de la batería y reduce su vida útil.

Controladores PWM

En busca de una solución para la carga incompleta de la batería en un sistema con dispositivos de encendido / apagado, se han desarrollado unidades de control basadas en el principio de modulación de ancho de pulso (PWM para abreviar) de la corriente de carga. El punto de funcionamiento de dicho controlador es que reduce la corriente de carga cuando se alcanza el límite de voltaje. Con este enfoque, la carga de la batería alcanza casi el 100 por ciento. La eficiencia del proceso aumenta hasta en un 30 por ciento.

Controlador de carga PWM
Existen modelos PWM que pueden regular la corriente en función de la temperatura de funcionamiento. Esto tiene un buen efecto en el estado de la batería, el calentamiento disminuye, la carga se acepta mejor. El proceso se regula automáticamente.
Los expertos recomiendan usar controladores de carga PWM para paneles solares en aquellas regiones donde hay una alta actividad de luz solar.A menudo se pueden encontrar en sistemas solares de baja potencia (menos de dos kilovatios). Como regla general, en ellos funcionan baterías recargables de pequeña capacidad.

Reguladores tipo MPPT

Los controladores de carga MPPT de hoy son los dispositivos más avanzados para regular el proceso de carga de una batería de almacenamiento en sistemas solares. Estos modelos aumentan la eficiencia de generar electricidad a partir de los mismos paneles solares. El principio de funcionamiento de los dispositivos MPPT se basa en determinar el punto de valor máximo de potencia.

Controlador de carga MPPT

El MPPT monitorea continuamente la corriente y el voltaje en el sistema. Basándose en estos datos, el microprocesador calcula la relación óptima de parámetros para lograr la máxima potencia de salida. Al ajustar el voltaje, incluso se tiene en cuenta la etapa del proceso de carga. Los controladores solares MPPT incluso le permiten tomar una gran cantidad de voltaje de los módulos y luego convertirlo en voltaje óptimo. Óptimo significa el que carga completamente la batería.

Si evaluamos el trabajo de MPPT en comparación con PWM, entonces la eficiencia del sistema solar aumentará del 20 al 35 por ciento. Las ventajas también incluyen la capacidad de trabajar con el sombreado del panel solar hasta en un 40 por ciento. Debido a la capacidad de mantener un valor de voltaje alto en la salida del controlador, se puede utilizar cableado pequeño. También es posible colocar los paneles solares y la unidad a una distancia mayor que en el caso de PWM.

Controladores de carga híbridos

En algunos países, por ejemplo, EE. UU., Alemania, Suecia, Dinamarca, una parte importante de la electricidad es generada por turbinas eólicas. En algunos países pequeños, la energía alternativa ocupa una gran parte de las redes energéticas de estos estados. Como parte de los sistemas eólicos, también existen dispositivos para controlar el proceso de carga. Si la planta de energía es una versión combinada de un generador eólico y paneles solares, entonces se utilizan controladores híbridos.

Controlador híbrido
Estos dispositivos se pueden construir con un circuito MPPT o PWM. La principal diferencia es que utilizan diferentes características de voltios-amperios. Durante la operación, los generadores eólicos producen una producción de electricidad muy desigual. El resultado es una carga desigual de las baterías y un funcionamiento estresante. La tarea del controlador híbrido es descargar el exceso de energía. Para esto, por regla general, se utilizan elementos calefactores especiales.

Controladores caseros

Las personas que entienden la ingeniería eléctrica a menudo construyen controladores de carga para turbinas eólicas y paneles solares. La funcionalidad de tales modelos es a menudo inferior en eficiencia y características a los dispositivos de fábrica. Sin embargo, en instalaciones pequeñas, la potencia de un controlador casero es suficiente.

Controlador de carga solar casero

Al crear un controlador de carga con sus propias manos, debe recordar que la potencia total debe satisfacer la siguiente condición: 1.2P ≤ I * U. I es la corriente de salida del controlador, U es el voltaje cuando la batería está descargada.

Hay bastantes circuitos de control caseros. Puede buscarlos en los foros correspondientes de la red. Aquí debe decirse solo sobre algunos requisitos generales para dicho dispositivo:

• El voltaje de carga debe ser de 13,8 voltios y varía según la corriente nominal;
• El voltaje al que se apaga la carga (11 voltios). Este valor debe ser configurable;
• El voltaje al que se enciende la carga es de 12,5 voltios.

Entonces, si decide ensamblar un sistema solar con sus propias manos, tendrá que comenzar a hacer un controlador de carga. No puede prescindir de él al operar paneles solares y turbinas eólicas.

Opciones de seleccion

Solo hay dos criterios de selección:

1. El primer y muy importante punto es el voltaje de entrada. El máximo de este indicador debería ser más alto en aproximadamente un 20% del voltaje de circuito abierto de la batería solar.
2. El segundo criterio es la corriente nominal. Si se selecciona el tipo PWN, entonces su corriente nominal debe ser más alta que la corriente de cortocircuito de la batería en aproximadamente un 10%. Si se elige MPPT, entonces su principal característica es la potencia. Este parámetro debe ser mayor que el voltaje de todo el sistema multiplicado por la corriente nominal del sistema. Para los cálculos, el voltaje se toma con baterías descargadas.

Formas de conectar controladores

Teniendo en cuenta el tema de las conexiones, debe tenerse en cuenta de inmediato: para la instalación de cada dispositivo individual, un rasgo característico es el trabajo con una serie específica de paneles solares.

Entonces, por ejemplo, si se usa un controlador que está diseñado para un voltaje de entrada máximo de 100 voltios, una serie de paneles solares debe generar un voltaje no mayor que este valor.

Cualquier planta de energía solar opera de acuerdo con la regla de equilibrio entre los voltajes de salida y entrada de la primera etapa. El límite de voltaje superior del controlador debe coincidir con el límite de voltaje superior del panel

Antes de conectar el dispositivo, es necesario determinar el lugar de su instalación física. De acuerdo con las reglas, el lugar de instalación debe seleccionarse en áreas secas y bien ventiladas. Se excluye la presencia de materiales inflamables cerca del dispositivo.

La presencia de fuentes de vibración, calor y humedad en las inmediaciones del dispositivo es inaceptable. El lugar de instalación debe estar protegido de las precipitaciones atmosféricas y la luz solar directa.

Técnica para conectar modelos PWM

Casi todos los fabricantes de controladores PWM requieren una secuencia exacta de dispositivos de conexión.

La técnica de conectar controladores PWM con dispositivos periféricos no es particularmente difícil. Cada placa está equipada con terminales etiquetados. Aquí simplemente debe seguir la secuencia de acciones.

Los dispositivos periféricos deben conectarse de acuerdo con las designaciones de los terminales de contacto:

1. Conecte los cables de la batería a los terminales de la batería del dispositivo de acuerdo con la polaridad indicada.
2. Encienda el fusible de protección directamente en el punto de contacto del cable positivo.
3. En los contactos del controlador destinado al panel solar, fije los conductores que salen de los paneles solares de los paneles. Observe la polaridad.
4. Conecte una lámpara de prueba de voltaje apropiado (generalmente 12 / 24V) a los terminales de carga del dispositivo.

No se debe violar la secuencia especificada. Por ejemplo, está estrictamente prohibido conectar paneles solares en primer lugar cuando la batería no está conectada. Con tales acciones, el usuario corre el riesgo de "quemar" el dispositivo. Este material describe con más detalle el diagrama de montaje de células solares con batería.

Además, para los controladores de la serie PWM, es inaceptable conectar un inversor de voltaje a los terminales de carga del controlador. El inversor debe conectarse directamente a los terminales de la batería.

Procedimiento para conectar dispositivos MPPT

Los requisitos generales de instalación física de este tipo de aparatos no difieren de los de sistemas anteriores. Pero la configuración tecnológica suele ser algo diferente, ya que los controladores MPPT a menudo se consideran dispositivos más potentes.

Para los controladores diseñados para altos niveles de potencia, se recomienda utilizar cables de grandes secciones, equipados con terminadores metálicos, en las conexiones del circuito de potencia.

Por ejemplo, para sistemas de alta potencia, estos requisitos se complementan con el hecho de que los fabricantes recomiendan llevar un cable para líneas de conexión de potencia diseñado para una densidad de corriente de al menos 4 A / mm2. Es decir, por ejemplo, para un controlador con una corriente de 60 A, se necesita un cable para conectar a una batería con una sección transversal de al menos 20 mm2.

Los cables de conexión deben estar equipados con terminales de cobre, engarzados firmemente con una herramienta especial. Los terminales negativos del panel solar y la batería deben estar equipados con fusibles y adaptadores de interruptores.

Este enfoque elimina las pérdidas de energía y garantiza el funcionamiento seguro de la instalación.

Diagrama de bloques para conectar un potente controlador MPPT: 1 - panel solar; 2 - controlador MPPT; 3 - bloque de terminales; 4.5 - fusibles; 6 - interruptor de encendido del controlador; 7.8 - bus de tierra

Antes de conectar paneles solares al dispositivo, asegúrese de que el voltaje en los terminales coincida o sea menor que el voltaje que se permite aplicar a la entrada del controlador.

Conexión de periféricos al dispositivo MTTP:

1. Coloque los interruptores del panel y de la batería en la posición de apagado.
2. Retire los fusibles de protección del panel y de la batería.
3. Conecte el cable de los terminales de la batería a los terminales del controlador de la batería.
4. Conecte los cables del panel solar con los terminales del controlador marcados con el signo apropiado.
5. Conecte un cable entre el terminal de tierra y el bus de tierra.
6. Instale el sensor de temperatura en el controlador de acuerdo con las instrucciones.

Después de estos pasos, es necesario insertar en su lugar el fusible de batería que se quitó anteriormente y girar el interruptor a la posición "on". La señal de detección de batería aparecerá en la pantalla del controlador.

Luego, después de una breve pausa (1-2 minutos), reemplace el fusible del panel solar que se quitó anteriormente y gire el interruptor del panel a la posición de "encendido".

La pantalla del instrumento mostrará el valor de voltaje del panel solar. Este momento atestigua el exitoso lanzamiento de la planta de energía solar en funcionamiento.

Controlador casero: características, accesorios.

El dispositivo está diseñado para funcionar con un solo panel solar, que genera una corriente con una intensidad que no supera los 4 A. La capacidad de la batería, que es cargada por el controlador, es de 3.000 A * h.

Para fabricar el controlador, debe preparar los siguientes elementos:

• 2 microcircuitos: LM385-2.5 y TLC271 (es un amplificador operacional);
• 3 condensadores: C1 y C2 son de baja potencia, tienen 100n; C3 tiene una capacidad de 1000u, nominal para 16 V;
• 1 LED indicador (D1);
• 1 diodo Schottky;
• 1 diodo SB540. En cambio, puedes usar cualquier diodo, lo principal es que puede soportar la corriente máxima de la batería solar;
• 3 transistores: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 resistencias (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 y R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Todos pueden ser del 5%. Si desea más precisión, puede tomar resistencias del 1%.

¿Cómo puedo reemplazar algunos componentes?

Cualquiera de estos elementos se puede reemplazar. Al instalar otros circuitos, debe pensar en cambiar la capacitancia del condensador C2 y seleccionar la polarización del transistor Q3.

En lugar de un transistor MOSFET, puede instalar cualquier otro. El elemento debe tener una baja resistencia de canal abierto. Es mejor no reemplazar el diodo Schottky. Puede instalar un diodo normal, pero debe colocarse correctamente.

Las resistencias R8, R10 son 92 kOhm. Este valor no es estándar. Debido a esto, tales resistencias son difíciles de encontrar. Su reemplazo completo puede ser dos resistencias con 82 y 10 kOhm. Deben incluirse en secuencia.

Si el controlador no se utilizará en un entorno hostil, puede instalar una resistencia de ajuste. Permite controlar la tensión. No funcionará durante mucho tiempo en un entorno agresivo.

Si es necesario usar un controlador para paneles más fuertes, es necesario reemplazar el transistor MOSFET y el diodo con análogos más potentes. No es necesario cambiar todos los demás componentes. No tiene sentido instalar un disipador de calor para regular 4 A. Al instalar el MOSFET en un disipador de calor adecuado, el dispositivo podrá operar con un panel más eficiente.

Principio de funcionamiento

En ausencia de corriente de la batería solar, el controlador está en modo de suspensión. No utiliza lana de la batería. Después de golpear los rayos del sol en el panel, la corriente eléctrica comienza a fluir hacia el controlador. Debería encenderse. Sin embargo, el indicador LED junto con 2 transistores débiles solo se encienden cuando el voltaje alcanza los 10 V.

Después de alcanzar este voltaje, la corriente fluirá a través del diodo Schottky hacia la batería. Si el voltaje aumenta a 14 V, el amplificador U1 comenzará a funcionar, lo que encenderá el MOSFET. Como resultado, el LED se apagará y se cerrarán dos transistores de baja potencia. La batería no se carga. En este momento, se descargará C2. En promedio, esto toma 3 segundos. Después de la descarga del condensador C2, se superará la histéresis de U1, el MOSFET se cerrará y la batería comenzará a cargarse. La carga continuará hasta que el voltaje suba al nivel de conmutación.

La carga se realiza periódicamente. Además, su duración depende de cuál sea la corriente de carga de la batería y de la potencia de los dispositivos conectados a ella. La carga continúa hasta que el voltaje alcanza los 14 V.

El circuito se enciende en muy poco tiempo. Su inclusión se ve afectada por el tiempo de carga de C2 con una corriente que limita el transistor Q3. La corriente no puede superar los 40 mA.