Contrôleur de charge de batterie solaire MRPT ou PWM - quel est le meilleur choix?

Ici vous découvrirez:

• Lorsque vous avez besoin d'un contrôleur
• Fonctions du contrôleur solaire
• Fonctionnement du contrôleur de charge de la batterie
• Caractéristiques de l'appareil
• Les types
• Options de sélection
• Méthodes de connexion des contrôleurs
• Contrôleur maison: caractéristiques, accessoires
• Comment puis-je remplacer certains composants
• Principe d'opération

Le contrôleur de charge de la batterie solaire est un élément obligatoire du système d'alimentation des panneaux solaires, à l'exception des batteries et des panneaux eux-mêmes. De quoi est-il responsable et comment le fabriquer soi-même?

Lorsque vous avez besoin d'un contrôleur

L'énergie solaire est encore limitée (au niveau des ménages) à la création de panneaux photovoltaïques de puissance relativement faible. Mais quelle que soit la conception du convertisseur photoélectrique solaire-courant, cet appareil est équipé d'un module appelé contrôleur de charge de batterie solaire.

En effet, la configuration de la photosynthèse à la lumière solaire comprend une batterie rechargeable qui stocke l'énergie reçue du panneau solaire. C'est cette source d'énergie secondaire qui est principalement desservie par le contrôleur.

Ensuite, nous comprendrons l'appareil et les principes de fonctionnement de cet appareil, et parlerons également de la façon de le connecter.

Avec la charge maximale de la batterie, le contrôleur régulera l'alimentation en courant, la réduisant à la quantité requise de compensation pour l'autodécharge de l'appareil. Si la batterie est complètement déchargée, le contrôleur déconnectera toute charge entrante vers l'appareil.

La nécessité de cet appareil peut se résumer aux points suivants:

1. Chargement de la batterie en plusieurs étapes;
2. Réglage de l'allumage / extinction de la batterie lors du chargement / déchargement de l'appareil;
3. Connexion de la batterie à la charge maximale;
4. Connexion de charge à partir de photocellules en mode automatique.

Le contrôleur de charge de batterie pour les appareils solaires est important en ce que l'exécution de toutes ses fonctions en bon état augmente considérablement la durée de vie de la batterie intégrée.

À quoi servent les contrôleurs de charge de batterie?

Si la batterie est connectée directement aux bornes des panneaux solaires, elle sera chargée en continu. En fin de compte, une batterie complètement chargée continuera à recevoir du courant, provoquant une augmentation de la tension de plusieurs volts. En conséquence, la batterie est rechargée, la température de l'électrolyte augmente et cette température atteint des valeurs telles que l'électrolyte bout, il y a une forte libération de vapeurs des boîtes de batterie. En conséquence, l'électrolyte peut s'évaporer complètement et les canettes se dessèchent. Naturellement, cela n'ajoute pas de «santé» à la batterie et réduit considérablement la ressource de ses performances.

Contrôleur dans le système de charge de batterie solaire

Ici, afin d'éviter de tels phénomènes, afin d'optimiser les processus de charge / décharge, des contrôleurs sont nécessaires.

Fonctions du contrôleur solaire

Le module électronique, appelé contrôleur de batterie solaire, est conçu pour exécuter diverses fonctions de surveillance pendant le processus de charge / décharge de la batterie solaire.

Cela ressemble à l'un des nombreux modèles existants de contrôleurs de charge pour panneaux solaires. Ce module appartient au développement du type PWM

Lorsque la lumière du soleil tombe sur la surface d'un panneau solaire installé, par exemple, sur le toit d'une maison, les photocellules de l'appareil transforment cette lumière en courant électrique.

L'énergie résultante, en fait, pourrait être envoyée directement à la batterie de stockage.Cependant, le processus de charge / décharge de la batterie a ses propres subtilités (certains niveaux de courants et de tensions). Si vous négligez ces subtilités, la batterie tombera simplement en panne dans un court laps de temps.

Afin de ne pas avoir de si tristes conséquences, un module appelé contrôleur de charge pour une batterie solaire est conçu.

En plus de surveiller le niveau de charge de la batterie, le module surveille également la consommation d'énergie. En fonction du degré de décharge, le circuit du contrôleur de charge de la batterie solaire régule et règle le niveau de courant requis pour la charge initiale et ultérieure.

En fonction de la capacité du contrôleur de charge de la batterie solaire, les conceptions de ces appareils peuvent avoir des configurations très différentes.

En général, en termes simples, le module offre une «vie» sans soucis à la batterie, qui s'accumule périodiquement et libère de l'énergie vers les appareils grand public.

Pourquoi le contrôle de charge et comment fonctionne un contrôleur de charge solaire?

Raisons principales:

1. Cela permettra à la batterie de fonctionner plus longtemps! Une surcharge peut déclencher une explosion.
2. Chaque batterie fonctionne à une tension spécifique. Le contrôleur vous permet de sélectionner le U souhaité.

De plus, le contrôleur de charge déconnecte la batterie des appareils de consommation si elle est très faible. De plus, il déconnecte la batterie de la cellule solaire si elle est complètement chargée.

Ainsi, une assurance se produit et le fonctionnement du système devient plus sûr.

Le principe de fonctionnement est extrêmement simple. L'appareil aide à maintenir l'équilibre et ne permet pas à la tension de chuter ou d'augmenter trop.

Types de contrôleurs pour la charge de la batterie solaire

1. Fait maison.
2. MRRT.
3. Sur / De.
4. Hybrides.
5. Types PWM.

Ci-dessous, nous décrivons brièvement ces options pour les appareils au lithium et autres batteries

Contrôleurs DIY

Lorsque vous avez de l'expérience et des compétences en électronique, cet appareil peut être fabriqué indépendamment. Mais il est peu probable qu'un tel appareil ait une efficacité élevée. Un appareil fait maison est très probablement adapté si votre station a une faible puissance.

Pour construire ce chargeur, vous devrez trouver son circuit. Mais gardez à l'esprit que la marge d'erreur doit être de 0,1.

Voici un schéma simple.

MRRT

Capable de suivre la limite de puissance de charge la plus élevée. À l'intérieur du logiciel, il y a un algorithme qui vous permet de surveiller les niveaux de tension et de courant. Il trouve un certain équilibre dans lequel l'ensemble de l'installation fonctionnera avec une efficacité maximale.

L'appareil mppt est considéré comme l'un des meilleurs et des plus avancés aujourd'hui. Contrairement à PMW, il augmente l'efficacité du système de 35%. Un tel appareil convient lorsque vous avez beaucoup de panneaux solaires.

Type d'instrument ON / OF

C'est le plus simple en vente. Il n'a pas autant de fonctionnalités que les autres. L'appareil s'éteint en rechargeant la batterie dès que la tension atteint son maximum.

Malheureusement, ce type de contrôleur de charge solaire est incapable de charger jusqu'à 100%. Dès que le courant saute au maximum, un arrêt se produit. En conséquence, une charge incomplète réduit sa durée de vie utile.

Hybrides

Les données sont appliquées à l'instrument lorsqu'il existe deux types de sources d'énergie, par exemple le soleil et le vent. Leur conception est basée sur PWM et MPRT. Sa principale différence par rapport aux appareils similaires réside dans les caractéristiques du courant et de la tension.

Son but: égaliser la charge allant à la batterie. Cela est dû au flux inégal de courant du vent des générateurs. De ce fait, la durée de vie du stockage d'énergie peut être considérablement réduite.

PWM ou PWM

Le travail est basé sur la modulation de largeur d'impulsion du courant. Résout le problème de la charge incomplète. Il abaisse le courant et porte ainsi la recharge à 100%.

En raison du fonctionnement PWM, il n'y a pas de surchauffe de la batterie.En conséquence, cette unité de contrôle solaire est considérée comme très efficace.

Fonctionnement du contrôleur de charge de la batterie

En l'absence de lumière solaire sur les photocellules de la structure, celle-ci est en mode veille. Une fois que les rayons sont apparus sur les éléments, le contrôleur est toujours en mode veille. Il ne s'allume que si l'énergie stockée du soleil atteint 10 volts en équivalent électrique.

Dès que la tension atteint cet indicateur, l'appareil s'allume et, à travers la diode Schottky, commence à fournir du courant à la batterie. Le processus de chargement de la batterie dans ce mode se poursuivra jusqu'à ce que la tension reçue par le contrôleur atteigne 14 V. Si cela se produit, alors des changements se produiront dans le circuit du contrôleur pour une batterie solaire de 35 watts ou toute autre. L'amplificateur ouvrira l'accès au MOSFET et les deux autres, les plus faibles, seront fermés.

Cela arrêtera de charger la batterie. Dès que la tension chute, le circuit revient à sa position d'origine et la charge se poursuit. Le temps alloué pour cette opération au contrôleur est d'environ 3 secondes.

Quelques caractéristiques des contrôleurs de charge solaire

En conclusion, je dois dire quelques autres fonctionnalités des contrôleurs de charge. Dans les systèmes modernes, ils ont un certain nombre de protections pour améliorer la fiabilité opérationnelle. Dans de tels appareils, les types de protection suivants peuvent être mis en œuvre:

• Contre une connexion de polarité incorrecte;
• Des courts-circuits dans la charge et à l'entrée;
• De la foudre;
• Surchauffe;
• Des surtensions d'entrée;
• De la décharge de la batterie pendant la nuit.

De plus, toutes sortes de fusibles électroniques y sont installés. Pour faciliter le fonctionnement des systèmes solaires, les contrôleurs de charge disposent d'affichages d'informations. Ils affichent des informations sur l'état de la batterie et le système dans son ensemble. Il peut y avoir des données telles que:

• État de charge, tension de la batterie;
• Courant émis par les photocellules;
• Charge de la batterie et courant de charge;
• Ampères-heures stockés et donnés.

L'écran peut également afficher un message concernant une charge faible, un avertissement concernant une panne de courant de la charge.

Certains modèles de contrôleurs solaires ont des minuteries pour activer le mode nuit. Il existe des dispositifs sophistiqués qui contrôlent le fonctionnement de deux batteries indépendantes. Ils ont généralement le préfixe Duo dans leurs noms. Il convient également de noter les modèles capables de déverser l'excès d'énergie sur les éléments chauffants.

Les modèles avec une interface pour se connecter à un ordinateur sont intéressants. De cette manière, il est possible d'étendre considérablement la fonctionnalité de surveillance et de contrôle du système solaire. Si l'article s'est avéré utile pour vous, diffusez le lien vers celui-ci sur les réseaux sociaux. Cela aidera au développement du site. Votez dans le sondage ci-dessous et évaluez le matériel! Laissez des corrections et des ajouts à l'article dans les commentaires.

Caractéristiques de l'appareil

Faible consommation d'énergie au repos. Le circuit a été conçu pour les batteries au plomb-acide de taille petite à moyenne et consomme un faible courant (5 mA) lorsqu'il est inactif. Cela prolonge la durée de vie de la batterie.

Composants facilement disponibles. L'appareil utilise des composants conventionnels (pas SMD) qui peuvent être facilement trouvés dans les magasins. Rien n'a besoin d'être flashé, la seule chose dont vous avez besoin est un voltmètre et une alimentation réglable pour régler le circuit.

La dernière version de l'appareil. Il s'agit de la troisième version de l'appareil, donc la plupart des erreurs et des lacunes présentes dans les versions précédentes du chargeur ont été corrigées.

Régulation de tension. L'appareil utilise un régulateur de tension parallèle afin que la tension de la batterie ne dépasse pas la norme, généralement 13,8 volts.

Protection contre les sous-tensions. La plupart des chargeurs solaires utilisent une diode Schottky pour se protéger contre les fuites de courant de la batterie vers le panneau solaire.Un régulateur de tension shunt est utilisé lorsque la batterie est complètement chargée. L'un des problèmes de cette approche est les pertes de diode et, par conséquent, son échauffement. Par exemple, un panneau solaire de 100 watts, 12V, fournit 8A à la batterie, la chute de tension aux bornes de la diode Schottky sera de 0,4V, c'est-à-dire la dissipation de puissance est d'environ 3,2 watts. Il s'agit, d'une part, de pertes, et d'autre part, la diode aura besoin d'un radiateur pour évacuer la chaleur. Le problème est que cela ne fonctionnera pas pour réduire la chute de tension, plusieurs diodes connectées en parallèle réduiront le courant, mais la chute de tension restera la même. Dans le schéma ci-dessous, à la place des diodes conventionnelles, des mosfets sont utilisés, donc la puissance n'est perdue que pour la résistance active (pertes résistives).

À titre de comparaison, dans un panneau de 100 W lors de l'utilisation de mosfets IRFZ48 (KP741A), la perte de puissance n'est que de 0,5 W (à Q2). Cela signifie moins de chaleur et plus d'énergie pour les batteries. Un autre point important est que les mosfets ont un coefficient de température positif et peuvent être connectés en parallèle pour réduire la résistance.

Le diagramme ci-dessus utilise quelques solutions non standard.

Mise en charge. Aucune diode n'est utilisée entre le panneau solaire et la charge, à la place il y a un mosfet Q2. Une diode dans le mosfet permet au courant de circuler du panneau vers la charge. Si une tension significative apparaît sur Q2, alors le transistor Q3 s'ouvre, le condensateur C4 est chargé, ce qui oblige l'ampli-op U2c et U3b à ouvrir le mosfet de Q2. Maintenant, la chute de tension est calculée selon la loi d'Ohm, c'est-à-dire I * R, et c'est beaucoup moins que s'il y avait une diode là-bas. Le condensateur C4 est périodiquement déchargé à travers la résistance R7 et Q2 se ferme. Si un courant circule depuis le panneau, la CEM d'auto-induction de l'inducteur L1 force immédiatement Q3 à s'ouvrir. Cela se produit très souvent (plusieurs fois par seconde). Dans le cas où le courant va au panneau solaire, Q2 se ferme, mais Q3 ne s'ouvre pas, car la diode D2 limite l'auto-induction EMF de la self L1. La diode D2 peut être évaluée pour un courant de 1A, mais lors des tests, il s'est avéré qu'un tel courant se produit rarement.

Le trimmer VR1 règle la tension maximale. Lorsque la tension dépasse 13,8 V, l'amplificateur opérationnel U2d ouvre le mosfet de Q1 et la sortie du panneau est "court-circuitée" à la masse. De plus, l'amplificateur opérationnel U3b désactive Q2 et ainsi de suite. le panneau est déconnecté de la charge. Ceci est nécessaire car Q1, en plus du panneau solaire, "court-circuite" la charge et la batterie.

Gestion des mosfets à canal N. Les mosfets Q2 et Q4 nécessitent plus de tension pour conduire que celle utilisée dans le circuit. Pour ce faire, l'ampli-op U2 avec un cerclage de diodes et de condensateurs crée une tension VH accrue. Cette tension est utilisée pour alimenter U3, dont la sortie sera une surtension. Un tas de U2b et D10 assurent la stabilité de la tension de sortie à 24 volts. Avec cette tension, il y aura une tension d'au moins 10 V à travers la grille-source du transistor, de sorte que la génération de chaleur sera faible. Habituellement, les mosfets à canal N ont une impédance beaucoup plus faible que ceux à canal P, c'est pourquoi ils ont été utilisés dans ce circuit.

Protection contre les sous-tensions. Les amplificateurs opérationnels Mosfet Q4, U3a avec cerclage externe des résistances et des condensateurs, sont conçus pour la protection contre les sous-tensions. Ici, Q4 est utilisé non standard. La diode mosfet fournit un flux constant de courant dans la batterie. Lorsque la tension est supérieure au minimum spécifié, le mosfet est ouvert, ce qui permet une petite chute de tension lors du chargement de la batterie, mais plus important encore, il permet au courant de la batterie de circuler vers la charge si la cellule solaire ne peut pas fournir une puissance de sortie suffisante. Un fusible protège contre les courts-circuits côté charge.

Ci-dessous, des images de la disposition des éléments et des cartes de circuits imprimés.

Configuration de l'appareil. Lors de l'utilisation normale de l'appareil, le cavalier J1 ne doit pas être inséré! La LED D11 est utilisée pour le réglage. Pour configurer l'appareil, connectez une alimentation réglable aux bornes «charge».

Réglage de la protection contre les sous-tensions Insérez le cavalier J1. Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 10,5 V. Tourner le trimmer VR2 dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la LED D11 s'allume. Tournez légèrement VR2 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le voyant s'éteigne. Retirez le cavalier J1.

Réglage de la tension maximale Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 13,8 V. Tourner le trimmer VR1 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED D9 s'éteigne. Tournez lentement VR1 dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la LED D9 s'allume.

Le contrôleur est configuré. N'oubliez pas de retirer le cavalier J1!

Si la capacité de l'ensemble du système est petite, les mosfets peuvent être remplacés par un IRFZ34 moins cher. Et si le système est plus puissant, les mosfets peuvent être remplacés par un IRFZ48 plus puissant.

Contrôleur de panneau solaire fait maison

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Le contrôleur est très simple et se compose de seulement quatre parties.

C'est un transistor puissant (j'utilise un courant de tenue IRFZ44N jusqu'à 49 ampères).

Relais-régulateur automobile avec commande plus (VAZ "classique").

Résistance 120kOhm.

La diode est plus puissante pour retenir le courant émis par le panneau solaire (par exemple, à partir d'un pont de diodes de voiture).

Le principe de fonctionnement est également très simple. J'écris pour des gens qui ne comprennent pas du tout l'électronique, puisque moi-même je n'y comprends rien.

Le régulateur de relais est connecté à la batterie, moins à la base en aluminium (31k), plus à (15k), à partir du contact (68k), le fil est connecté via une résistance à la grille du transistor. Le transistor a trois jambes, la première est la grille, la seconde est le drain, la troisième est la source. Le moins du panneau solaire est connecté à la source, et le plus à la batterie, du drain du transistor moins le panneau solaire va à la batterie.

Lorsque le relais-régulateur est connecté et fonctionne, le signal positif de (68k) déverrouille la porte et le courant du panneau solaire circule à travers la source-drain dans la batterie, et lorsque la tension sur la batterie dépasse 14 volts, le relais -régulateur désactive le plus et la grille du transistor est déchargée à travers la résistance qu'il ferme par moins, rompant ainsi le contact négatif du panneau solaire, et il s'éteint. Et lorsque la tension baisse un peu, le relais-régulateur donnera à nouveau un plus à la porte, le transistor s'ouvrira et à nouveau le courant du panneau coulera dans la batterie. La diode sur le fil positif du SB est nécessaire pour que la batterie ne se décharge pas la nuit, car sans lumière, le panneau solaire lui-même consomme de l'électricité.

Vous trouverez ci-dessous une illustration visuelle de la connexion des éléments du contrôleur.

Je ne suis pas bon en électronique et peut-être qu'il y a des défauts dans mon circuit, mais cela fonctionne sans aucun réglage et fonctionne tout de suite, et fait ce que font les contrôleurs d'usine pour les panneaux solaires, et le prix de revient n'est que d'environ 200 roubles et une heure de travail.

Ci-dessous une photo incompréhensible de ce contrôleur, tout comme ça, tous les détails du contrôleur sont fixés sur le boîtier de la box. Le transistor chauffe un peu et je l'ai fixé à un petit ventilateur. En parallèle avec la résistance, j'ai mis une petite LED, qui montre le fonctionnement du contrôleur. Lorsque le SB est allumé, quand ce n'est pas le cas, cela signifie que la batterie est chargée, et lorsque la batterie clignote rapidement, la batterie est presque chargée et se recharge juste.

Ce contrôleur fonctionne depuis plus de six mois et pendant ce temps, il n'y a aucun problème, j'ai tout connecté, maintenant je ne suis pas la batterie, tout fonctionne tout seul. Il s'agit de mon deuxième contrôleur, le premier que j'ai assemblé pour des éoliennes en tant que régulateur de ballast, voir à ce sujet dans les articles précédents dans la section mes produits maison.

Attention - le contrôleur n'est pas entièrement opérationnel. Après un certain temps de travail, il est devenu clair que le transistor de ce circuit ne se ferme pas complètement et que le courant continue de circuler dans la batterie de toute façon, même lorsque 14 volts sont dépassés.

Je m'excuse pour le circuit inopérant, je l'ai moi-même utilisé pendant longtemps et j'ai pensé que tout fonctionnait, mais il s'avère que non, et même après une charge complète, le courant circule toujours dans la batterie. Le transistor ne se ferme qu'à moitié lorsqu'il atteint 14 volts. Je ne retirerai pas encore le circuit, au fur et à mesure que le temps et le désir apparaîtront, je terminerai ce contrôleur et aménagerai le circuit de travail.
Et maintenant, j'ai un régulateur de ballast en tant que contrôleur, qui fonctionne parfaitement depuis longtemps. Dès que la tension dépasse 14 volts, le transistor s'ouvre et allume l'ampoule, qui brûle tout excès d'énergie. En même temps, il y a maintenant deux panneaux solaires et une éolienne sur ce ballast.

Les types

Allumé éteint

Ce type d'appareil est considéré comme le plus simple et le moins cher. Sa seule et principale tâche est de couper l'alimentation de la batterie lorsque la tension maximale est atteinte pour éviter la surchauffe.

Cependant, ce type présente un certain inconvénient, qui est un arrêt trop précoce. Après avoir atteint le courant maximum, il est nécessaire de maintenir le processus de charge pendant quelques heures, et ce contrôleur l'éteindra immédiatement.

En conséquence, la charge de la batterie sera de l'ordre de 70% du maximum. Cela affecte négativement la batterie.

PWM

Ce type est un marche / arrêt avancé. La mise à niveau est qu'il dispose d'un système de modulation de largeur d'impulsion (PWM) intégré. Cette fonction permettait au contrôleur, lorsque la tension maximale était atteinte, de ne pas couper l'alimentation en courant, mais de réduire sa puissance.

Pour cette raison, il est devenu possible de charger presque complètement l'appareil.

MRRT

Ce type est considéré comme le plus avancé à l'heure actuelle. L'essence de son travail repose sur le fait qu'il est capable de déterminer la valeur exacte de la tension maximale pour une batterie donnée. Il surveille en permanence le courant et la tension dans le système. En raison de la réception constante de ces paramètres, le processeur est capable de maintenir les valeurs les plus optimales de courant et de tension, ce qui vous permet de créer une puissance maximale.

Si nous comparons le contrôleur MPPT et PWN, l'efficacité du premier est supérieure d'environ 20 à 35%.

Types de contrôleurs

Contrôleurs marche / arrêt

Ces modèles sont les plus simples de toute la classe des contrôleurs de charge solaire.

Régulateur de charge marche / arrêt pour systèmes solaires

Les modèles marche / arrêt sont conçus pour couper la charge de la batterie lorsque la limite de tension supérieure est atteinte. Il s'agit généralement de 14,4 volts. En conséquence, la surchauffe et la surcharge sont évitées.

Les contrôleurs Marche / Arrêt ne pourront pas charger complètement la batterie. Après tout, ici l'arrêt se produit au moment où le courant maximum est atteint. Et le processus de charge à pleine capacité doit encore être maintenu pendant plusieurs heures. Le niveau de charge au moment de l'arrêt est d'environ 70% de la capacité nominale. Naturellement, cela affecte négativement l'état de la batterie et réduit sa durée de vie.

Contrôleurs PWM

À la recherche d'une solution à la charge incomplète de la batterie dans un système avec des dispositifs On / Off, des unités de contrôle ont été développées sur le principe de la modulation de largeur d'impulsion (PWM pour faire court) du courant de charge. Le point de fonctionnement d'un tel contrôleur est qu'il réduit le courant de charge lorsque la limite de tension est atteinte. Avec cette approche, la charge de la batterie atteint presque 100%. L'efficacité du processus est augmentée jusqu'à 30 pour cent.

Contrôleur de charge PWM
Il existe des modèles PWM qui peuvent réguler le courant en fonction de la température de fonctionnement. Cela a un bon effet sur l'état de la batterie, le chauffage diminue, la charge est mieux acceptée. Le processus devient automatiquement régulé.
Les experts recommandent d'utiliser des contrôleurs de charge PWM pour les panneaux solaires dans les régions où l'activité de la lumière du soleil est élevée.On les retrouve souvent dans les systèmes solaires de faible puissance (moins de deux kilowatts). En règle générale, des batteries rechargeables de petite capacité y fonctionnent.

Régulateurs type MPPT

Les contrôleurs de charge MPPT sont aujourd'hui les dispositifs les plus avancés pour réguler le processus de charge d'une batterie de stockage dans les systèmes solaires. Ces modèles augmentent l'efficacité de la production d'électricité à partir des mêmes panneaux solaires. Le principe de fonctionnement des appareils MPPT est basé sur la détermination du point de valeur de puissance maximale.

Contrôleur de charge MPPT

Le MPPT surveille en permanence le courant et la tension dans le système. Sur la base de ces données, le microprocesseur calcule le rapport optimal de paramètres afin d'obtenir une puissance de sortie maximale. Lors du réglage de la tension, même l'étape de charge est prise en compte. Les contrôleurs solaires MPPT vous permettent même de prendre beaucoup de tension des modules, puis de la convertir en une tension optimale. L'optimal est compris comme celui qui assure la pleine charge de la batterie.

Si nous évaluons le travail du MPPT par rapport à PWM, alors l'efficacité du système solaire augmentera de 20 à 35%. Les avantages incluent également la possibilité de travailler avec l'ombrage du panneau solaire jusqu'à 40%. En raison de la capacité à maintenir une valeur de tension élevée à la sortie du contrôleur, un petit câblage peut être utilisé. Il est également possible de placer les panneaux solaires et l'unité à une plus grande distance que dans le cas du PWM.

Contrôleurs de charge hybrides

Dans certains pays, par exemple aux États-Unis, en Allemagne, en Suède, au Danemark, une part importante de l'électricité est produite par des éoliennes. Dans certains petits pays, les énergies alternatives occupent une part importante dans les réseaux énergétiques de ces États. Dans le cadre des systèmes éoliens, il existe également des dispositifs de contrôle du processus de charge. Si la centrale électrique est une version combinée d'un générateur éolien et de panneaux solaires, des contrôleurs hybrides sont utilisés.

Contrôleur hybride
Ces appareils peuvent être construits avec un circuit MPPT ou PWM. La principale différence est qu'ils utilisent des caractéristiques volt-ampères différentes. Pendant le fonctionnement, les éoliennes produisent une production d'électricité très inégale. Le résultat est une charge inégale sur les batteries et un fonctionnement stressant. La tâche du contrôleur hybride est de décharger l'énergie excédentaire. Pour cela, en règle générale, des éléments chauffants spéciaux sont utilisés.

Contrôleurs maison

Les personnes qui comprennent l'ingénierie électrique construisent souvent des contrôleurs de charge pour les éoliennes et les panneaux solaires eux-mêmes. La fonctionnalité de ces modèles est souvent inférieure en efficacité et en fonctionnalités définies par les appareils d'usine. Cependant, dans les petites installations, la puissance d'un contrôleur fait maison est tout à fait suffisante.

Contrôleur de charge solaire fait maison

Lorsque vous créez un contrôleur de charge de vos propres mains, n'oubliez pas que la puissance totale doit satisfaire à la condition suivante: 1,2P ≤ I * U. I est le courant de sortie du contrôleur, U est la tension lorsque la batterie est déchargée.

Il existe de nombreux circuits de contrôle maison. Vous pouvez les rechercher sur les forums pertinents sur le net. Ici, il ne faut dire que quelques exigences générales pour un tel appareil:

• La tension de charge doit être de 13,8 volts et varie en fonction du courant nominal;
• La tension à laquelle la charge est désactivée (11 volts). Cette valeur doit être configurable;
• La tension à laquelle la charge est activée est de 12,5 volts.

Donc, si vous décidez d'assembler un système solaire de vos propres mains, vous devrez alors commencer à fabriquer un contrôleur de charge. Vous ne pouvez pas vous en passer lorsque vous utilisez des panneaux solaires et des éoliennes.

Options de sélection

Il n'y a que deux critères de sélection:

1. Le premier point très important est la tension d'entrée. Le maximum de cet indicateur doit être supérieur d'environ 20% de la tension en circuit ouvert de la batterie solaire.
2. Le deuxième critère est le courant nominal. Si le type PWN est sélectionné, son courant nominal doit être supérieur au courant de court-circuit de la batterie d'environ 10%. Si MPPT est choisi, sa principale caractéristique est la puissance. Ce paramètre doit être supérieur à la tension de l'ensemble du système multipliée par le courant nominal du système. Pour les calculs, la tension est prise avec des batteries déchargées.

Méthodes de connexion des contrôleurs

Compte tenu du sujet des connexions, il convient de le noter tout de suite: pour l'installation de chaque appareil individuel, une caractéristique est le travail avec une série spécifique de panneaux solaires.

Ainsi, par exemple, si un contrôleur est utilisé qui est conçu pour une tension d'entrée maximale de 100 volts, une série de panneaux solaires doit produire une tension ne dépassant pas cette valeur.

Toute centrale solaire fonctionne selon le principe de l'équilibre entre les tensions de sortie et d'entrée du premier étage. La limite de tension supérieure du contrôleur doit correspondre à la limite de tension supérieure du panneau

Avant de connecter l'appareil, il est nécessaire de déterminer le lieu de son installation physique. Selon les règles, le lieu d'installation doit être choisi dans des zones sèches et bien ventilées. La présence de matériaux inflammables à proximité de l'appareil est exclue.

La présence de sources de vibrations, de chaleur et d'humidité à proximité immédiate de l'appareil est inacceptable. Le site d'installation doit être protégé des précipitations atmosphériques et de la lumière directe du soleil.

Technique de connexion du modèle PWM

Presque tous les fabricants de contrôleurs PWM exigent une séquence exacte de dispositifs de connexion.

La technique de connexion des contrôleurs PWM avec des périphériques n'est pas particulièrement difficile. Chaque carte est équipée de bornes étiquetées. Ici, il vous suffit de suivre la séquence des actions.

Les périphériques doivent être connectés conformément aux désignations des bornes de contact:

1. Connectez les fils de la batterie aux bornes de la batterie de l'appareil conformément à la polarité indiquée.
2. Activez le fusible de protection directement au point de contact du fil positif.
3. Sur les contacts du contrôleur destinés au panneau solaire, fixez les conducteurs provenant des panneaux solaires des panneaux. Respectez la polarité.
4. Connectez une lampe de test de la tension appropriée (généralement 12 / 24V) aux bornes de charge de l'appareil.

La séquence spécifiée ne doit pas être violée. Par exemple, il est strictement interdit de connecter des panneaux solaires en premier lieu lorsque la batterie n'est pas connectée. Par de telles actions, l'utilisateur court le risque de «brûler» l'appareil. Ce matériel décrit plus en détail le schéma de montage des cellules solaires avec une batterie.

De plus, pour les contrôleurs de la série PWM, il est inacceptable de connecter un onduleur de tension aux bornes de charge du contrôleur. L'onduleur doit être connecté directement aux bornes de la batterie.

Procédure de connexion des appareils MPPT

Les exigences générales pour l'installation physique de ce type d'appareil ne diffèrent pas des systèmes précédents. Mais la configuration technologique est souvent quelque peu différente, car les contrôleurs MPPT sont souvent considérés comme des appareils plus puissants.

Pour les contrôleurs conçus pour des niveaux de puissance élevés, il est recommandé d'utiliser des câbles de grandes sections, équipés d'interrupteurs d'extrémité métalliques, sur les connexions des circuits de puissance.

Par exemple, pour les systèmes à forte puissance, ces exigences sont complétées par le fait que les fabricants recommandent de prendre un câble pour les lignes de raccordement électrique conçu pour une densité de courant d'au moins 4 A / mm2. C'est-à-dire, par exemple, pour un contrôleur avec un courant de 60 A, un câble est nécessaire pour se connecter à une batterie d'une section d'au moins 20 mm2.

Les câbles de connexion doivent être équipés de cosses en cuivre, bien serties avec un outil spécial. Les bornes négatives du panneau solaire et de la batterie doivent être équipées d'adaptateurs de fusibles et d'interrupteurs.

Cette approche élimine les pertes d'énergie et garantit le fonctionnement sûr de l'installation.

Schéma de principe pour connecter un puissant contrôleur MPPT: 1 - panneau solaire; 2 - contrôleur MPPT; 3 - bornier; 4,5 - fusibles; 6 - interrupteur d'alimentation du contrôleur; 7.8 - bus de masse

Avant de connecter des panneaux solaires à l'appareil, assurez-vous que la tension aux bornes correspond ou est inférieure à la tension qui peut être appliquée à l'entrée du contrôleur.

Connexion des périphériques au périphérique MTTP:

1. Placez le panneau et les interrupteurs de batterie en position d'arrêt.
2. Retirez le panneau et les fusibles de protection de la batterie.
3. Connectez le câble des bornes de la batterie aux bornes du contrôleur de la batterie.
4. Connectez les fils du panneau solaire aux bornes du contrôleur marquées du signe approprié.
5. Connectez un câble entre la borne de terre et le bus de terre.
6. Installez le capteur de température sur le contrôleur conformément aux instructions.

Après ces étapes, il est nécessaire d'insérer le fusible de batterie précédemment retiré à sa place et de mettre l'interrupteur en position «on». Le signal de détection de batterie apparaîtra sur l'écran du contrôleur.

Ensuite, après une courte pause (1 à 2 minutes), remplacez le fusible du panneau solaire précédemment retiré et mettez l'interrupteur du panneau en position «marche».

L'écran de l'instrument affichera la valeur de tension du panneau solaire. Ce moment témoigne du succès de la mise en service de la centrale solaire.

Contrôleur maison: caractéristiques, accessoires

L'appareil est conçu pour fonctionner avec un seul panneau solaire, qui génère un courant d'une intensité ne dépassant pas 4 A. La capacité de la batterie, qui est chargée par le contrôleur, est de 3 000 A * h.

Pour fabriquer le contrôleur, vous devez préparer les éléments suivants:

• 2 microcircuits: LM385-2.5 et TLC271 (est un amplificateur opérationnel);
• 3 condensateurs: C1 et C2 sont de faible puissance, ont 100n; C3 a une capacité de 1000u, évalué pour 16 V;
• 1 voyant LED (D1);
• 1 diode Schottky;
• 1 diode SB540. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser n'importe quelle diode, l'essentiel est qu'elle puisse résister au courant maximal de la batterie solaire;
• 3 transistors: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 résistances (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 et R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Ils peuvent tous être de 5%. Si vous voulez plus de précision, vous pouvez prendre des résistances de 1%.

Comment puis-je remplacer certains composants

Chacun de ces éléments peut être remplacé. Lors de l'installation d'autres circuits, vous devez penser à changer la capacité du condensateur C2 et à sélectionner la polarisation du transistor Q3.

Au lieu d'un transistor MOSFET, vous pouvez en installer un autre. L'élément doit avoir une faible résistance de canal ouvert. Il vaut mieux ne pas remplacer la diode Schottky. Vous pouvez installer une diode ordinaire, mais elle doit être placée correctement.

Les résistances R8, R10 sont de 92 kOhm. Cette valeur n'est pas standard. Pour cette raison, de telles résistances sont difficiles à trouver. Leur remplacement à part entière peut être deux résistances de 82 et 10 kOhm. Ils doivent être inclus séquentiellement.

Si le contrôleur n'est pas utilisé dans un environnement hostile, vous pouvez installer une résistance de réglage. Il permet de contrôler la tension. Cela ne fonctionnera pas longtemps dans un environnement agressif.

S'il est nécessaire d'utiliser un contrôleur pour des panneaux plus puissants, il est nécessaire de remplacer le transistor MOSFET et la diode par des analogues plus puissants. Tous les autres composants n'ont pas besoin d'être modifiés. Cela n'a aucun sens d'installer un dissipateur thermique pour réguler 4 A. En installant le MOSFET sur un dissipateur thermique approprié, l'appareil pourra fonctionner avec un panneau plus efficace.

Principe d'opération

En l'absence de courant de la batterie solaire, le contrôleur est en mode veille. Il n'utilise aucune laine de batterie. Une fois que les rayons du soleil ont frappé le panneau, le courant électrique commence à circuler vers le contrôleur. Il devrait s'allumer. Cependant, le voyant LED ainsi que 2 transistors faibles ne s'allument que lorsque la tension atteint 10 V.

Après avoir atteint cette tension, le courant passera à travers la diode Schottky vers la batterie. Si la tension monte à 14 V, l'amplificateur U1 commencera à fonctionner, ce qui activera le MOSFET. En conséquence, la LED s'éteindra et deux transistors de faible puissance seront fermés. La batterie ne se charge pas. À ce moment, C2 sera déchargé. En moyenne, cela prend 3 secondes. Après la décharge du condensateur C2, l'hystérésis de U1 sera surmontée, le MOSFET se fermera, la batterie commencera à se charger. La charge se poursuivra jusqu'à ce que la tension atteigne le niveau de commutation.

La charge se produit périodiquement. De plus, sa durée dépend du courant de charge de la batterie et de la puissance des appareils qui y sont connectés. La charge se poursuit jusqu'à ce que la tension atteigne 14 V.

Le circuit se met en marche en très peu de temps. Son inclusion est affectée par le temps de charge C2 avec un courant qui limite le transistor Q3. Le courant ne peut pas être supérieur à 40 mA.