Regolatore di carica della batteria solare MRPT o PWM: quale è meglio scegliere?

Qui scoprirai:

• Quando hai bisogno di un controller
• Funzioni del regolatore solare
• Come funziona il controller di carica della batteria
• Caratteristiche del dispositivo
• Tipi
• Opzioni di selezione
• Modi per collegare i controller
• Controller fatto in casa: caratteristiche, accessori
• Come posso sostituire alcuni componenti
• Principio di funzionamento

Il regolatore di carica della batteria solare è un elemento obbligatorio del sistema di alimentazione sui pannelli solari, ad eccezione delle batterie e dei pannelli stessi. Di cosa è responsabile e come farlo da solo?

Quando hai bisogno di un controller

L'energia solare è ancora limitata (a livello familiare) alla realizzazione di pannelli fotovoltaici di potenza relativamente bassa. Ma indipendentemente dal design del convertitore fotoelettrico solare-corrente, questo dispositivo è dotato di un modulo chiamato regolatore di carica della batteria solare.

In effetti, la configurazione della fotosintesi della luce solare include una batteria ricaricabile, che immagazzina l'energia ricevuta dal pannello solare. È questa fonte di energia secondaria che viene assistita principalmente dal controller.

Successivamente, capiremo il dispositivo ei principi di funzionamento di questo dispositivo e parleremo anche di come collegarlo.

Quando la batteria è al massimo della carica, il controller regolerà la corrente erogata, riducendola alla quantità richiesta di compensazione per l'autoscarica del dispositivo. Se la batteria è completamente scarica, il controller scollegherà qualsiasi carico in ingresso al dispositivo.

La necessità di questo dispositivo può essere ridotta ai seguenti punti:

1. Ricarica della batteria in più fasi;
2. Regolazione dell'accensione / spegnimento della batteria durante la carica / scarica del dispositivo;
3. Collegamento della batteria alla massima carica;
4. Collegamento carica da fotocellule in modalità automatica.

Il regolatore di carica della batteria per dispositivi solari è importante perché svolgere tutte le sue funzioni in buono stato di funzionamento aumenta notevolmente la durata della batteria integrata.

A cosa servono i controller di carica della batteria?

Se la batteria è collegata direttamente ai terminali dei pannelli solari, verrà caricata continuamente. Infine, una batteria completamente carica continuerà a ricevere corrente, provocando un aumento della tensione di diversi volt. Di conseguenza, la batteria viene ricaricata, la temperatura dell'elettrolito aumenta e questa temperatura raggiunge valori tali che l'elettrolito bolle, c'è un forte rilascio di vapori dai contenitori della batteria. Di conseguenza, l'elettrolito può evaporare completamente e le lattine si seccano. Naturalmente, questo non aggiunge "salute" alla batteria e riduce drasticamente la risorsa delle sue prestazioni.

Controller nel sistema di ricarica della batteria solare

Qui, per prevenire tali fenomeni, al fine di ottimizzare i processi di carica / scarica, sono necessari dei controllori.

Funzioni del regolatore solare

Il modulo elettronico, chiamato controller della batteria solare, è progettato per eseguire una serie di funzioni di monitoraggio durante il processo di carica / scarica della batteria solare.

Sembra uno dei tanti modelli esistenti di regolatori di carica per pannelli solari. Questo modulo appartiene allo sviluppo del tipo PWM

Quando la luce solare cade sulla superficie di un pannello solare installato, ad esempio, sul tetto di una casa, le fotocellule del dispositivo convertono questa luce in corrente elettrica.

L'energia risultante, infatti, potrebbe essere alimentata direttamente all'accumulatore.Tuttavia, il processo di carica / scarica della batteria ha le sue sottigliezze (determinati livelli di correnti e tensioni). Se trascuri queste sottigliezze, la batteria semplicemente si guasterà in un breve periodo di tempo.

Per non avere conseguenze così tristi, viene progettato un modulo chiamato regolatore di carica per una batteria solare.

Oltre a monitorare il livello di carica della batteria, il modulo monitora anche il consumo di energia. A seconda del grado di scarica, il circuito del regolatore di carica della batteria dalla batteria solare regola e imposta il livello di corrente richiesto per la carica iniziale e successiva.

A seconda della capacità del regolatore di carica della batteria solare, i design di questi dispositivi possono avere configurazioni molto diverse.

In generale, in termini semplici, il modulo fornisce una "vita" spensierata per la batteria, che periodicamente accumula e rilascia energia ai dispositivi di consumo.

Perché il controllo della carica e come funziona un regolatore di carica solare?

Ragione principale:

1. Permetterà alla batteria di funzionare più a lungo! Il sovraccarico può innescare un'esplosione.
2. Ogni batteria funziona a una tensione specifica. Il controller consente di selezionare l'U. desiderato.

Inoltre, il regolatore di carica scollega la batteria dai dispositivi di consumo se è molto bassa. Inoltre, scollega la batteria dalla cella solare se è completamente carica.

Pertanto, si verifica l'assicurazione e il funzionamento del sistema diventa più sicuro.

Il principio di funzionamento è estremamente semplice. Il dispositivo aiuta a mantenere l'equilibrio e non consente alla tensione di scendere o salire troppo.

Tipi di controller per la ricarica della batteria solare

1. Fatti in casa.
2. MRRT.
3. On / Of.
4. Ibridi.
5. Tipi PWM.

Di seguito descriviamo brevemente queste opzioni per i dispositivi al litio e altre batterie

Controller fai da te

Quando hai esperienza e abilità nell'elettronica, questo dispositivo può essere realizzato in modo indipendente. Ma è improbabile che un dispositivo del genere abbia un'elevata efficienza. Un dispositivo fatto in casa è molto probabilmente adatto se la tua stazione ha una bassa potenza.

Per costruire questo dispositivo di ricarica, dovrai trovare il suo circuito. Ma nota che il margine di errore deve essere 0,1.

Ecco un semplice diagramma.

MRRT

Capace di tracciare il limite di potenza di carica più alto. All'interno del software è presente un algoritmo che permette di monitorare i livelli di tensione e corrente. Trova un certo equilibrio in cui l'intera installazione funzionerà alla massima efficienza.

Il dispositivo mppt è considerato uno dei migliori e più avanzati oggi. A differenza di PMW, aumenta l'efficienza del sistema del 35%. Un tale dispositivo è adatto quando si hanno molti pannelli solari.

Tipo di strumento ON / OF

È il più semplice in vendita. Non ha tante funzioni come le altre. Il dispositivo si spegne ricaricando la batteria non appena la tensione sale al massimo.

Sfortunatamente, questo tipo di regolatore di carica solare non è in grado di caricare fino al 100%. Non appena la corrente salta al massimo, si verifica uno spegnimento. Di conseguenza, una carica incompleta riduce la sua vita utile.

Ibridi

I dati vengono applicati al dispositivo quando sono presenti due tipi di fonti di alimentazione, ad esempio il sole e il vento. Il loro design è basato su PWM e MPRT. La sua principale differenza rispetto a dispositivi simili sono le caratteristiche della corrente e della tensione.

Il suo scopo: equalizzare il carico che va alla batteria. Ciò è dovuto al flusso irregolare di corrente dal vento dei generatori. Per questo motivo, la durata dell'accumulatore di energia può essere notevolmente ridotta.

PWM o PWM

Il lavoro si basa sulla modulazione della larghezza di impulso della corrente. Risolve il problema della ricarica incompleta. Abbassa la corrente e porta così la ricarica fino al 100%.

Come risultato del funzionamento pwm, la batteria non si surriscalda.Di conseguenza, questa centralina solare è considerata molto efficiente.

Come funziona il controller di carica della batteria

In assenza di irraggiamento solare sulle fotocellule della struttura, è in modalità sleep. Dopo la comparsa dei raggi sugli elementi, il controller è ancora in modalità di sospensione. Si accende solo se l'energia immagazzinata dal sole raggiunge i 10 volt in equivalente elettrico.

Non appena la tensione raggiunge questa cifra, il dispositivo si accende e inizia a fornire corrente alla batteria attraverso il diodo Schottky. Il processo di carica della batteria in questa modalità continuerà fino a quando la tensione ricevuta dal controller raggiunge 14 V. Se ciò accade, si verificheranno alcune modifiche nel circuito del controller per una batteria solare da 35 watt o qualsiasi altra. L'amplificatore aprirà l'accesso al MOSFET e gli altri due, quelli più deboli, verranno chiusi.

Questo interromperà la ricarica della batteria. Non appena la tensione scende, il circuito tornerà nella sua posizione originale e la carica continuerà. Il tempo assegnato per questa operazione al controller è di circa 3 secondi.

Alcune caratteristiche dei regolatori di carica solare

In conclusione, devo dire alcune altre funzionalità dei controller di carica. Nei sistemi moderni, hanno una serie di protezioni per migliorare l'affidabilità operativa. In tali dispositivi possono essere implementati i seguenti tipi di protezione:

• Contro collegamento di polarità errato;
• Da cortocircuiti nel carico e all'ingresso;
• Dai fulmini;
• Surriscaldamento;
• Da sovratensioni in ingresso;
• Dallo scaricamento notturno della batteria.

Inoltre, sono installati tutti i tipi di fusibili elettronici. Per facilitare il funzionamento dei sistemi solari, i regolatori di carica dispongono di display informativi. Visualizzano informazioni sullo stato della batteria e del sistema nel suo complesso. Potrebbero essere presenti dati come:

• Stato di carica, tensione della batteria;
• Corrente emessa dalle fotocellule;
• Carica della batteria e corrente di carico;
• Ampere-ora immagazzinate e donate.

Il display può anche mostrare un messaggio di carica bassa, un avviso di mancanza di corrente al carico.

Alcuni modelli di controller solari dispongono di timer per l'attivazione della modalità notturna. Esistono dispositivi sofisticati che controllano il funzionamento di due batterie indipendenti. Di solito hanno il prefisso Duo nel loro nome. Vale anche la pena notare i modelli che sono in grado di scaricare l'energia in eccesso sugli elementi riscaldanti.

I modelli con un'interfaccia per il collegamento a un computer sono interessanti. In questo modo è possibile espandere notevolmente le funzionalità di monitoraggio e controllo del sistema solare. Se l'articolo ti è risultato utile, diffondi il link ad esso sui social network. In questo modo aiuterai lo sviluppo del sito. Vota nel sondaggio qui sotto e dai un voto al materiale! Lascia le correzioni e le aggiunte all'articolo nei commenti.

Caratteristiche del dispositivo

Basso consumo energetico quando inattivo. Il circuito è stato progettato per batterie al piombo di piccole e medie dimensioni e assorbe una corrente bassa (5 mA) quando è inattivo. Ciò prolunga la durata della batteria.

Componenti prontamente disponibili. Il dispositivo utilizza componenti convenzionali (non SMD) facilmente reperibili nei negozi. Non è necessario lampeggiare, l'unica cosa di cui hai bisogno è un voltmetro e un alimentatore regolabile per sintonizzare il circuito.

L'ultima versione del dispositivo. Questa è la terza versione del dispositivo, quindi la maggior parte degli errori e dei difetti che erano presenti nelle versioni precedenti del caricabatterie sono stati corretti.

Regolazione del voltaggio. Il dispositivo utilizza un regolatore di tensione in parallelo in modo che la tensione della batteria non superi la norma, solitamente 13,8 Volt.

Protezione da sottotensione. La maggior parte dei caricatori solari utilizza un diodo Schottky per proteggere contro la fuoriuscita di batteria dal pannello solare.Quando la batteria è completamente carica, viene utilizzato un regolatore di tensione shunt. Uno dei problemi con questo approccio sono le perdite dei diodi e, di conseguenza, il loro riscaldamento. Ad esempio, un pannello solare da 100 watt, 12V, fornisce 8A alla batteria, la caduta di tensione attraverso il diodo Schottky sarà di 0,4 V, ad es. la potenza dissipata è di circa 3,2 watt. Si tratta, in primo luogo, di perdite e, in secondo luogo, il diodo avrà bisogno di un radiatore per rimuovere il calore. Il problema è che non funzionerà per ridurre la caduta di tensione, diversi diodi collegati in parallelo ridurranno la corrente, ma la caduta di tensione rimarrà tale. Nello schema seguente, al posto dei diodi convenzionali, vengono utilizzati mosfet, quindi l'alimentazione viene persa solo per la resistenza attiva (perdite resistive).

Per fare un confronto, in un pannello da 100 W quando si utilizzano mosfet IRFZ48 (KP741A), la perdita di potenza è di soli 0,5 W (a Q2). Ciò significa meno calore e più energia per le batterie. Un altro punto importante è che i mosfet hanno un coefficiente di temperatura positivo e possono essere collegati in parallelo per ridurre la resistenza.

Il diagramma sopra utilizza un paio di soluzioni non standard.

Ricarica. Nessun diodo viene utilizzato tra il pannello solare e il carico, invece è presente un mosfet Q2. Un diodo nel mosfet consente alla corrente di fluire dal pannello al carico. Se su Q2 appare una tensione significativa, il transistor Q3 si apre, il condensatore C4 viene caricato, il che forza l'amplificatore operazionale U2c e U3b ad aprire il mosfet di Q2. Ora, la caduta di tensione viene calcolata secondo la legge di Ohm, ad es. I * R, ed è molto meno che se ci fosse un diodo lì. Il condensatore C4 viene periodicamente scaricato attraverso il resistore R7 e Q2 si chiude. Se una corrente fluisce dal pannello, l'EMF di autoinduzione dell'induttore L1 forza immediatamente l'apertura di Q3. Ciò accade molto spesso (molte volte al secondo). Nel caso in cui la corrente vada al pannello solare, Q2 si chiude, ma Q3 non si apre, perché il diodo D2 limita l'autoinduzione EMF dello starter L1. Il diodo D2 può essere valutato per una corrente di 1 A, ma durante il test si è scoperto che una tale corrente si verifica raramente.

Il trimmer VR1 imposta la tensione massima. Quando la tensione supera i 13,8V, l'amplificatore operazionale U2d apre il mosfet di Q1 e l'uscita dal pannello è "cortocircuitata" a massa. Inoltre, l'opamp U3b spegne Q2 e così via. il pannello è scollegato dal carico. Ciò è necessario perché Q1, oltre al pannello solare, "cortocircuita" il carico e la batteria.

Gestione dei mosfet a canale N. Per pilotare i mosfet Q2 e Q4, è necessaria più tensione di quella utilizzata nel circuito. Per fare ciò, l'amplificatore operazionale U2 con una fascetta di diodi e condensatori crea una tensione maggiore VH. Questa tensione viene utilizzata per alimentare U3, la cui uscita sarà la sovratensione. Un mazzo di U2b e D10 assicurano la stabilità della tensione di uscita a 24 volt. Con questa tensione, ci sarà una tensione di almeno 10 V attraverso il gate-source del transistor, quindi la generazione di calore sarà piccola. Di solito, i mosfet a canale N hanno un'impedenza molto inferiore rispetto a quelli a canale P, motivo per cui sono stati utilizzati in questo circuito.

Protezione da sottotensione. Mosfet Q4, opamp U3a con reggia esterna di resistenze e condensatori, sono progettati per la protezione da sottotensione. Qui Q4 è usato non standard. Il diodo mosfet fornisce un flusso costante di corrente nella batteria. Quando la tensione è superiore al minimo specificato, il mosfet è aperto, consentendo una piccola caduta di tensione durante la ricarica della batteria, ma soprattutto, consente alla corrente dalla batteria di fluire verso il carico se la cella solare non è in grado di fornire una potenza di uscita sufficiente. Un fusibile protegge dai cortocircuiti sul lato del carico.

Di seguito sono riportate le immagini della disposizione degli elementi e dei circuiti stampati.

Configurazione del dispositivo. Durante il normale utilizzo del dispositivo, il jumper J1 non deve essere inserito! Il LED D11 viene utilizzato per l'impostazione. Per configurare il dispositivo, collegare un alimentatore regolabile ai morsetti di “carico”.

Impostazione della protezione da sottotensione Inserire il ponticello J1. Nell'alimentatore, impostare la tensione di uscita su 10,5 V. Ruotare il trimmer VR2 in senso antiorario fino all'accensione del LED D11. Ruotare leggermente VR2 in senso orario finché il LED non si spegne. Rimuovere il ponticello J1.

Impostazione della tensione massima Nell'alimentatore, impostare la tensione di uscita su 13,8 V. Ruotare il trimmer VR1 in senso orario fino allo spegnimento del LED D9. Ruotare lentamente VR1 in senso antiorario fino all'accensione del LED D9.

Il controller è configurato. Non dimenticare di rimuovere il jumper J1!

Se la capacità dell'intero sistema è ridotta, i mosfet possono essere sostituiti con IRFZ34 più economici. E se il sistema è più potente, i mosfet possono essere sostituiti con IRFZ48 più potenti.

Controller per pannelli solari fatto in casa

• casa
• > La mia piccola esperienza

Il controller è molto semplice e si compone di sole quattro parti.

Questo è un potente transistor (sto usando un IRFZ44N che può gestire fino a 49 Amp).

Relè regolatore automobilistico con controllo plus (VAZ "classico").

Resistenza 120kOhm.

Il diodo è più potente per trattenere la corrente emessa dal pannello solare (ad esempio, da un ponte a diodi per auto).

Anche il principio di funzionamento è molto semplice. Scrivo per persone che non capiscono affatto l'elettronica, dal momento che io stesso non ne capisco niente.

Il relè regolatore è collegato alla batteria, meno alla base in alluminio (31k), più a (15k), dal contatto (68k) il filo è collegato tramite una resistenza al gate del transistor. Il transistor ha tre gambe, la prima è il gate, la seconda è lo scarico, la terza è la sorgente. Il meno del pannello solare è collegato alla sorgente e il più alla batteria, dallo scarico del transistor meno il pannello solare va alla batteria.

Quando il relè-regolatore è collegato e funzionante, il segnale positivo da (68k) sblocca il cancello e la corrente dal pannello solare scorre attraverso lo scarico della sorgente nella batteria, e quando la tensione sulla batteria supera i 14 volt, il relè -regolatore spegne il positivo e il gate del transistor viene scaricato attraverso il resistore si chiude in meno, interrompendo così il contatto negativo del pannello solare e si spegne. E quando la tensione scende leggermente, il relè-regolatore darà di nuovo un vantaggio al cancello, il transistor si aprirà e di nuovo la corrente dal pannello fluirà nella batteria. Il diodo sul filo positivo dell'SB è necessario in modo che la batteria non si scarichi di notte, poiché senza luce il pannello solare stesso consuma elettricità.

Di seguito è riportata un'illustrazione visiva della connessione degli elementi del controller.

Non sono bravo con l'elettronica e forse ci sono alcuni difetti nel mio circuito, ma funziona senza alcuna impostazione e funziona subito, e fa quello che fanno i controller di fabbrica per i pannelli solari, e il prezzo di costo è solo di circa 200 rubli e un'ora di lavoro.

Di seguito una foto incomprensibile di questo controller, proprio così, tutti i dettagli del controller sono fissati sulla custodia della scatola. Il transistor si riscalda un po 'e l'ho fissato a una piccola ventola. Parallelamente alla resistenza, ho messo un piccolo LED, che mostra il funzionamento del controller. Quando l'SB è acceso, quando non lo è, significa che la batteria è carica, e quando la batteria lampeggia velocemente, la batteria è quasi carica e si ricarica solo.

Questo controller funziona da più di sei mesi e durante questo periodo non ci sono problemi, ho collegato tutto, ora non seguo la batteria, tutto funziona da solo. Questo è il mio secondo controller, il primo che ho assemblato per generatori eolici come regolatore di zavorra, vedetelo negli articoli precedenti nella sezione i miei prodotti fatti in casa.

Attenzione: il controller non è completamente operativo. Dopo un po 'di tempo di lavoro, è diventato chiaro che il transistor in questo circuito non si chiude completamente e la corrente continua comunque a fluire nella batteria, anche quando vengono superati i 14 volt

Mi scuso per il circuito non funzionante, io stesso l'ho usato per molto tempo e ho pensato che tutto funzionasse, ma si scopre che non è così, e anche dopo una carica completa, la corrente scorre ancora nella batteria. Il transistor si chiude solo a metà quando raggiunge i 14 volt. Non rimuoverò ancora il circuito, poiché il tempo e il desiderio appaiono, finirò questo controller e disegnerò il circuito di lavoro.
E ora ho un regolatore di zavorra come controller, che funziona perfettamente da molto tempo. Non appena la tensione supera i 14 volt, il transistor si apre e accende la lampadina, che brucia tutta l'energia in eccesso. Allo stesso tempo, ora ci sono due pannelli solari e una turbina eolica su questa zavorra.

Tipi

Acceso spento

Questo tipo di dispositivo è considerato il più semplice ed economico. Il suo unico e principale compito è interrompere l'alimentazione della batteria quando viene raggiunta la tensione massima per evitare il surriscaldamento.

Tuttavia, questo tipo presenta un certo svantaggio, ovvero l'arresto troppo anticipato. Dopo aver raggiunto la corrente massima, è necessario mantenere il processo di ricarica per un paio d'ore e questo controller lo spegnerà immediatamente.

Di conseguenza, la carica della batteria sarà circa il 70% del massimo. Ciò influisce negativamente sulla batteria.

PWM

Questo tipo è un avanzato On / Off. L'aggiornamento è che ha un sistema di modulazione della larghezza di impulso (PWM) integrato. Questa funzione permetteva al controllore, al raggiungimento della tensione massima, di non interrompere l'alimentazione di corrente, ma di ridurne l'intensità.

Per questo motivo, è diventato possibile caricare quasi completamente il dispositivo.

MRRT

Questo tipo è considerato il più avanzato al momento. L'essenza del suo lavoro si basa sul fatto che è in grado di determinare il valore esatto della tensione massima per una data batteria. Monitora continuamente la corrente e la tensione nel sistema. A causa della ricezione costante di questi parametri, il processore è in grado di mantenere i valori ottimali di corrente e tensione, il che consente di creare la massima potenza.

Se confrontiamo il controller MPPT e PWN, l'efficienza del primo è maggiore di circa il 20-35%.

Tipi di controller

Controller di accensione / spegnimento

Questi modelli sono i più semplici dell'intera classe di regolatori di carica solare.

Regolatore di carica On / Off per impianti solari

I modelli On / Off sono progettati per interrompere la carica della batteria quando viene raggiunto il limite di tensione superiore. Di solito è 14,4 volt. Di conseguenza, si evitano il surriscaldamento e il sovraccarico.

I controller On / Off non saranno in grado di caricare completamente la batteria. Dopotutto, qui l'arresto si verifica nel momento in cui viene raggiunta la corrente massima. E il processo di ricarica a piena capacità deve ancora essere mantenuto per diverse ore. Il livello di carica al momento dello spegnimento è circa il 70 percento della capacità nominale. Naturalmente, ciò influisce negativamente sulle condizioni della batteria e ne riduce la durata.

Controller PWM

Alla ricerca di una soluzione alla carica incompleta della batteria in un sistema con dispositivi On / Off, sono state sviluppate centraline basate sul principio della modulazione di larghezza di impulso (PWM in breve) della corrente di carica. Il punto di funzionamento di un tale controller è che riduce la corrente di carica quando viene raggiunto il limite di tensione. Con questo approccio, la carica della batteria raggiunge quasi il 100 percento. L'efficienza del processo aumenta fino al 30 percento.

Regolatore di carica PWM
Esistono modelli PWM in grado di regolare la corrente a seconda della temperatura di esercizio. Questo ha un buon effetto sulle condizioni della batteria, il riscaldamento diminuisce, la carica è meglio accettata. Il processo diventa automaticamente regolato.
Gli esperti consigliano di utilizzare regolatori di carica PWM per pannelli solari in quelle regioni in cui è presente un'elevata attività della luce solare.Si trovano spesso in sistemi solari di bassa potenza (meno di due kilowatt). Di norma, al loro interno funzionano batterie ricaricabili di piccola capacità.

Regolatori tipo MPPT

I regolatori di carica MPPT oggi sono i dispositivi più avanzati per regolare il processo di carica di una batteria di accumulo nei sistemi solari. Questi modelli aumentano l'efficienza della generazione di elettricità dagli stessi pannelli solari. Il principio di funzionamento dei dispositivi MPPT si basa sulla determinazione del punto di massimo valore di potenza.

Regolatore di carica MPPT

L'MPPT monitora continuamente la corrente e la tensione nel sistema. Sulla base di questi dati, il microprocessore calcola il rapporto ottimale dei parametri per ottenere la massima generazione di energia. Quando si regola la tensione, viene presa in considerazione anche la fase del processo di ricarica. I regolatori solari MPPT consentono persino di prelevare molta tensione dai moduli, quindi convertirla in una tensione ottimale. Ottimale significa quello che carica completamente la batteria.

Se valutiamo il lavoro di MPPT rispetto al PWM, l'efficienza del sistema solare aumenterà dal 20 al 35 percento. I vantaggi includono anche la possibilità di lavorare con l'ombreggiatura del pannello solare fino al 40 percento. Grazie alla capacità di mantenere un valore di alta tensione all'uscita del controller, è possibile utilizzare un piccolo cablaggio. È anche possibile posizionare i pannelli solari e l'unità a una distanza maggiore rispetto al caso del PWM.

Regolatori di carica ibridi

In alcuni paesi, ad esempio, Stati Uniti, Germania, Svezia, Danimarca, una parte significativa dell'elettricità è generata da turbine eoliche. In alcuni piccoli paesi, l'energia alternativa occupa una quota importante nelle reti energetiche di questi stati. Come parte dei sistemi eolici, ci sono anche dispositivi per il controllo del processo di ricarica. Se la centrale è una versione combinata di un generatore eolico e di pannelli solari, vengono utilizzati controller ibridi.

Controller ibrido
Questi dispositivi possono essere costruiti con un circuito MPPT o PWM. La differenza principale è che usano diverse caratteristiche volt-ampere. Durante il funzionamento, i generatori eolici producono una produzione di elettricità molto irregolare. Il risultato è un carico irregolare delle batterie e un funzionamento stressante. Il compito del controller ibrido è scaricare l'energia in eccesso. Per questo, di regola, vengono utilizzati elementi riscaldanti speciali.

Controller fatti in casa

Le persone che conoscono l'ingegneria elettrica spesso costruiscono autonomamente regolatori di carica per turbine eoliche e pannelli solari. La funzionalità di tali modelli è spesso inferiore in termini di efficienza e di funzionalità impostate sui dispositivi di fabbrica. Tuttavia, nelle piccole installazioni, la potenza di un controller fatto in casa è abbastanza.

Regolatore di carica solare fatto in casa

Quando si crea un regolatore di carica con le proprie mani, è necessario ricordare che la potenza totale deve soddisfare la seguente condizione: 1.2P ≤ I * U. I è la corrente di uscita del controller, U è la tensione quando la batteria è scarica.

Ci sono alcuni circuiti di controller fatti in casa. Puoi cercarli negli appositi forum in rete. Qui dovrebbe essere detto solo su alcuni requisiti generali per un tale dispositivo:

• La tensione di carica dovrebbe essere di 13,8 volt e varia a seconda della corrente nominale;
• La tensione alla quale la carica viene interrotta (11 volt). Questo valore deve essere configurabile;
• La tensione alla quale si accende la carica è di 12,5 volt.

Quindi, se decidi di assemblare un sistema solare con le tue mani, dovrai iniziare a creare un regolatore di carica. Non puoi farne a meno durante il funzionamento di pannelli solari e turbine eoliche.

Opzioni di selezione

Ci sono solo due criteri di selezione:

1. Il primo e molto importante punto è la tensione in ingresso. Il massimo di questo indicatore dovrebbe essere superiore di circa il 20% della tensione a circuito aperto della batteria solare.
2. Il secondo criterio è la corrente nominale. Se si seleziona il tipo PWN, la sua corrente nominale deve essere superiore alla corrente di cortocircuito della batteria di circa il 10%. Se viene scelto MPPT, la sua caratteristica principale è la potenza. Questo parametro deve essere maggiore della tensione dell'intero sistema moltiplicata per la corrente nominale del sistema. Per i calcoli, la tensione viene presa con batterie scariche.

Modi per collegare i controller

Considerando il tema dei collegamenti, va subito notato: per l'installazione di ogni singolo dispositivo, una caratteristica è il lavoro con una serie specifica di pannelli solari.

Quindi, ad esempio, se viene utilizzato un controller progettato per una tensione di ingresso massima di 100 volt, una serie di pannelli solari dovrebbe emettere una tensione non superiore a questo valore.

Qualsiasi centrale solare funziona secondo la regola dell'equilibrio tra le tensioni di uscita e di ingresso del primo stadio. Il limite di tensione superiore del controller deve corrispondere al limite di tensione superiore del pannello

Prima di collegare il dispositivo, è necessario determinare il luogo della sua installazione fisica. Secondo le regole, il luogo di installazione deve essere selezionato in aree asciutte e ben ventilate. È esclusa la presenza di materiali infiammabili in prossimità del dispositivo.

La presenza di fonti di vibrazione, calore e umidità nelle immediate vicinanze del dispositivo è inaccettabile. Il luogo di installazione deve essere protetto dalle precipitazioni atmosferiche e dai raggi solari diretti.

Tecnica per il collegamento di modelli PWM

Quasi tutti i produttori di controller PWM richiedono una sequenza esatta di dispositivi di collegamento.

La tecnica di collegamento dei controller PWM con i dispositivi periferici non è particolarmente difficile. Ogni scheda è dotata di terminali etichettati. Qui devi semplicemente seguire la sequenza di azioni.

I dispositivi periferici devono essere collegati in piena conformità con le designazioni dei terminali di contatto:

1. Collegare i cavi della batteria ai terminali della batteria del dispositivo secondo la polarità indicata.
2. Accendere il fusibile di protezione direttamente nel punto di contatto del filo positivo.
3. Sui contatti del controller destinato al pannello solare, fissare i conduttori in uscita dai pannelli solari dei pannelli. Rispettare la polarità.
4. Collegare una lampada di prova della tensione appropriata (normalmente 12 / 24V) ai terminali di carico del dispositivo.

La sequenza specificata non deve essere violata. Ad esempio, è severamente vietato collegare i pannelli solari in primo luogo quando la batteria non è collegata. Con tali azioni, l'utente corre il rischio di "bruciare" il dispositivo. Questo materiale descrive in modo più dettagliato lo schema di assemblaggio delle celle solari con una batteria.

Inoltre, per i controller della serie PWM, è inaccettabile collegare un inverter di tensione ai terminali di carico del controller. L'inverter deve essere collegato direttamente ai terminali della batteria.

Procedura per il collegamento dei dispositivi MPPT

I requisiti generali per l'installazione fisica di questo tipo di apparato non differiscono dai sistemi precedenti. Ma la configurazione tecnologica è spesso leggermente diversa, poiché i controller MPPT sono spesso considerati dispositivi più potenti.

Per controllori progettati per livelli di potenza elevati, si consiglia di utilizzare cavi di grande sezione, dotati di terminazioni metalliche, in corrispondenza dei collegamenti del circuito di potenza.

Ad esempio, per i sistemi ad alta potenza, questi requisiti sono integrati dal fatto che i produttori consigliano di prendere un cavo per linee di collegamento di potenza progettato per una densità di corrente di almeno 4 A / mm2. Cioè, ad esempio, per un controller con una corrente di 60 A, è necessario un cavo per il collegamento a una batteria con una sezione trasversale di almeno 20 mm2.

I cavi di collegamento devono essere dotati di capicorda in rame, saldamente crimpati con uno speciale utensile. I terminali negativi del pannello solare e della batteria devono essere dotati di fusibili e adattatori per interruttori.

Questo approccio elimina le perdite di energia e garantisce il funzionamento sicuro dell'impianto.

Schema a blocchi per il collegamento di un potente controller MPPT: 1 - pannello solare; 2 - controllore MPPT; 3 - morsettiera; 4.5 - fusibili; 6 - interruttore di alimentazione del controller; 7.8 - bus di terra

Prima di collegare i pannelli solari al dispositivo, assicurarsi che la tensione ai terminali corrisponda o sia inferiore alla tensione che può essere applicata all'ingresso del controller.

Collegamento delle periferiche al dispositivo MTTP:

1. Posizionare il pannello e gli interruttori della batteria in posizione di spegnimento.
2. Rimuovere il pannello e i fusibili di protezione della batteria.
3. Collegare il cavo dai terminali della batteria ai terminali del controller per la batteria.
4. Collegare i cavi del pannello solare con i terminali del controller contrassegnati con il segno appropriato.
5. Collegare un cavo tra il terminale di terra e il bus di terra.
6. Installare il sensore di temperatura sul controller secondo le istruzioni.

Dopo questi passaggi, è necessario inserire il fusibile della batteria precedentemente rimosso e portare l'interruttore in posizione "on". Il segnale di rilevamento della batteria apparirà sullo schermo del controller.

Quindi, dopo una breve pausa (1-2 minuti), sostituire il fusibile del pannello solare precedentemente rimosso e portare l'interruttore del pannello in posizione "on".

Lo schermo dello strumento mostrerà il valore di tensione del pannello solare. Questo momento testimonia il successo dell'avvio della centrale solare in funzione.

Controller fatto in casa: caratteristiche, accessori

Il dispositivo è progettato per funzionare con un solo pannello solare, che genera una corrente con una forza non superiore a 4 A. La capacità della batteria, che viene caricata dal controller, è di 3.000 A * h.

Per produrre il controller, è necessario preparare i seguenti elementi:

• 2 microcircuiti: LM385-2.5 e TLC271 (è un amplificatore operazionale);
• 3 condensatori: C1 e C2 sono a bassa potenza, hanno 100n; C3 ha una capacità di 1000u, nominale per 16 V;
• 1 led di segnalazione (D1);
• 1 diodo Schottky;
• 1 diodo SB540. Invece, puoi usare qualsiasi diodo, l'importante è che possa sopportare la corrente massima della batteria solare;
• 3 transistor: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 resistori (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 e R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Possono essere tutti del 5%. Se vuoi una maggiore precisione, puoi prendere resistenze all'1%.

Come posso sostituire alcuni componenti

Uno qualsiasi di questi elementi può essere sostituito. Quando si installano altri circuiti, è necessario pensare a cambiare la capacità del condensatore C2 e selezionare la polarizzazione del transistor Q3.

Invece di un transistor MOSFET, puoi installarne un altro. L'elemento deve avere una bassa resistenza a canale aperto. È meglio non sostituire il diodo Schottky. È possibile installare un diodo normale, ma deve essere posizionato correttamente.

I resistori R8, R10 sono 92 kOhm. Questo valore non è standard. Per questo motivo, tali resistenze sono difficili da trovare. La loro sostituzione a tutti gli effetti può essere due resistori con 82 e 10 kOhm. Devono essere inclusi in sequenza.

Se il controller non verrà utilizzato in un ambiente ostile, è possibile installare una resistenza trimmer. Permette di controllare la tensione. Non funzionerà per molto tempo in un ambiente aggressivo.

Se è necessario utilizzare un controller per pannelli più resistenti, è necessario sostituire il transistor MOSFET e il diodo con analoghi più potenti. Non è necessario modificare tutti gli altri componenti. Non ha senso installare un dissipatore per regolare 4 A. Installando il MOSFET su un dissipatore adatto, il dispositivo sarà in grado di funzionare con un pannello più efficiente.

Principio di funzionamento

In assenza di corrente dalla batteria solare, il controller è in modalità sleep. Non usa la lana della batteria. Dopo che i raggi del sole hanno colpito il pannello, la corrente elettrica inizia a fluire al controller. Dovrebbe accendersi. Tuttavia, il LED indicatore insieme a 2 transistor deboli si accende solo quando la tensione raggiunge 10 V.

Dopo aver raggiunto questa tensione, la corrente passerà attraverso il diodo Schottky alla batteria. Se la tensione sale a 14 V, l'amplificatore U1 inizierà a funzionare, il che accenderà il MOSFET. Di conseguenza, il LED si spegnerà e due transistor a bassa potenza verranno chiusi. La batteria non si carica. A questo punto, C2 verrà scaricato. In media, questo richiede 3 secondi. Dopo la scarica del condensatore C2, l'isteresi di U1 sarà superata, il MOSFET si chiuderà, la batteria inizierà a caricarsi. La carica continuerà fino a quando la tensione non raggiungerà il livello di commutazione.

La ricarica avviene periodicamente. Inoltre, la sua durata dipende da quale sia la corrente di carica della batteria e dalla potenza dei dispositivi ad essa collegati. La carica continua fino a quando la tensione non raggiunge i 14 V.

Il circuito si accende in brevissimo tempo. La sua inclusione è influenzata dal tempo di ricarica C2 con una corrente che limita il transistor Q3. La corrente non può essere superiore a 40 mA.