בקר טעינת סוללות סולארי MRPT או PWM - מה עדיף לבחור?

כאן תגלה:

• כשאתה צריך בקר
• פונקציות בקר שמש
• כיצד עובד טעינת הסוללה
• מאפייני המכשיר
• סוגים
• אפשרויות בחירה
• דרכים לחיבור בקרים
• בקר תוצרת בית: תכונות, אביזרים
• כיצד אוכל להחליף כמה רכיבים
• עקרון הפעולה

בקר טעינת הסוללה הסולארית הוא מרכיב חובה במערכת החשמל בפאנלים סולאריים, למעט הסוללות והפאנלים עצמם. על מה הוא אחראי וכיצד להכין זאת בעצמך?

כשאתה צריך בקר

אנרגיית השמש עדיין מוגבלת (ברמה הביתית) ליצירת פאנלים פוטו-וולטאיים בעלי הספק נמוך יחסית. אך ללא קשר לתכנון ממיר הפוטו-אלקטרי השמש-לזרם, מכשיר זה מצויד במודול הנקרא בקר טעינת סוללה סולארית.

ואכן, התקנת הפוטוסינתזה של אור השמש כוללת סוללה נטענת, המאחסנת את האנרגיה המתקבלת מהפאנל הסולארי. זהו מקור האנרגיה המשני הזה שמטופל בעיקר על ידי הבקר.

בשלב הבא נבין את המכשיר ואת עקרונות הפעולה של מכשיר זה, וגם נדבר על אופן החיבור שלו.

כאשר הסוללה עומדת בטעינה המקסימלית, הבקר יסדיר את האספקה ​​הנוכחית אליה, ויקטין אותה לסכום הפיצוי הנדרש עבור פריקה עצמית של המכשיר. אם הסוללה התרוקנה לחלוטין, הבקר ינתק כל עומס נכנס למכשיר.

הצורך במכשיר זה יכול להיות מצטמצם לנקודות הבאות:

1. טעינת סוללות רב-שלבית;
2. התאמת הפעלת / כיבוי הסוללה בעת טעינה / פריקה של המכשיר;
3. חיבור סוללה בטעינה מקסימאלית;
4. חיבור טעינה מתאי פוטו במצב אוטומטי.

בקר טעינת הסוללה למכשירים סולאריים חשוב מכיוון שביצוע כל הפונקציות שלו במצב תקין מאריך מאוד את חיי הסוללה המובנית.

לשם מה בקרי טעינת סוללות?

אם הסוללה מחוברת ישירות למסופי הפאנלים הסולאריים, היא תטען ברציפות. בסופו של דבר, סוללה טעונה במלואה תמשיך לקבל זרם, מה שגורם למתח לעלות בכמה וולט. כתוצאה מכך הסוללה נטענת, הטמפרטורה של האלקטרוליט עולה וטמפרטורה זו מגיעה לערכים כאלה שהאלקטרוליט רותח, יש שחרור חד של אדים מפחי הסוללה. כתוצאה מכך, האלקטרוליט יכול להתאדות לחלוטין והקופסאות השימורים יתייבשו. מטבע הדברים זה לא מוסיף "בריאות" לסוללה ומפחית באופן דרמטי את משאב הביצועים שלה.

בקר במערכת טעינת סוללות סולאריות

כאן, על מנת למנוע תופעות כאלה, על מנת לייעל את תהליכי הטעינה / פריקה, יש צורך בבקרים.

פונקציות בקר שמש

המודול האלקטרוני, המכונה בקר הסוללה הסולארית, נועד לבצע מגוון פונקציות ניטור במהלך תהליך הטעינה / פריקה של הסוללה הסולארית.

זה נראה כמו אחד מהדגמים הרבים הקיימים של בקרי טעינה לפאנלים סולאריים. מודול זה שייך לפיתוח מסוג PWM

כאשר אור השמש נופל על פני פנל סולארי המותקן, למשל, על גג הבית, תאי הפוטו של המכשיר ממירים את האור הזה לזרם חשמלי.

האנרגיה המתקבלת, למעשה, יכולה להיות מוזנת ישירות לסוללת האחסון.עם זאת, לתהליך הטעינה / פריקת הסוללה יש דקויות משלה (רמות זרמים ומתחים מסוימות). אם נזניח את הדקויות הללו, הסוללה פשוט תיכשל תוך פרק זמן קצר.

על מנת שלא יהיו השלכות כה עצובות תוכנן מודול המכונה בקר טעינה לסוללה סולארית.

בנוסף למעקב אחר רמת טעינת הסוללה, המודול עוקב אחר צריכת האנרגיה. בהתאם למידת הפריקה, מעגל בקר טעינת הסוללה מהסוללה הסולארית מווסת וקובע את רמת הזרם הנדרשת לטעינה הראשונית ובעקבותיה.

בהתאם ליכולתו של בקר טעינת הסוללה הסולארית, העיצוב של מכשירים אלה יכול להיות בעל תצורות שונות מאוד.

באופן כללי, במילים פשוטות, המודול מספק "חיי" נטולי דאגה לסוללה, שמצטברת מעת לעת ומשחררת אנרגיה למכשירים צרכניים.

מדוע בקרת טעינה ואיך עובד בקר מטען סולארי?

הסיבות העיקריות:

1. זה יאפשר לסוללה לעבוד זמן רב יותר! טעינת יתר יכולה לגרום לפיצוץ.
2. כל סוללה פועלת במתח ספציפי. הבקר מאפשר לך לבחור את ה- U הרצוי.

כמו כן, בקר הטעינה מנתק את הסוללה ממכשירי צריכה אם היא נמוכה מאוד. בנוסף, הוא מנתק את הסוללה מהתא הסולארי אם היא טעונה במלואה.

לפיכך, ביטוח מתרחש ותפעול המערכת הופך להיות בטוח יותר.

עקרון הפעולה הוא פשוט ביותר. המכשיר מסייע בשמירה על שיווי המשקל ואינו מאפשר למתח ליפול או לעלות יותר מדי.

סוגי בקרים להטענת סוללות סולאריות

1. תוֹצֶרֶת בַּיִת.
2. MRRT.
3. On / Of.
4. כלאיים.
5. סוגי PWM.

להלן נתאר בקצרה אפשרויות אלה עבור מכשירי ליתיום וסוללות אחרות

בקרי DIY

כאשר יש לך ניסיון ומיומנויות בתחום האלקטרוניקה, ניתן לייצר מכשיר זה באופן עצמאי. אך סביר להניח שלמכשיר כזה לא תהיה יעילות גבוהה. מכשיר תוצרת בית מתאים ככל הנראה אם ​​התחנה שלכם נמוכה.

כדי לבנות את מכשיר הטעינה הזה, יהיה עליכם למצוא את המעגל שלו. אך יש לזכור כי שולי הטעות חייבים להיות 0.1.

הנה תרשים פשוט.

MRRT

מסוגל לעקוב אחר מגבלת כוח הטעינה הגבוהה ביותר. בתוך התוכנה קיים אלגוריתם המאפשר פיקוח על מתח המתח והזרם. הוא מוצא איזון מסוים שבו ההתקנה כולה תפעל ביעילות מקסימאלית.

מכשיר ה- mppt נחשב לאחד הטובים והמתקדמים ביותר כיום. בניגוד ל- PMW, זה מגדיל את יעילות המערכת ב -35%. מכשיר כזה מתאים כשיש לכם הרבה פאנלים סולאריים.

סוג המכשיר ON / OF

זה הפשוט ביותר למכירה. אין לו תכונות רבות כמו האחרות. המכשיר מכבה את טעינת הסוללה ברגע שהמתח עולה למקסימום.

למרבה הצער, בקר מטען סולארי מסוג זה אינו מסוגל לטעון עד 100%. ברגע שהזרם קופץ למקסימום, מתרחשת כיבוי. כתוצאה מכך, מטען לא שלם מצמצם את חיי השימוש בו.

כלאיים

הנתונים מוחלים על המכשיר כאשר ישנם שני סוגים של מקורות כוח, למשל שמש ורוח. העיצוב שלהם מבוסס על PWM ו- MPRT. ההבדל העיקרי שלה ממכשירים דומים הוא מאפייני הזרם והמתח.

מטרתו: להשוות את העומס המגיע לסוללה. זאת בשל זרימת זרם לא אחידה מרוח הגנרטורים. מסיבה זו ניתן להפחית משמעותית את חיי אגירת האנרגיה.

PWM או PWM

העבודה מבוססת על אפנון רוחב הדופק של הזרם. פותר את בעיית הטעינה השלמה. זה מוריד את הזרם ובכך מעלה את הטעינה עד 100%.

כתוצאה מהפעלת pwm, אין התחממות יתר של הסוללה.כתוצאה מכך, יחידת בקרת שמש זו נחשבת ליעילה מאוד.

כיצד עובד טעינת הסוללה

בהיעדר אור שמש בתאי הפוטו של המבנה, הוא נמצא במצב שינה. לאחר שהקרניים מופיעות על האלמנטים, הבקר עדיין במצב שינה. הוא נדלק רק אם האנרגיה המאוחסנת מהשמש מגיעה ל -10 וולט במקבילה חשמלית.

ברגע שהמתח יגיע למחוון זה, המכשיר יופעל ודרך דיודת שוטקי יתחיל לספק זרם לסוללה. תהליך הטעינה של הסוללה במצב זה ימשיך עד שהמתח שקיבל הבקר יגיע ל- 14 V. אם זה קורה, אז יחולו שינויים במעגל הבקר עבור סוללת שמש 35 וואט או כל אחר. המגבר יפתח גישה ל- MOSFET, והשניים האחרים, החלשים יותר, ייסגרו.

זה יפסיק את טעינת הסוללה. ברגע שהמתח יורד, המעגל יחזור למקומו המקורי והטעינה תימשך. הזמן המוקצב לפעולה זו לבקר הוא כ -3 שניות.

כמה תכונות של בקרי טעינה סולארית

לסיכום, אני צריך לומר על עוד כמה תכונות של בקרי טעינה. במערכות מודרניות יש להם מספר הגנות לשיפור האמינות התפעולית. במכשירים כאלה ניתן ליישם את סוגי ההגנה הבאים:

• נגד חיבור קוטביות שגוי;
• ממעגלים קצרים בעומס ובקלט;
• מברק;
• התחממות יתר;
• ממתחי יתר של קלט;
• משחרור הסוללה בלילה.

בנוסף, מותקנים בהם כל מיני נתיכים אלקטרוניים. כדי להקל על הפעלת מערכות סולאריות, לבקרי טעינה יש תצוגות מידע. הם מציגים מידע על מצב הסוללה ועל המערכת כולה. יתכנו נתונים כגון:

• מצב טעינה, מתח סוללה;
• זרם שמופלט על ידי תאים פוטו;
• טעינת סוללה וזרם עומס;
• שעות אמפר נשמרו ותרמו.

התצוגה יכולה גם להציג הודעה על טעינה נמוכה, אזהרה מפני הפסקת חשמל בעומס.

בחלק מהדגמים של בקרי השמש יש טיימרים להפעלת מצב לילה. ישנם מכשירים מתוחכמים השולטים בהפעלת שתי סוללות עצמאיות. בדרך כלל יש להם את הקידומת Duo על שמם. ראוי גם לציין מודלים המסוגלים להשליך אנרגיה עודפת על גופי חימום.

מודלים עם ממשק לחיבור למחשב מעניינים. באופן זה ניתן להרחיב משמעותית את פונקציונליות הניטור והשליטה במערכת השמש. אם המאמר התברר כשימושי עבורך, הפץ את הקישור אליו ברשתות החברתיות. זה יעזור בפיתוח האתר. הצביעו בסקר למטה ודרגו את החומר! השאירו בתגובות תיקונים ותוספות למאמר.

מאפייני המכשיר

צריכת חשמל נמוכה במצב סרק. המעגל תוכנן עבור סוללות חומצות עופרת קטנות עד בינוניות ושואב זרם נמוך (5mA) כאשר הוא אינו פעיל. זה מאריך את חיי הסוללה.

רכיבים זמינים. המכשיר משתמש ברכיבים קונבנציונליים (לא SMD) אותם ניתן למצוא בקלות בחנויות. שום דבר לא צריך להיות מהבהב, הדבר היחיד שאתה צריך הוא מד מתח וספק כוח מתכוונן כדי לכוון את המעגל.

הגרסה האחרונה של המכשיר. זו הגרסה השלישית של המכשיר, ולכן תוקנו מרבית השגיאות והחסרונות שהיו בגירסאות הקודמות של המטען.

ויסות מתח. המכשיר משתמש בווסת מתח מקביל כך שמתח הסוללה לא יעלה על הנורמה, בדרך כלל 13.8 וולט.

הגנת מתח מתח. רוב המטענים הסולאריים משתמשים בדיודת שוטקי כדי להגן מפני דליפת זרם הסוללה לפאנל הסולארי.נעשה שימוש בווסת מתח שאנט כאשר הסוללה טעונה במלואה. אחת הבעיות בגישה זו היא הפסדי דיודות וכתוצאה מכך, החימום שלה. לדוגמא, פאנל סולארי של 100 וואט, 12 וולט, מספק 8A לסוללה, ירידת המתח על פני דיודת שוטקי תהיה 0.4 וולט, כלומר פיזור ההספק הוא כ -3.2 וואט. זהו, ראשית, הפסדים, ושנית, הדיודה תזדקק לרדיאטור כדי להסיר את החום. הבעיה היא שזה לא יעבוד להפחתת ירידת המתח, כמה דיודות המחוברות במקביל יקטינו את הזרם, אך ירידת המתח תישאר זהה. בתרשים שלהלן, במקום דיודות קונבנציונליות משתמשים במוספטים, ולכן הכוח הולך לאיבוד רק בגלל התנגדות פעילה (הפסדי התנגדות).

לשם השוואה, בפאנל 100 וואט בעת שימוש במוספי IRFZ48 (KP741A), אובדן החשמל הוא 0.5 וואט בלבד (ברבעון השני). משמעות הדבר היא פחות חום ויותר אנרגיה לסוללות. נקודה חשובה נוספת היא שלמוספטים יש מקדם טמפרטורה חיובי וניתן לחבר אותם במקביל להפחתת ההתנגדות.

בתרשים שלעיל נעשה שימוש בכמה פתרונות שאינם סטנדרטיים.

טְעִינָה. לא נעשה שימוש בדיודה בין הפאנל הסולארי לעומס, במקום ישנו מוסף Q2. דיודה במוספט מאפשרת לזרום זרם מהלוח לעומס. אם מופיע מתח משמעותי ב- Q2, אז הטרנזיסטור Q3 נפתח, הקבל C4 טעון, מה שמאלץ את מגבר ה- U2c ו- U3b לפתוח את הקו של Q2. כעת, ירידת המתח מחושבת על פי חוק אוהם, כלומר I * R, וזה הרבה פחות מאשר אם הייתה שם דיודה. קבלים C4 משוחררים מעת לעת באמצעות הנגד R7 ו- Q2 נסגר. אם זרם זורם מהלוח, אז EMF ההשראה העצמית של המשרן L1 מכריח מיד את Q3 להיפתח. זה קורה לעתים קרובות מאוד (פעמים בשנייה). במקרה שהזרם עובר לפאנל הסולארי, Q2 נסגר, אך Q3 לא נפתח, כי דיודה D2 מגבילה את ההשראה העצמית EMF של החנק L1. דיודה D2 יכולה להיות מדורגת לזרם 1A, אך במהלך הבדיקה התברר כי זרם כזה מתרחש לעיתים נדירות.

גוזם ה- VR1 מגדיר את המתח המרבי. כאשר המתח עולה על 13.8 וולט, המגבר התפעולי U2d פותח את ה- mosfet של Q1 והפלט מהלוח "קצר" למקרקעין. בנוסף, Opamp U3b מכבה את Q2 וכן הלאה. הפאנל מנותק מהעומס. זה הכרחי מכיוון ש- Q1, בנוסף לפאנל הסולארי, "מקצר" על העומס והסוללה.

ניהול מוספות תעלות N. המוספטים Q2 ו- Q4 דורשים יותר מתח כדי להניע מאשר משתמשים במעגל. לשם כך, מגבר ה- U2 עם רצועת דיודות וקבלים יוצר מתח מוגבר VH. מתח זה משמש להפעלת U3, שהפלט שלו יהיה מתח יתר. חבורה של U2b ו- D10 מבטיחה את יציבות מתח המוצא ב 24 וולט. עם מתח זה, יהיה מתח של לפחות 10 וולט דרך מקור השער של הטרנזיסטור, כך שייצור החום יהיה קטן. בדרך כלל, למוספיות של תעלות N יש עכבה נמוכה בהרבה מזו של ערוץ P, ולכן הם שימשו במעגל זה.

הגנת מתח מתח. Mosfet Q4, U3a opamp עם הידוק חיצוני של נגדים וקבלים, מיועדים להגנה על מתח נמוך. כאן נעשה שימוש ב- Q4 שאינו סטנדרטי. דיודת ה- mosfet מספקת זרימת זרם קבועה לסוללה. כאשר המתח הוא מעל המינימום שצוין, ה- mosfet פתוח ומאפשר ירידת מתח קטנה בעת טעינת הסוללה, אך חשוב מכך, הוא מאפשר לזרם מהסוללה לזרום לעומס אם התא הסולארי אינו יכול לספק כוח יציאה מספיק. נתיך מגן מפני קצרים בצד העומס.

להלן תמונות של סידור האלמנטים והמעגלים המודפסים.

הגדרת המכשיר. במהלך שימוש רגיל במכשיר, אסור להכניס את המגשר J1! נורית ה- D11 משמשת להגדרה. להגדרת התצורה של המכשיר, חבר ספק כוח מתכוונן למסופי "העומס".

הגדרת הגנה על מתח נמוך הכנס את המגשר J1. באספקת החשמל, הגדר את מתח המוצא ל -10.5 וולט. סובב את הגוזם VR2 נגד כיוון השעון עד ש- LED D11 נדלק. סובב את VR2 מעט בכיוון השעון עד שהנורית תיכבה. הסר את המגשר J1.

הגדרת המתח המרבי באספקת החשמל, הגדר את מתח המוצא ל 13.8 וולט. סובב את הגוזם VR1 עם כיוון השעון עד שהנורית D9 תכבה. סובב את VR1 לאט נגד כיוון השעון עד ש- LED D9 נדלק.

הבקר מוגדר. אל תשכח להסיר את המגשר J1!

אם הקיבולת של המערכת כולה קטנה, ניתן להחליף את המוספטים ב- IRFZ34 זול יותר. ואם המערכת חזקה יותר, ניתן להחליף את המוספטים ב- IRFZ48 חזק יותר.

בקר פאנלים סולאריים תוצרת בית

• בית
• > הניסיון הקטן שלי

הבקר פשוט מאוד ומורכב מארבעה חלקים בלבד.

זהו טרנזיסטור רב עוצמה (אני משתמש בזרם IRFZ44N העומד על עד 49 אמפר).

וסת ממסר לרכב עם שליטה פלוס (VAZ "קלאסי").

נגד 120kOhm.

הדיודה חזקה יותר להחזיק את הזרם שמנפק הפאנל הסולארי (למשל מגשר דיודות לרכב).

עקרון הפעולה גם הוא פשוט מאוד. אני כותב לאנשים שלא מבינים בכלל אלקטרוניקה, מכיוון שאני בעצמי לא מבין בזה כלום.

וסת הממסר מחובר לסוללה, מינוס לבסיס האלומיניום (31k), פלוס ל- (15k), מהמגע (68k), מחובר החוט דרך הנגד לשער הטרנזיסטור. הטרנזיסטור כולל שלוש רגליים, הראשונה היא השער, השנייה היא הניקוז, והשלישית היא המקור. המינוס של הפאנל הסולארי מחובר למקור, והפלוס לסוללה, מהניקוז של הטרנזיסטור פחות הפאנל הסולארי עובר לסוללה.

כאשר מווסת הממסר מחובר ופועל, האות החיובי מ (68k) פותח את השער והזרם מהפאנל הסולארי זורם דרך ניקוז המקור לסוללה, וכשהמתח בסוללה עולה על 14 וולט, הממסר הווסת מכבה את הפלוס והשער של הטרנזיסטור משוחרר דרך הנגד שהוא נסגר במינוס ובכך שובר את המגע המינוס של הפאנל הסולארי והוא מכבה. וכשהמתח יורד מעט, ויסות הממסר ייתן שוב פלוס לשער, הטרנזיסטור ייפתח ושוב הזרם מהלוח יזרום לסוללה. יש צורך בדיודה על החוט החיובי של ה- SB כדי שהסוללה לא תתפרק בלילה, שכן ללא אור הפאנל הסולארי עצמו צורך חשמל.

להלן המחשה ויזואלית של חיבור אלמנטים בבקר.

אני לא טוב באלקטרוניקה ואולי יש כמה פגמים במעגל שלי, אבל זה עובד בלי שום הגדרות ועובד מיד ועושה מה שבקרי מפעל לפאנלים סולאריים עושים, ומחיר העלות הוא רק כ- 200 רובל ושעה. של עבודה.

להלן תמונה בלתי מובנת של הבקר הזה, בדיוק כך, כל הפרטים של הבקר קבועים במקרה של התיבה. הטרנזיסטור מתחמם מעט והתקנתי אותו למאוורר קטן. במקביל לנגד, הנחתי נורית LED קטנה, המציגה את פעולת הבקר. כאשר ה- SB פועל, כאשר הוא לא, זה אומר שהסוללה טעונה, וכשהסוללה מהבהבת במהירות, הסוללה כמעט נטענת ופשוט נטענת.

הבקר הזה עובד יותר מחצי שנה ובמהלך הזמן הזה אין שום בעיות, חיברתי הכל, עכשיו אני לא עוקב אחר הסוללה, הכל עובד מעצמו. זהו הבקר השני שלי, הראשון שהרכבתי עבור מחוללי רוח כווסת נטל, ראה אודותיו במאמרים קודמים בסעיף המוצרים הביתיים שלי.

שימו לב - הבקר אינו פועל באופן מלא. לאחר זמן מה של עבודה התברר כי הטרנזיסטור במעגל זה אינו נסגר לחלוטין, והזרם ממשיך לזרום לסוללה בכל מקרה, גם כאשר חורגים מ- 14 וולט

אני מתנצל על המעגל הלא פעיל, אני בעצמי השתמשתי בו זמן רב וחשבתי שהכל עובד, אך מתברר שלא, וגם לאחר טעינה מלאה, זרם עדיין זורם לסוללה. הטרנזיסטור נסגר רק במחצית הדרך כשהוא מגיע ל -14 וולט. אני עדיין לא אסיר את המעגל, עם הופעת הזמן והרצון, אסיים את הבקר הזה ואפרוס את מעגל העבודה.
ועכשיו יש לי וסת נטל כבקר, שעבד בצורה מושלמת במשך זמן רב. ברגע שהמתח עולה על 14 וולט, הטרנזיסטור נפתח ומדליק את הנורה, ששורפת את כל האנרגיה העודפת. במקביל, ישנם שני פאנלים סולאריים וטורבינת רוח על הנטל הזה.

סוגים

דולק כבוי

מכשיר מסוג זה נחשב לפשוט והזול ביותר. המשימה היחידה והעיקרית שלה היא לכבות את אספקת המטען לסוללה כאשר מגיעים למתח המרבי כדי למנוע התחממות יתר.

עם זאת, לסוג זה חסרון מסוים, שהוא כיבוי מוקדם מדי. לאחר השגת הזרם המרבי, יש צורך לשמור על תהליך הטעינה למשך מספר שעות, ובקר זה יכבה אותו באופן מיידי.

כתוצאה מכך טעינת הסוללה תהיה באזור של 70% מהמקסימום. זה משפיע לרעה על הסוללה.

PWM

סוג זה הוא הפעלה / כיבוי מתקדמת. השדרוג הוא שיש לו מערכת אפנון רוחב דופק מובנית (PWM). פונקציה זו אפשרה לבקר, כאשר הגיע המתח המקסימלי, לא לכבות את האספקה ​​הנוכחית, אלא להפחית את חוזקו.

מסיבה זו התאפשר לטעון את המכשיר כמעט לחלוטין.

MRRT

סוג זה נחשב למתקדם ביותר כיום. מהות עבודתו מבוססת על העובדה שהוא מסוגל לקבוע את הערך המדויק של המתח המרבי עבור סוללה נתונה. הוא עוקב ברציפות אחר הזרם והמתח במערכת. בשל הקבלה המתמדת של פרמטרים אלה, המעבד מסוגל לשמור על הערכים האופטימליים ביותר של זרם ומתח, מה שמאפשר לך ליצור הספק מרבי.

אם נשווה את הבקר MPPT ו- PWN, אז היעילות של הראשונה גבוהה יותר בכ- 20-35%.

סוגי בקר

בקרי הפעלה / כיבוי

דגמים אלה הם הפשוטים ביותר מכל הסוגים של בקרי טעינה סולארית.

בקר טעינה / כיבוי למערכות סולאריות

דגמי הפעלה / כיבוי נועדו לכבות את טעינת הסוללה כאשר מגבלת המתח העליונה מגיעה. זה בדרך כלל 14.4 וולט. כתוצאה מכך נמנעים התחממות יתר והטענת יתר.

בקרי הפעלה / כיבוי לא יוכלו לטעון את הסוללה במלואה. אחרי הכל, כאן הכיבוי מתרחש ברגע בו מגיעים לזרם המרבי. ותהליך הטעינה עד קיבולת מלאה עדיין צריך להישמר מספר שעות. רמת הטעינה בזמן הכיבוי היא איפשהו בסביבות 70 אחוז מהקיבולת הנומינלית. מטבע הדברים, הדבר משפיע לרעה על מצבה של הסוללה ומקטין את חיי השירות שלה.

בקרי PWM

בחיפוש אחר פיתרון לטעינה מלאה של סוללות במערכת עם התקני הפעלה / כיבוי, פותחו יחידות בקרה על בסיס העיקרון של אפנון רוחב הדופק (בקיצור PWM) של זרם הטעינה. נקודת הפעולה של בקר כזה היא שהוא מקטין את זרם הטעינה כאשר מגיעים למגבלת המתח. בגישה זו, טעינת הסוללה מגיעה לכמעט 100 אחוז. יעילות התהליך מוגברת בעד 30 אחוז.

בקר טעינה של PWM
ישנם דגמי PWM שיכולים לווסת את הזרם בהתאם לטמפרטורת ההפעלה. יש לכך השפעה טובה על מצבה של הסוללה, החימום פוחת, הטעינה מקובלת יותר. התהליך מוסדר אוטומטית.
מומחים ממליצים להשתמש בבקרי טעינה של PWM עבור פאנלים סולאריים באזורים בהם יש פעילות גבוהה של אור שמש.לעתים קרובות ניתן למצוא אותם במערכות סולאריות בעלות הספק נמוך (פחות משני קילוואט). ככלל, סוללות נטענות בעלות קיבולת קטנה פועלות בהן.

הרגולטורים מקלידים MPPT

בקרי טעינה MPPT כיום הם המכשירים המתקדמים ביותר לוויסות תהליך טעינת סוללת אחסון במערכות סולאריות. מודלים אלה מגבירים את יעילות ייצור החשמל מאותם פאנלים סולאריים. עקרון הפעולה של מכשירי MPPT מבוסס על קביעת נקודת ערך ההספק המרבי.

בקר טעינה MPPT

ה- MPPT עוקב ברציפות אחר הזרם והמתח במערכת. על סמך נתונים אלה, המעבד מחשב את היחס האופטימלי של הפרמטרים על מנת להשיג תפוקת כוח מרבית. בעת התאמת המתח, אפילו שלב הטעינה נלקח בחשבון. בקרי שמש MPPT אפילו מאפשרים לך לקחת מתח רב מהמודולים ואז להמיר אותו למיטבי. זה האופטימלי מובן כמי שמבטיח טעינה מלאה של הסוללה.

אם אנו מעריכים את עבודת MPPT בהשוואה ל- PWM, אז יעילות מערכת השמש תגדל מ -20 ל -35 אחוז. הפלוסים כוללים גם את היכולת לעבוד עם הצללת הפאנל הסולארי עד 40 אחוז. בשל היכולת לשמור על ערך מתח גבוה בפלט הבקר, ניתן להשתמש בחיווט קטן. אפשר גם לשים פאנלים סולאריים ואת היחידה במרחק גדול יותר מאשר במקרה של PWM.

בקרי טעינה היברידיים

במדינות מסוימות, למשל, ארה"ב, גרמניה, שוודיה, דנמרק, חלק ניכר מהחשמל מופק על ידי טורבינות רוח. בכמה מדינות קטנות, אנרגיה חלופית תופסת חלק גדול ברשתות האנרגיה של מדינות אלה. כחלק ממערכות רוח קיימים גם מכשירים לשליטה בתהליך הטעינה. אם תחנת הכוח היא גרסה משולבת של גנרטור רוח ופאנלים סולאריים, משתמשים בבקרים היברידיים.

בקר היברידי
ניתן לבנות מכשירים אלה עם מעגל MPPT או PWM. ההבדל העיקרי הוא שהם משתמשים במאפייני וולט אמפר שונים. במהלך הפעולה, מייצרים גנרטורים ייצור חשמל מאוד לא אחיד. התוצאה היא עומס לא אחיד על הסוללות ותפעול מלחיץ. המשימה של הבקר ההיברידי היא לפרוק עודפי אנרגיה. לשם כך, ככלל, משתמשים בגופי חימום מיוחדים.

בקרים תוצרת בית

אנשים שמבינים בהנדסת חשמל בונים לעתים קרובות בקרי תשלום לטורבינות רוח ולפאנלים סולאריים בעצמם. הפונקציונליות של דגמים כאלה לרוב נחותה ביעילות והתכונות מוגדרות להתקני המפעל. עם זאת, בהתקנות קטנות, כוחו של בקר ביתי מספיק.

בקר מטען סולארי תוצרת בית

בעת יצירת בקר טעינה במו ידיך, זכור כי ההספק הכולל חייב לעמוד בתנאי הבא: 1.2P ≤ I * U. אני הוא זרם המוצא של הבקר, U הוא המתח כאשר הסוללה מתרוקנת.

ישנם לא מעט מעגלי בקר ביתיים. תוכלו לחפש אותם בפורומים הרלוונטיים ברשת. כאן יש לומר רק על כמה דרישות כלליות למכשיר כזה:

• מתח הטעינה צריך להיות 13.8 וולט ומשתנה בהתאם לזרם המדורג;
• המתח בו מכבה את המטען (11 וולט). יש להגדיר את הערך הזה;
• המתח בו מופעל המטען הוא 12.5 וולט.

לכן, אם תחליט להרכיב מערכת סולארית במו ידיך, יהיה עליך להתחיל ליצור בקר טעינה. אינך יכול להסתדר בלעדיו בעת הפעלת פאנלים סולאריים וטורבינות רוח.

אפשרויות בחירה

ישנם רק שני קריטריונים לבחירה:

1. הנקודה הראשונה והחשובה מאוד היא המתח הנכנס. המקסימום של מחוון זה צריך להיות גבוה בכ -20% ממתח המעגל הפתוח של סוללת השמש.
2. הקריטריון השני הוא הזרם המדורג. אם נבחר סוג PWN, הזרם המדורג שלו חייב להיות גבוה מזרם הקצר של הסוללה בכ -10%. אם נבחר MPPT, אז המאפיין העיקרי שלו הוא כוח. פרמטר זה חייב להיות גדול מהמתח של המערכת כולה כפול הזרם המדורג של המערכת. לצורך חישובים המתח נלקח באמצעות סוללות פרוקות.

דרכים לחיבור בקרים

בהתחשב בנושא החיבורים, יש לציין מיד: להתקנת כל מכשיר בודד, תכונה אופיינית היא העבודה עם סדרה ספציפית של פאנלים סולאריים.

כך, למשל, אם משתמשים בבקר המיועד למתח כניסה מרבי של 100 וולט, סדרה של פאנלים סולאריים צריכה להוציא מתח לא יותר מערך זה.

כל תחנת כוח סולארית פועלת על פי עקרון האיזון בין מתח היציאה והכניסה בשלב הראשון. מגבלת המתח העליונה של הבקר חייבת להתאים למגבלת המתח העליונה של הלוח

לפני חיבור ההתקן, יש צורך לקבוע את מקום ההתקנה הפיזית שלו. על פי הכללים, יש לבחור את מקום ההתקנה באזורים יבשים ומאווררים היטב. הימצאותם של חומרים דליקים ליד המכשיר אינה נכללת.

הימצאות מקורות רטט, חום ולחות בסביבתו המיידית של המכשיר אינה מקובלת. על אתר ההתקנה להיות מוגן מפני משקעים אטמוספריים ואור שמש ישיר.

טכניקת חיבור דגם PWM

כמעט כל יצרני בקרי PWM דורשים רצף מדויק של התקני חיבור.

הטכניקה של חיבור בקרי PWM למכשירים היקפיים אינה קשה במיוחד. כל לוח מצויד במסופים שכותרתו. כאן אתה פשוט צריך לעקוב אחר רצף הפעולות.

חייבים לחבר התקנים היקפיים בהתאמה מלאה לייעודי מסופי המגע:

1. חבר את חוטי הסוללה למסופי הסוללה של ההתקן בהתאם לקוטביות המצוינת.
2. הפעל את נתיך המגן ישירות בנקודת המגע של החוט החיובי.
3. על המגעים של הבקר המיועד לפאנל הסולארי, תקנו את המוליכים המגיעים מהפאנלים הסולאריים של הפאנלים. שימו לב לקוטביות.
4. חבר מנורת בדיקה במתח המתאים (בדרך כלל 12 / 24V) למסופי העומס של המכשיר.

אסור להפר את הרצף שצוין. לדוגמא, חל איסור מוחלט לחבר פאנלים סולאריים מלכתחילה כאשר הסוללה אינה מחוברת. על ידי פעולות כאלה המשתמש מסתכן ב"שרפת "המכשיר. חומר זה מתאר בפירוט רב יותר את תרשים ההרכבה של תאים סולאריים עם סוללה.

כמו כן, עבור בקרי סדרת PWM, אין זה מקובל לחבר מהפך מתח למסופי העומס של הבקר. יש לחבר את המהפך ישירות למסופי הסוללה.

נוהל חיבור התקני MPPT

הדרישות הכלליות להתקנה פיזית למכשירים מסוג זה אינן שונות ממערכות קודמות. אולם ההתקנה הטכנולוגית לרוב שונה במקצת מכיוון שבקרי MPPT נחשבים לרוב למכשירים חזקים יותר.

לבקרים המיועדים לרמות הספק גבוהות, מומלץ להשתמש בכבלים של חתכים גדולים, המצוידים במתגי קצה מתכתיים, על חיבורי מעגלי חשמל.

לדוגמא, עבור מערכות בעלות הספק גבוה, דרישות אלה משלימות בכך שיצרנים ממליצים לקחת כבל לקווי חיבור חשמל המיועדים לצפיפות זרם של לפחות 4 A / mm2. כלומר, למשל, לבקר עם זרם של 60 A, יש צורך בכבל כדי להתחבר לסוללה עם חתך רוחב של לפחות 20 מ"מ.

הכבלים המחברים חייבים להיות מצוידים בזיזי נחושת, מכווצים היטב בכלי מיוחד. המסופים השליליים של הפאנל הסולארי והסוללה חייבים להיות מצוידים במתאמי נתיכים ומתגים.

גישה זו מבטלת הפסדי אנרגיה ומבטיחה תפעול בטוח של המתקן.

תרשים בלוקים לחיבור בקר MPPT חזק: 1 - פאנל סולארי; 2 - בקר MPPT; 3 - בלוק מסוף; 4.5 - נתיכים; 6 - מתג הפעלה לבקר; 7.8 - אוטובוס קרקע

לפני חיבור פאנלים סולאריים למכשיר, וודאו שהמתח במסופים תואם או נמוך מהמתח שמותר להחיל על כניסת הבקר.

חיבור ציוד היקפי למכשיר MTTP:

1. הצב את מתגי הפאנל והסוללה במצב כבוי.
2. הסר את הפאנלים ואת נתיכי ההגנה על הסוללה.
3. חבר את הכבל מסופי הסוללה למסופי הבקר של הסוללה.
4. חבר את מובילי הפאנל הסולארי עם מסופי הבקר המסומנים בסימן המתאים.
5. חבר כבל בין מסוף הקרקע לאוטובוס הקרקע.
6. התקן את חיישן הטמפרטורה על הבקר בהתאם להוראות.

לאחר שלבים אלה, יש צורך להכניס את נתיך הסוללה שהוצא בעבר למקומו ולהפוך את המתג למצב "פועל". אות זיהוי הסוללה יופיע על מסך הבקר.

לאחר מכן, לאחר הפסקה קצרה (1-2 דקות), החלף את נתיך הפאנל הסולארי שהוסר בעבר והסב את מתג הפאנל למצב "פועל".

מסך המכשיר יציג את ערך המתח של הפאנל הסולארי. רגע זה מעיד על שיגור מוצלח של תחנת הכוח הסולארית להפעלה.

בקר תוצרת בית: תכונות, אביזרים

המכשיר מתוכנן לעבוד עם פאנל סולארי אחד בלבד, המייצר זרם בעל חוזק שאינו עולה על 4 A. קיבולת הסוללה, הנטענת על ידי הבקר, היא 3,000 A * h.

כדי לייצר את הבקר, עליך להכין את האלמנטים הבאים:

• 2 מיקרו מעגלים: LM385-2.5 ו- TLC271 (הוא מגבר תפעולי);
• 3 קבלים: C1 ו- C2 הם בעלי צריכת חשמל נמוכה, בעלי 100n; ל- C3 קיבולת של 1000u, מדורגת ל- 16 וולט;
• נורית חיווי אחת (D1);
• דיודת שוטקי 1;
• דיודה אחת SB540. במקום זאת, אתה יכול להשתמש בכל דיודה, העיקר שהיא יכולה לעמוד בזרם המרבי של הסוללה הסולארית;
• 3 טרנזיסטורים: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 נגדים (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 ו- R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). כולם יכולים להיות 5%. אם אתה רוצה יותר דיוק, אתה יכול לקחת נגדים של 1%.

כיצד אוכל להחליף כמה רכיבים

ניתן להחליף כל אחד מהאלמנטים הללו. בעת התקנת מעגלים אחרים, עליך לחשוב על שינוי הקיבול של הקבל C2 ובחירת ההטיה של הטרנזיסטור Q3.

במקום טרנזיסטור MOSFET, אתה יכול להתקין כל אחר. על האלמנט להיות בעל התנגדות נמוכה לערוצים פתוחים. עדיף לא להחליף את דיודת שוטקי. ניתן להתקין דיודה רגילה, אך יש להציב אותה כהלכה.

נגדים R8, R10 הם 92 kOhm. ערך זה אינו סטנדרטי. בגלל זה קשה למצוא נגדים כאלה. ההחלפה המלאה שלהם יכולה להיות שני נגדים עם 82 ו -10 kOhm. צריך לכלול אותם ברצף.

אם הבקר לא ישמש בסביבה עוינת, אתה יכול להתקין נגד גוזם. זה מאפשר לשלוט במתח. זה לא יעבוד הרבה זמן בסביבה אגרסיבית.

אם יש צורך להשתמש בבקר לפאנלים חזקים יותר, יש להחליף את הטרנזיסטור והדיודה MOSFET באנלוגים חזקים יותר. אין צורך לשנות את כל הרכיבים האחרים. אין טעם להתקין גוף קירור לוויסות 4 A. על ידי התקנת ה- MOSFET על גוף קירור מתאים, המכשיר יוכל לפעול עם לוח יעיל יותר.

עקרון הפעולה

בהיעדר זרם מהסוללה הסולארית, הבקר נמצא במצב שינה. הוא אינו משתמש באף אחד מצמר הסוללה. לאחר שקרני השמש פוגעות בלוח, זרם חשמלי מתחיל לזרום לבקר. זה צריך להידלק. עם זאת, נורית החיווי יחד עם שני טרנזיסטורים חלשים נדלקת רק כאשר המתח מגיע ל -10 וולט.

לאחר הגעה למתח זה, הזרם יעבור דרך דיודת שוטקי לסוללה. אם המתח עולה ל -14 וולט, המגבר U1 יתחיל לפעול, שידליק את ה- MOSFET. כתוצאה מכך, ה- LED יכבה, ושני טרנזיסטורים בעלי הספק נמוך. הסוללה לא תיטען. בשלב זה, C2 ישוחרר. בממוצע זה לוקח 3 שניות. לאחר פריקת הקבל C2, תתגבר על ההיסטריה של U1, ה- MOSFET ייסגר, הסוללה תתחיל להיטען. הטעינה תימשך עד שהמתח יעלה לרמת המיתוג.

הטעינה מתרחשת מעת לעת. יתר על כן, משך הזמן תלוי מהו זרם הטעינה של הסוללה, וכמה חזקים המכשירים המחוברים אליה. הטעינה נמשכת עד שהמתח מגיע ל -14 וולט.

המעגל נדלק תוך זמן קצר מאוד. הכללתו מושפעת מזמן טעינת C2 בזרם המגביל את הטרנזיסטור Q3. הזרם לא יכול להיות יותר מ- 40 mA.