Saulės baterijos įkrovimo valdiklis MRPT ar PWM - ką geriau pasirinkti?

Čia sužinosite:

• Kai jums reikia valdiklio
• Saulės valdiklio funkcijos
• Kaip veikia akumuliatoriaus įkrovimo valdiklis
• Įrenginio charakteristikos
• Tipai
• Pasirinkimo parinktys
• Valdiklių prijungimo būdai
• Naminis valdiklis: funkcijos, priedai
• Kaip pakeisti kai kuriuos komponentus
• Veikimo principas

Saulės baterijų įkrovimo valdiklis yra privalomas saulės baterijų maitinimo sistemos elementas, išskyrus baterijas ir pačias plokštes. Už ką jis atsakingas ir kaip tai padaryti patiems?

Kai jums reikia valdiklio

Saulės energija vis dar ribojama (namų ūkių lygmeniu) kuriant gana mažos galios fotovoltines plokštes. Nepaisant saulės-srovės fotoelektrinio keitiklio konstrukcijos, šiame įrenginyje yra modulis, vadinamas saulės baterijų įkrovimo valdikliu.

Iš tiesų, saulės šviesos fotosintezės sąrankoje yra įkraunama baterija, kurioje kaupiama iš saulės kolektoriaus gaunama energija. Būtent šį antrinį energijos šaltinį pirmiausia aptarnauja valdiklis.

Tada mes suprasime įrenginį ir jo veikimo principus, taip pat kalbėsime apie tai, kaip jį prijungti.

Kai akumuliatorius bus įkrautas maksimaliai, valdiklis reguliuos jo srovės tiekimą, sumažindamas jį iki reikiamos kompensacijos sumos už savaiminį prietaiso išsikrovimą. Jei baterija visiškai išsikrovusi, valdiklis atjungs bet kokią gaunamą apkrovą iš įrenginio.

Šio prietaiso poreikį galima suskirstyti į šiuos dalykus:

1. Daugiapakopis akumuliatoriaus įkrovimas;
2. Akumuliatoriaus įjungimo / išjungimo reguliavimas kraunant / iškraunant prietaisą;
3. Baterijos prijungimas maksimaliu įkrovimu;
4. Fotoelementų prijungimas automatiniu režimu.

Saulės prietaisų akumuliatoriaus įkrovos valdiklis yra svarbus, nes visos jo funkcijos atliekamos geros būklės metu, labai padidėja įmontuoto akumuliatoriaus tarnavimo laikas.

Kam skirti akumuliatoriaus įkrovimo valdikliai?

Jei akumuliatorius yra prijungtas tiesiai prie saulės kolektorių gnybtų, jis bus nuolat įkraunamas. Galų gale visiškai įkrauta baterija ir toliau gaus srovę, todėl įtampa padidės keliais voltais. Dėl to akumuliatorius įkraunamas, pakyla elektrolito temperatūra ir ši temperatūra pasiekia tokias vertes, kad elektrolitas užverda, iš akumuliatoriaus skardinių smarkiai išsiskiria garai. Dėl to elektrolitas gali visiškai išgaruoti ir skardinės išdžiūti. Natūralu, kad tai nepadidina akumuliatoriaus „sveikatos“ ir smarkiai sumažina jo efektyvumą.

Valdiklis saulės baterijų įkrovimo sistemoje

Čia, norint užkirsti kelią tokiems reiškiniams, norint optimizuoti įkrovimo / iškrovimo procesus, reikalingi valdikliai.

Saulės valdiklio funkcijos

Elektroninis modulis, vadinamas saulės baterijų valdikliu, skirtas atlikti įvairias stebėjimo funkcijas vykdant saulės baterijos įkrovimo / iškrovimo procesą.

Tai atrodo kaip vienas iš daugelio esamų saulės kolektorių įkrovimo valdiklių modelių. Šis modulis priklauso PWM tipo plėtrai

Saulei krintant ant saulės kolektoriaus, įrengto, pavyzdžiui, ant namo stogo, paviršiaus, prietaiso fotoelementai šią šviesą paverčia elektros srove.

Gautą energiją iš tikrųjų būtų galima tiekti tiesiai į akumuliatorių.Tačiau akumuliatoriaus įkrovimo / iškrovimo procesas turi savo subtilybių (tam tikras srovių ir įtampų lygius). Jei nepaisysite šių subtilybių, baterija tiesiog suges per trumpą laiką.

Kad nebūtų tokių liūdnų pasekmių, sukurtas modulis, vadinamas saulės baterijos įkrovos valdikliu.

Be akumuliatoriaus įkrovos lygio stebėjimo, modulis taip pat stebi energijos suvartojimą. Priklausomai nuo iškrovimo laipsnio, baterijos įkrovos valdiklio grandinė iš saulės baterijos reguliuoja ir nustato srovės lygį, reikalingą pradiniam ir tolesniam įkrovimui.

Atsižvelgiant į saulės baterijų įkrovimo valdiklio galingumą, šių prietaisų konstrukcijos gali būti labai skirtingos.

Apskritai, paprastai tariant, modulis suteikia nerūpestingą akumuliatoriaus „gyvenimą“, kuris periodiškai kaupia ir išleidžia energiją vartotojų prietaisams.

Kodėl verta valdyti įkrovą ir kaip veikia saulės įkrovos valdiklis?

Pagrindinės priežastys:

1. Tai leis akumuliatoriui veikti ilgiau! Per didelis įkrovimas gali sukelti sprogimą.
2. Kiekviena baterija veikia esant tam tikrai įtampai. Valdiklis leidžia pasirinkti norimą U.

Be to, įkrovimo valdiklis atjungia akumuliatorių nuo vartojimo prietaisų, jei jis yra labai mažas. Be to, jis atjungia akumuliatorių nuo saulės elemento, jei jis yra visiškai įkrautas.

Taigi atsiranda draudimas ir sistemos veikimas tampa saugesnis.

Veikimo principas yra labai paprastas. Prietaisas padeda išlaikyti pusiausvyrą ir neleidžia įtampai per daug kristi ar kilti.

Valdiklių tipai saulės baterijoms įkrauti

1. Naminis.
2. MRRT.
3. Įjungta / iš.
4. Hibridai.
5. PWM tipai.

Žemiau mes trumpai apibūdiname šias ličio prietaisų ir kitų baterijų parinktis

Pasidaryk pats valdikliai

Kai turite patirties ir įgūdžių elektronikos srityje, šį prietaisą galima gaminti savarankiškai. Bet vargu ar toks prietaisas turi didelį efektyvumą. Namų prietaisas greičiausiai tinka, jei jūsų stotis turi mažai energijos.

Norėdami sukurti šį įkrovimo įrenginį, turėsite rasti jo grandinę. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad paklaidos riba turi būti 0,1.

Čia yra paprasta schema.

MRRT

Geba stebėti didžiausią įkrovimo galios ribą. Programinės įrangos viduje yra algoritmas, leidžiantis stebėti įtampą ir srovės lygį. Tai nustato tam tikrą pusiausvyrą, kurioje visas įrenginys veiks maksimaliai efektyviai.

MPPT įrenginys šiandien laikomas vienu geriausių ir pažangiausių. Skirtingai nuo PMW, jis padidina sistemos efektyvumą 35%. Toks prietaisas tinka, kai turite daug saulės kolektorių.

Prietaiso tipas ON / OF

Tai paprasčiausias parduodamas. Jis neturi tiek funkcijų, kiek kiti. Prietaisas išjungia akumuliatoriaus įkrovimą, kai tik padidėja įtampa.

Deja, tokio tipo saulės įkrovos valdiklis negali įkrauti iki 100 proc. Kai tik srovė šokteli maksimaliai, įvyksta išjungimas. Dėl to neišsamus įkrovimas sutrumpina jo naudingo tarnavimo laiką.

Hibridai

Duomenys įrenginiui taikomi, kai yra dviejų tipų maitinimo šaltiniai, pavyzdžiui, saulė ir vėjas. Jų dizainas pagrįstas PWM ir MPRT. Pagrindinis jo skirtumas nuo panašių įtaisų yra srovės ir įtampos charakteristikos.

Jo tikslas: išlyginti akumuliatoriaus apkrovą. Taip yra dėl netolygaus srovės srauto iš generatorių vėjo. Dėl šios priežasties energijos kaupimo laikas gali būti žymiai sutrumpėjęs.

PWM arba PWM

Darbas pagrįstas impulso pločio srovės moduliavimu. Išsprendžia neišsamaus įkrovimo problemą. Tai sumažina srovę ir taip padidina įkrovą iki 100%.

Dėl pwm veikimo nėra akumuliatoriaus perkaitimo.Todėl manoma, kad šis saulės energijos valdymo blokas yra labai efektyvus.

Kaip veikia akumuliatoriaus įkrovimo valdiklis

Nesant saulės šviesos ant elemento fotoelementų, jis veikia miego režimu. Kai ant elementų atsiranda spinduliai, valdiklis vis dar veikia miego režimu. Jis įsijungia tik tuo atveju, jei sukaupta saulės energija pasiekia 10 voltų ekvivalentą.

Kai tik įtampa pasiekia šį skaičių, prietaisas įsijungia ir pradeda tiekti srovę į akumuliatorių per Schottky diodą. Akumuliatoriaus įkrovimo procesas šiame režime tęsis tol, kol valdiklio gaunama įtampa pasieks 14 V. Jei taip atsitiktų, 35 w saulės baterijos ar bet kurios kitos valdiklio grandinėje pasikeis. Stiprintuvas atvers prieigą prie MOSFET, o kiti du, silpnesni, bus uždaryti.

Tai sustabdys akumuliatoriaus įkrovimą. Kai tik įtampa nukris, grandinė grįš į pradinę padėtį ir įkrovimas bus tęsiamas. Valdikliui šiai operacijai skirtas laikas yra apie 3 sekundės.

Kai kurios saulės įkrovos valdiklių savybės

Apibendrinant, turiu pasakyti apie dar keletą įkrovimo valdiklių savybių. Šiuolaikinėse sistemose jie turi daug apsaugų, kad pagerintų veiklos patikimumą. Tokiuose įrenginiuose galima įgyvendinti šias apsaugos rūšis:

• Prieš neteisingą poliškumo jungtį;
• Nuo trumpųjų jungimų apkrovoje ir įėjime;
• Nuo žaibo;
• Perkaitimas;
• Nuo įėjimo viršįtampių;
• Nuo akumuliatoriaus išsikrovimo naktį.

Be to, juose yra sumontuoti visų rūšių elektroniniai saugikliai. Norėdami palengvinti saulės sistemų veikimą, įkrovos valdikliai turi informacijos ekranus. Jie rodo informaciją apie akumuliatoriaus būklę ir visą sistemą. Gali būti tokie duomenys kaip:

• Įkrovimo būsena, akumuliatoriaus įtampa;
• Fotoelementų skleidžiama srovė;
• Baterijos įkrovimas ir apkrovos srovė;
• Amperų valandos saugomos ir dovanojamos.

Ekrane taip pat gali būti rodomas pranešimas apie mažą įkrovimą, įspėjimas apie elektros energijos tiekimo sutrikimą.

Kai kuriuose saulės valdiklių modeliuose yra laikmačiai naktiniam režimui įjungti. Yra sudėtingi įtaisai, valdantys dviejų nepriklausomų baterijų veikimą. Paprastai jų varduose yra priešdėlis „Duo“. Taip pat verta atkreipti dėmesį į modelius, kurie sugeba perteklinę energiją išmesti į kaitinimo elementus.

Įdomūs modeliai su sąsaja, skirta prisijungti prie kompiuterio. Tokiu būdu galima žymiai išplėsti Saulės sistemos stebėjimo ir valdymo funkcionalumą. Jei straipsnis pasirodė jums naudingas, paskleiskite nuorodą į jį socialiniuose tinkluose. Tai darydami padėsite plėtoti svetainę. Balsuokite žemiau esančioje apklausoje ir įvertinkite medžiagą! Straipsnio pataisas ir papildymus palikite komentaruose.

Įrenginio charakteristikos

Mažas energijos suvartojimas tuščiąja eiga. Grandinė buvo skirta mažoms ir vidutinėms švino rūgšties baterijoms, o tuščiąja eiga ima mažą srovę (5mA). Tai prailgina baterijos veikimo laiką.

Lengvai prieinami komponentai. Įrenginyje naudojami įprasti komponentai (ne SMD), kuriuos galima lengvai rasti parduotuvėse. Nieko nereikia mirksėti, vienintelis dalykas, kurio jums reikia, yra voltmetras ir reguliuojamas maitinimo šaltinis, kad sureguliuotų grandinę.

Naujausia įrenginio versija. Tai yra trečioji įrenginio versija, todėl dauguma klaidų ir trūkumų, buvusių ankstesnėse įkroviklio versijose, buvo ištaisyti.

Įtampos reguliavimas. Prietaisas naudoja lygiagrečią įtampos reguliatorių, kad akumuliatoriaus įtampa neviršytų normos, paprastai 13,8 voltų.

Apsauga nuo įtampos. Daugelis saulės įkroviklių naudoja „Schottky“ diodą, kad apsaugotų nuo akumuliatoriaus nutekėjimo į saulės kolektorių.Šuntinės įtampos reguliatorius naudojamas, kai baterija yra visiškai įkrauta. Viena iš šio požiūrio problemų yra diodų nuostoliai ir dėl to jo kaitinimas. Pavyzdžiui, 100 vatų saulės baterija, 12 V, maitina akumuliatorių 8A, įtampos kritimas per Schottky diodą bus 0,4 V, t. energijos išsklaidymas yra apie 3,2 vatai. Tai, pirma, nuostoliai, antra, diodui reikės radiatoriaus, kad pašalintų šilumą. Problema ta, kad neveiks sumažinti įtampos kritimą, keli lygiagrečiai prijungti diodai sumažins srovę, tačiau įtampos kritimas taip ir liks. Žemiau pateiktoje diagramoje vietoj įprastų diodų naudojami mosfetai, todėl galia prarandama tik aktyviajai varžai (varžos nuostoliams).

Palyginimui, 100 W skydelyje naudojant IRFZ48 (KP741A) mosfetus, energijos nuostoliai yra tik 0,5 W (esant Q2). Tai reiškia, kad baterijoms reikia mažiau šilumos ir daugiau energijos. Kitas svarbus momentas yra tas, kad mosfets turi teigiamą temperatūros koeficientą ir gali būti lygiagrečiai sujungti, kad sumažėtų atsparumas.

Aukščiau pateiktoje diagramoje naudojami keli nestandartiniai sprendimai.

Įkraunama. Tarp saulės kolektoriaus ir apkrovos nėra naudojamas diodas, vietoj to yra Q2 „mosfet“. Diodas „mosfet“ leidžia srovei tekėti iš skydelio į apkrovą. Jei Q2 atsiranda reikšminga įtampa, tada atidaromas tranzistorius Q3, įkraunamas kondensatorius C4, kuris priverčia op-amp U2c ir U3b atidaryti Q2 mosfetą. Dabar įtampos kritimas apskaičiuojamas pagal Ohmo dėsnį, t.y. I * R, ir tai yra daug mažiau, nei jei ten būtų diodas. Kondensatorius C4 periodiškai iškraunamas per rezistorių R7 ir Q2 užsidaro. Jei iš skydo teka srovė, tada induktoriaus L1 savindukcinė EMF nedelsdama priverčia Q3 atsidaryti. Tai atsitinka labai dažnai (daug kartų per sekundę). Tuo atveju, kai srovė eina į saulės kolektorių, Q2 užsidaro, bet Q3 neatsidaro, nes diodas D2 riboja droselio L1 savindukcijos EMF. Diodas D2 gali būti vertinamas 1A srovei, tačiau bandymo metu paaiškėjo, kad tokia srovė atsiranda retai.

VR1 žoliapjovė nustato didžiausią įtampą. Kai įtampa viršija 13,8 V, operacinis stiprintuvas U2d atidaro Q1 mosfetą ir skydelio išvestis yra „trumpai sujungta“ su žeme. Be to, U3b opampas išjungia Q2 ir pan. skydelis atjungtas nuo apkrovos. Tai būtina, nes Q1, be saulės kolektoriaus, „trumpai sujungia“ apkrovą ir akumuliatorių.

N kanalo mosfetų valdymas. Q2 ir Q4 „mosfets“ valdymui reikalinga didesnė įtampa, nei naudojama grandinėje. Norėdami tai padaryti, op-amp U2 su diodų ir kondensatorių surišimu sukuria padidintą įtampą VH. Ši įtampa naudojama maitinti U3, kurio išėjimas bus viršįtampis. Krūva U2b ir D10 užtikrina išėjimo įtampos stabilumą esant 24 voltams. Esant tokiai įtampai, per tranzistoriaus vartų šaltinį bus mažiausiai 10 V įtampa, taigi šilumos generavimas bus mažas. Paprastai N kanalų mosfetų impedancija yra daug mažesnė nei P kanalų, todėl jie buvo naudojami šioje grandinėje.

Apsauga nuo įtampos. „Mosfet Q4“, „Opamp U3a“ su rezistorių ir kondensatorių išoriniu aprišimu, yra skirti apsaugai nuo įtampos. Čia Q4 naudojamas nestandartiškai. „Mosfet“ diodas užtikrina nuolatinį srovės srautą į bateriją. Kai įtampa viršija nurodytą minimumą, „MOSFET“ yra atidarytas, leidžiant nedidelį įtampos kritimą įkraunant akumuliatorių, bet dar svarbiau - jis leidžia baterijos srovei tekėti į apkrovą, jei saulės elementas negali užtikrinti pakankamos išėjimo galios. Saugiklis apsaugo nuo trumpojo jungimo apkrovos pusėje.

Žemiau pateikiamos elementų ir spausdintinių plokščių išdėstymo nuotraukos.

Įrenginio nustatymas. Normaliai naudojant prietaisą, jungiklio J1 negalima įdėti! D11 šviesos diodas naudojamas nustatymui. Norėdami sukonfigūruoti prietaisą, prijunkite reguliuojamą maitinimo šaltinį prie „apkrovos“ gnybtų.

Apsaugos nuo įtampos nustatymas Įstatykite trumpiklį J1. Maitinimo šaltinyje nustatykite išėjimo įtampą 10,5 V. Pasukite žoliapjovę VR2 prieš laikrodžio rodyklę, kol užsidegs LED D11. Šiek tiek pasukite VR2 pagal laikrodžio rodyklę, kol šviesos diodas išsijungs. Nuimkite trumpiklį J1.

Didžiausios įtampos nustatymas Maitinimo šaltinyje nustatykite 13,8 V išėjimo įtampą. Pasukite žoliapjovę VR1 pagal laikrodžio rodyklę, kol šviesos diodas D9 išsijungs. Lėtai sukite VR1 prieš laikrodžio rodyklę, kol užsidega LED D9.

Valdiklis yra sukonfigūruotas. Nepamirškite pašalinti džemperio J1!

Jei visos sistemos talpa yra maža, tada mosfetus galima pakeisti pigesniu IRFZ34. Ir jei sistema yra galingesnė, tada mosfetus galima pakeisti galingesniu IRFZ48.

Naminis saulės kolektorių valdiklis

• namai
• > Mano maža patirtis

Valdiklis yra labai paprastas ir susideda tik iš keturių dalių.

Tai yra galingas tranzistorius (aš naudoju IRFZ44N, kuris gali valdyti iki 49Amps).

Automobilių relės reguliatorius su pliuso valdymu (VAZ "klasikinis").

Rezistorius 120kOhm.

Diodas yra galingesnis, kad sulaikytų saulės kolektoriaus skleidžiamą srovę (pavyzdžiui, nuo automobilio diodo tilto).

Veikimo principas taip pat yra labai paprastas. Rašau žmonėms, kurie visiškai nesupranta elektronikos, nes pats nieko apie tai nesuprantu.

Relės reguliatorius yra prijungtas prie akumuliatoriaus, atėmus aliuminio pagrindą (31k), plius į (15k), nuo kontakto (68k) laidas yra sujungtas per rezistorių su tranzistoriaus vartais. Tranzistorius turi tris kojas, pirmasis yra vartai, antrasis yra nutekėjimas, trečiasis yra šaltinis. Saulės skydo minusas yra prijungtas prie šaltinio, o pliusas - prie akumuliatoriaus, nuo tranzistoriaus nutekėjimo, atėmus saulės kolektorių, patenka į bateriją.

Kai relės reguliatorius yra prijungtas ir veikia, teigiamas signalas iš (68k) atrakina vartus, o saulės kolektoriaus srovė teka per šaltinio nutekėjimą į akumuliatorių, o kai akumuliatoriaus įtampa viršija 14 voltų, relė -reguliatorius išjungia pliusą, o tranzistoriaus vartai išleidžiami per rezistorių, kurį uždaro minusas, taip nutraukdamas minusą saulės kolektoriaus kontaktą, ir jis išsijungia. Kai įtampa šiek tiek sumažės, relės reguliatorius vėl duos pliusą vartams, atsidarys tranzistorius ir vėl srovė iš skydelio pateks į bateriją. Diodas ant SB teigiamo laido reikalingas tam, kad baterija neišsikrovtų naktį, nes be šviesos pats saulės skydelis sunaudoja elektrą.

Žemiau pateikiama vaizdinė valdiklio elementų jungties iliustracija.

Man nesiseka elektronika ir galbūt mano grandinėje yra keletas trūkumų, bet ji veikia be jokių nustatymų ir veikia iškart, ir daro tai, ką daro gamykliniai saulės kolektorių valdikliai, o savikaina yra tik apie 200 rublių ir valanda darbo.

Žemiau pateikiama nesuprantama šio valdiklio nuotrauka, lygiai taip pat, visos valdiklio detalės yra užfiksuotos dėžutės korpuse. Tranzistorius šiek tiek įkaista, ir aš jį pritvirtinau prie mažo ventiliatoriaus. Lygiagrečiai su rezistoriumi įdėjau mažą šviesos diodą, kuris rodo valdiklio veikimą. Kai SB yra įjungtas, kai jo nėra, tai reiškia, kad baterija yra įkrauta, o kai baterija greitai mirksi, ji yra beveik įkrauta ir tiesiog įkraunama.

Šis valdiklis dirba daugiau nei šešis mėnesius ir per šį laiką nėra jokių problemų, aš viską prijungiau, dabar aš nesekiu akumuliatoriaus, viskas veikia savaime. Tai yra mano antrasis valdiklis, pirmasis, kurį surinkau vėjo generatoriams kaip balasto reguliatorių, apie tai žiūrėkite ankstesniuose straipsniuose skyriuje „Mano naminiai produktai“.

Dėmesio - valdiklis nevisiškai veikia. Po tam tikro darbo laiko paaiškėjo, kad šios grandinės tranzistorius neužsidaro visiškai, o srovė ir toliau teka į akumuliatorių, net kai viršijama 14 voltų įtampa.

Atsiprašau už neveikiančią grandinę, pats ilgai ja naudojausi ir maniau, kad viskas pavyko, bet pasirodo, kad ne, ir net po pilno įkrovimo srovė vis tiek teka į akumuliatorių. Tranzistorius užsidaro tik pusiaukelėje, kai pasiekia 14 voltų. Aš dar nepašalinsiu grandinės, nes atsiras laiko ir noro, aš baigsiu šį valdiklį ir išdėstysiu darbo grandinę.
Ir dabar aš kaip valdiklis turiu balasto reguliatorių, kuris jau seniai veikia puikiai. Kai tik įtampa viršija 14 voltų, tranzistorius atsidaro ir įjungia lemputę, kuri degina visą energijos perteklių. Tuo pačiu metu ant šio balasto yra dvi saulės baterijos ir vėjo turbina.

Tipai

Įjungti išjungti

Šio tipo prietaisai laikomi paprasčiausiais ir pigiausiais. Vienintelė ir pagrindinė jo užduotis yra išjungti akumuliatoriaus įkrovą, kai pasiekiama maksimali įtampa, kad būtų išvengta perkaitimo.

Tačiau šis tipas turi tam tikrą trūkumą, kuris yra per ankstyvas išjungimas. Pasiekus maksimalią srovę, būtina palaikyti įkrovimo procesą porą valandų, ir šis valdiklis iškart jį išjungs.

Dėl to akumuliatoriaus įkrova bus maždaug 70% didžiausio. Tai neigiamai veikia akumuliatorių.

PWM

Šis tipas yra išplėstinis įjungimas / išjungimas. Atnaujinimas yra tas, kad jame yra įmontuota pulso pločio moduliavimo (PWM) sistema. Ši funkcija leido valdikliui, pasiekus didžiausią įtampą, neišjungti srovės tiekimo, bet sumažinti jo stiprumą.

Dėl to tapo įmanoma beveik visiškai įkrauti įrenginį.

MRRT

Šis tipas šiuo metu laikomas pažangiausiu. Jo darbo esmė yra pagrįsta tuo, kad jis sugeba tiksliai nustatyti tam tikros baterijos didžiausios įtampos vertę. Jis nuolat stebi srovę ir įtampą sistemoje. Dėl nuolatinio šių parametrų gavimo procesorius sugeba išlaikyti optimaliausias srovės ir įtampos vertes, o tai leidžia sukurti maksimalią galią.

Jei palyginsime valdiklį MPPT ir PWN, tada pirmojo efektyvumas yra didesnis apie 20-35%.

Valdiklių tipai

Įjungimo / išjungimo valdikliai

Šie modeliai yra paprasčiausi iš visos saulės įkrovos valdiklių klasės.

Saulės sistemų įjungimo / išjungimo valdiklis

Įjungimo / išjungimo modeliai yra skirti išjungti akumuliatoriaus įkrovą, kai pasiekiama viršutinė įtampos riba. Paprastai tai yra 14,4 voltai. Dėl to išvengiama perkaitimo ir perkrovimo.

Įjungimo / išjungimo valdikliai negalės visiškai įkrauti baterijos. Galų gale, čia išjungimas įvyksta tuo metu, kai pasiekiama maksimali srovė. Įkrovimo procesą iki galo dar reikia palaikyti kelias valandas. Įkrovimo lygis išjungimo metu yra maždaug 70 procentų nominalios talpos. Natūralu, kad tai neigiamai veikia akumuliatoriaus būklę ir sutrumpina jo tarnavimo laiką.

PWM valdikliai

Ieškant neišsamaus akumuliatoriaus įkrovimo sistemos su įjungimo / išjungimo įtaisais sprendimo, buvo sukurti valdymo blokai, pagrįsti įkrovimo srovės impulso pločio moduliacijos principu (trumpiau - PWM). Tokio valdiklio veikimo taškas yra tas, kad pasiekus įtampos ribą jis sumažina įkrovimo srovę. Taikant šį metodą, akumuliatoriaus įkrovimas siekia beveik 100 proc. Proceso efektyvumas padidinamas iki 30 proc.

PWM įkrovimo valdiklis
Yra PWM modelių, kurie gali reguliuoti srovę, priklausomai nuo darbinės temperatūros. Tai gerai veikia akumuliatoriaus būklę, sumažėja šildymas, geriau priimamas įkrovimas. Procesas tampa automatiškai reguliuojamas.
Ekspertai rekomenduoja naudoti PWM įkrovos valdiklius saulės kolektoriams tuose regionuose, kur yra didelis saulės aktyvumas.Jų dažnai galima rasti saulės energijos sistemose, kurių galia mažesnė (mažiau nei du kilovatai). Paprastai juose veikia mažos talpos įkraunamos baterijos.

Reguliatoriai tipo MPPT

Šiandien MPPT įkrovimo valdikliai yra pažangiausi prietaisai, skirti reguliuoti akumuliatorių įkrovimo procesą saulės sistemose. Šie modeliai padidina elektros energijos gamybos iš tų pačių saulės baterijų efektyvumą. MPPT prietaisų veikimo principas pagrįstas didžiausios galios vertės taško nustatymu.

MPPT įkrovimo valdiklis

MPPT nuolat stebi srovę ir įtampą sistemoje. Remiantis šiais duomenimis, mikroprocesorius apskaičiuoja optimalų parametrų santykį, kad būtų pasiekta maksimali galia. Reguliuojant įtampą atsižvelgiama net į įkrovimo proceso etapą. MPPT saulės valdikliai netgi leidžia jums paimti iš modulių daug įtampos, tada ją konvertuoti į optimalią įtampą. Optimalus reiškia pilnai įkraunantį akumuliatorių.

Jei vertintume MPPT darbą, palyginti su PWM, Saulės sistemos efektyvumas padidės nuo 20 iki 35 procentų. Pliusuose taip pat yra galimybė dirbti su saulės kolektoriaus šešėliu iki 40 proc. Dėl galimybės išlaikyti aukštą įtampos vertę valdiklio išėjime galima naudoti mažus laidus. Taip pat galima įdėti saulės kolektorius ir įrenginį didesniu atstumu nei PWM atveju.

Hibridiniai įkrovimo valdikliai

Kai kuriose šalyse, pavyzdžiui, JAV, Vokietijoje, Švedijoje, Danijoje, nemažą dalį elektros energijos pagamina vėjo jėgainės. Kai kuriose mažose šalyse alternatyvioji energija užima didelę dalį šių valstybių energetikos tinklų. Kaip vėjo sistemų dalis, taip pat yra įkrovimo proceso valdymo įtaisų. Jei elektrinė yra kombinuota vėjo generatoriaus ir saulės kolektorių versija, naudojami hibridiniai valdikliai.

Hibridinis valdiklis
Šie įrenginiai gali būti pastatyti naudojant MPPT arba PWM grandinę. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad jie naudoja skirtingas voltų amperių charakteristikas. Veikimo metu vėjo generatoriai gamina labai netolygiai elektros energiją. Rezultatas - nevienoda baterijų apkrova ir įtemptas darbas. Hibridinio valdiklio užduotis yra iškrauti perteklinę energiją. Tam paprastai naudojami specialūs kaitinimo elementai.

Naminiai kontrolieriai

Žmonės, suprantantys elektrotechniką, dažnai patys kuria vėjo turbinų ir saulės baterijų įkrovimo valdiklius. Tokių modelių funkcionalumas dažnai yra prastesnis už efektyvumą ir funkcijas, nustatytas gamykliniams įrenginiams. Tačiau mažose instaliacijose namuose pagaminto valdiklio galios visiškai pakanka.

Naminis saulės įkrovos valdiklis

Kurdami įkrovimo valdiklį savo rankomis, turėtumėte prisiminti, kad bendra galia turi atitikti šią sąlygą: 1,2P ≤ I * U. I yra valdiklio išėjimo srovė, U yra įtampa, kai baterija išsikrauna.

Yra nemažai naminių valdiklių grandinių. Jų galite ieškoti atitinkamuose interneto forumuose. Čia reikėtų pasakyti tik apie kai kuriuos bendruosius reikalavimus tokiam įrenginiui:

• Įkrovimo įtampa turėtų būti 13,8 voltai ir kisti priklausomai nuo vardinės srovės vertės;
• Įtampa, kai išjungiamas įkrovimas (11 voltų). Ši vertė turi būti konfigūruojama;
• Įtampa, kai įsijungia įkrova, yra 12,5 voltai.

Taigi, jei nuspręsite savo rankomis surinkti saulės sistemą, turite pradėti gaminti įkrovos valdiklį. Be jo neapsieisite valdydami saulės baterijas ir vėjo jėgaines.

Pasirinkimo parinktys

Yra tik du atrankos kriterijai:

1. Pirmasis ir labai svarbus momentas yra įeinanti įtampa. Didžiausias šio rodiklio dydis turėtų būti didesnis apie 20% saulės baterijos atviros grandinės įtampos.
2. Antrasis kriterijus yra vardinė srovė. Jei pasirenkamas PWN tipas, jo vardinė srovė turi būti maždaug 10% didesnė už akumuliatoriaus trumpojo jungimo srovę. Jei pasirenkamas MPPT, pagrindinė jo charakteristika yra galia. Šis parametras turi būti didesnis už visos sistemos įtampą, padaugintą iš vardinės sistemos srovės. Skaičiavimams įtampa imama su iškrautomis baterijomis.

Valdiklių prijungimo būdai

Atsižvelgiant į jungčių temą, reikia nedelsiant atkreipti dėmesį: kiekvieno atskiro prietaiso montavimui būdingas bruožas yra darbas su konkrečia saulės baterijų serija.

Taigi, pavyzdžiui, jei naudojamas valdiklis, sukurtas maksimaliai 100 voltų įėjimo įtampai, saulės kolektorių serija turėtų išvesti ne didesnę kaip šią vertę įtampą.

Bet kuri saulės elektrinė veikia pagal pirmojo etapo išėjimo ir įėjimo įtampų pusiausvyros taisyklę. Valdiklio viršutinė įtampos riba turi atitikti viršutinę skydo įtampos ribą

Prieš prijungdami įrenginį, turite nuspręsti dėl jo fizinio įdiegimo vietos. Pagal taisykles montavimo vieta turėtų būti parinkta sausose, gerai vėdinamose vietose. Netoli prietaiso nėra degių medžiagų.

Netinkamas vibracijos, šilumos ir drėgmės šaltinis yra nepriimtinas. Montavimo vieta turi būti apsaugota nuo atmosferos kritulių ir tiesioginių saulės spindulių.

PWM modelių sujungimo technika

Beveik visi PWM valdiklių gamintojai reikalauja tikslios prijungimo įtaisų sekos.

PWM valdiklių prijungimo prie periferinių įrenginių technika nėra ypač sunki. Kiekvienoje plokštėje yra paženklinti terminalai. Čia tiesiog reikia sekti veiksmų seką.

Išoriniai įrenginiai turi būti prijungti visiškai pagal kontaktinių gnybtų pavadinimus:

1. Prijunkite akumuliatoriaus laidus prie prietaiso akumuliatoriaus gnybtų pagal nurodytą poliškumą.
2. Apsauginį saugiklį įjunkite tiesiai teigiamo laido kontakto vietoje.
3. Ant saulės kolektoriui skirto valdiklio kontaktų pritvirtinkite laidininkus, ateinančius iš saulės kolektorių plokščių. Stebėkite poliškumą.
4. Prie prietaiso apkrovos gnybtų prijunkite tinkamos įtampos (paprastai 12 / 24V) bandymo lempą.

Nurodytos sekos negalima pažeisti. Pavyzdžiui, griežtai draudžiama pirmiausia prijungti saulės baterijas, kai baterija nėra prijungta. Tokiais veiksmais vartotojas rizikuoja „sudeginti“ įrenginį. Šioje medžiagoje išsamiau aprašoma saulės elementų su akumuliatoriumi surinkimo schema.

Be to, PWM serijos valdikliams nepriimtina prijungti įtampos keitiklį prie valdiklio apkrovos gnybtų. Inverterį reikia prijungti tiesiai prie akumuliatoriaus gnybtų.

MPPT prietaisų prijungimo procedūra

Bendrieji šio tipo aparatų fizinio įrengimo reikalavimai nesiskiria nuo ankstesnių sistemų. Tačiau technologinė sąranka dažnai būna šiek tiek kitokia, nes MPPT valdikliai dažnai laikomi galingesniais įrenginiais.

Valdikliams, skirtiems dideliam galios lygiui, maitinimo grandinių jungtims rekomenduojama naudoti didelio skerspjūvio kabelius su metaliniais gnybtais.

Pavyzdžiui, didelės galios sistemoms šiuos reikalavimus papildo faktas, kad gamintojai rekomenduoja paimti kabelį maitinimo jungties linijoms, suprojektuotoms mažiausiai 4 A / mm2 srovės tankiui. Tai yra, pavyzdžiui, valdikliui, kurio srovė yra 60 A, kabelis reikalingas prisijungti prie mažiausiai 20 mm2 skerspjūvio baterijos.

Jungiamuosiuose kabeliuose turi būti varinės kilpos, sandariai užspaudžiamos specialiu įrankiu. Neigiami saulės kolektoriaus ir akumuliatoriaus gnybtai turi būti su saugiklių ir jungiklių adapteriais.

Šis metodas pašalina energijos nuostolius ir užtikrina saugų įrenginio veikimą.

Galingo MPPT valdiklio prijungimo blokinė schema: 1 - saulės kolektorius; 2 - MPPT valdiklis; 3 - gnybtų blokas; 4,5 - saugikliai; 6 - valdiklio maitinimo jungiklis; 7,8 - antžeminis autobusas

Prieš prijungdami saulės baterijas prie įrenginio, įsitikinkite, kad gnybtų įtampa sutampa arba yra mažesnė už įtampą, kurią leidžiama naudoti valdiklio įėjime.

Periferinių įrenginių prijungimas prie MTTP įrenginio:

1. Skydelį ir akumuliatoriaus jungiklius padėkite išjungtoje padėtyje.
2. Nuimkite skydelio ir akumuliatoriaus apsaugos saugiklius.
3. Prijunkite kabelį nuo akumuliatoriaus gnybtų prie akumuliatoriaus valdiklio gnybtų.
4. Prijunkite saulės kolektorių laidus su valdiklio gnybtais, pažymėtais atitinkamu ženklu.
5. Prijunkite kabelį tarp įžeminimo gnybto ir įžeminimo magistralės.
6. Temperatūros jutiklį ant valdiklio sumontuokite pagal instrukcijas.

Atlikus šiuos veiksmus, būtina į vietą įdėti anksčiau išimtą akumuliatoriaus saugiklį ir pasukti jungiklį į padėtį „įjungta“. Valdiklio ekrane pasirodys akumuliatoriaus aptikimo signalas.

Po trumpos pauzės (1–2 min.) Pakeiskite anksčiau išimtą saulės kolektorių saugiklį ir pasukite skydelio jungiklį į padėtį „įjungta“.

Prietaiso ekrane bus rodoma saulės kolektoriaus įtampos vertė. Ši akimirka liudija apie sėkmingą saulės elektrinės paleidimą.

Naminis valdiklis: funkcijos, priedai

Prietaisas skirtas dirbti tik su vienu saulės kolektoriumi, kuris sukuria srovę, kurios stiprumas neviršija 4 A. Akumuliatoriaus talpa, kurią įkrauna valdiklis, yra 3000 A * h.

Norėdami gaminti valdiklį, turite paruošti šiuos elementus:

• 2 mikroschemos: LM385-2.5 ir TLC271 (yra operacinis stiprintuvas);
• 3 kondensatoriai: C1 ir C2 yra mažos galios, turi 100n; C3 talpa yra 1000u, skirta 16 V;
• 1 indikatoriaus šviesos diodas (D1);
• 1 Schottky diodas;
• 1 diodas SB540. Vietoj to galite naudoti bet kokį diodą, svarbiausia, kad jis atlaikytų didžiausią saulės baterijos srovę;
• 3 tranzistoriai: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 rezistorių (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 ir R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Visi jie gali būti 5 proc. Jei norite daugiau tikslumo, galite pasiimti 1% rezistorių.

Kaip pakeisti kai kuriuos komponentus

Bet kurį iš šių elementų galima pakeisti. Diegdami kitas grandines, turite galvoti apie kondensatoriaus C2 talpos keitimą ir tranzistoriaus Q3 šališkumo pasirinkimą.

Vietoj MOSFET tranzistoriaus galite įdiegti bet kurį kitą. Elementas turi turėti mažą atviro kanalo varžą. Geriau nekeisti Schottky diodo. Galite įdiegti įprastą diodą, tačiau jį reikia teisingai įdėti.

Rezistoriai R8, R10 yra 92 kOhm. Ši vertė yra nestandartinė. Dėl to tokius rezistorius sunku rasti. Visiškas jų pakeitimas gali būti du rezistoriai su 82 ir 10 kOhm. Jas reikia įtraukti nuosekliai.

Jei valdiklis nebus naudojamas agresyvioje aplinkoje, galite įdiegti žoliapjovę. Tai leidžia valdyti įtampą. Tai ilgai neveiks agresyvioje aplinkoje.

Jei reikia naudoti valdiklį stipresnėms plokštėms, MOSFET tranzistorių ir diodą būtina pakeisti galingesniais analogais. Visų kitų komponentų keisti nereikia. Nėra prasmės įrengti radiatoriaus, reguliuojančio 4 A. Įrengus MOSFET ant tinkamo radiatoriaus, prietaisas galės veikti su efektyvesniu skydeliu.

Veikimo principas

Jei nėra saulės baterijos srovės, valdiklis veikia miego režimu. Jame nenaudojama akumuliatoriaus vata. Saulės spinduliams patekus į skydą, į valdiklį pradeda tekėti elektros srovė. Jis turėtų įsijungti. Tačiau indikatoriaus šviesos diodas kartu su 2 silpnais tranzistorais įsijungia tik tada, kai įtampa pasiekia 10 V.

Pasiekus šią įtampą, srovė tekės per Schottky diodą į akumuliatorių. Jei įtampa pakils iki 14 V, ims veikti stiprintuvas U1, kuris įjungs MOSFET. Dėl to šviesos diodas užges ir du mažos galios tranzistoriai bus uždaryti. Baterija nebus įkrauta. Šiuo metu C2 bus išleistas. Vidutiniškai tai trunka 3 sekundes. Iškrovus kondensatorių C2, bus įveikta U1 histerezė, MOSFET užsidarys, baterija pradės krauti. Įkrovimas tęsis tol, kol įtampa pakils iki perjungimo lygio.

Įkrovimas vyksta periodiškai. Be to, jo trukmė priklauso nuo to, kokia yra akumuliatoriaus įkrovimo srovė ir kiek galingi prie jos prijungti įrenginiai. Įkraunama tol, kol įtampa pasiekia 14 V.

Grandinė įsijungia per labai trumpą laiką. Jo įtraukimą įtakoja C2 įkrovimo srove, ribojančia tranzistorių Q3, laikas. Srovė negali būti didesnė kaip 40 mA.