Controlador de carga de bateria solar MRPT ou PWM - qual é a melhor escolha?

Aqui você descobrirá:

• Quando você precisa de um controlador
• Funções do controlador solar
• Como funciona o controlador de carga da bateria
• Características do dispositivo
• Tipos
• Opções de seleção
• Maneiras de conectar controladores
• Controlador caseiro: recursos, acessórios
• Como posso substituir alguns componentes
• Princípio da Operação

O controlador de carga da bateria solar é um elemento obrigatório do sistema de energia em painéis solares, exceto para as baterias e os próprios painéis. Pelo que ele é responsável e como fazer você mesmo?

Quando você precisa de um controlador

A energia solar ainda se limita (a nível doméstico) à criação de painéis fotovoltaicos de potência relativamente baixa. Mas, independentemente do design do conversor fotoelétrico de energia solar para corrente, este dispositivo está equipado com um módulo chamado controlador de carga de bateria solar.

Na verdade, a configuração da fotossíntese de luz solar inclui uma bateria recarregável que armazena a energia recebida do painel solar. É essa fonte de energia secundária que é atendida principalmente pelo controlador.

A seguir, entenderemos o dispositivo e os princípios de operação deste dispositivo, e também falaremos sobre como conectá-lo.

Com a carga máxima da bateria, o controlador regulará o fornecimento de corrente a ela, reduzindo-a à quantidade necessária de compensação para a autodescarga do dispositivo. Se a bateria estiver completamente descarregada, o controlador desconectará qualquer carga de entrada para o dispositivo.

A necessidade deste dispositivo pode ser resumida nos seguintes pontos:

1. Carregamento de bateria em vários estágios;
2. Ajuste de ligar / desligar a bateria ao carregar / descarregar o dispositivo;
3. Conexão da bateria com carga máxima;
4. Conectando o carregamento de fotocélulas em modo automático.

O controlador de carga da bateria para dispositivos solares é importante porque executar todas as suas funções em boas condições aumenta muito a vida útil da bateria embutida.

Para que servem os controladores de carga da bateria?

Se a bateria estiver conectada diretamente aos terminais dos painéis solares, ela será carregada continuamente. Por fim, uma bateria totalmente carregada continuará a receber corrente, fazendo com que a tensão aumente vários volts. Como resultado, a bateria é recarregada, a temperatura do eletrólito sobe, e essa temperatura atinge valores que o eletrólito ferve, há uma liberação brusca de vapores das latas da bateria. Como resultado, o eletrólito pode evaporar completamente e as latas secar. Naturalmente, isso não adiciona "saúde" à bateria e reduz drasticamente o recurso de seu desempenho.

Controlador no sistema de carregamento de bateria solar

Aqui, a fim de prevenir tais fenômenos, a fim de otimizar os processos de carga / descarga, controladores são necessários.

Funções do controlador solar

O módulo eletrônico, denominado controlador de bateria solar, é projetado para executar uma variedade de funções de monitoramento durante o processo de carga / descarga da bateria solar.

Este parece ser um dos muitos modelos existentes de controladores de carga para painéis solares. Este módulo pertence ao desenvolvimento do tipo PWM

Quando a luz solar incide sobre a superfície de um painel solar instalado, por exemplo, no telhado de uma casa, as fotocélulas do aparelho convertem essa luz em corrente elétrica.

A energia resultante, de fato, poderia ser alimentada diretamente para a bateria de armazenamento.No entanto, o processo de carregar / descarregar a bateria tem suas próprias sutilezas (certos níveis de correntes e tensões). Se você negligenciar essas sutilezas, a bateria simplesmente falhará em um curto período de tempo.

Para não ter consequências tão tristes, um módulo chamado controlador de carga para uma bateria solar é projetado.

Além de monitorar o nível de carga da bateria, o módulo também monitora o consumo de energia. Dependendo do grau de descarga, o circuito controlador de carga da bateria solar regula e define o nível de corrente necessário para o carregamento inicial e subsequente.

Dependendo da capacidade do controlador de carregamento da bateria solar, os designs desses dispositivos podem ter configurações muito diferentes.

Em geral, em termos simples, o módulo fornece uma "vida" despreocupada para a bateria, que periodicamente acumula e libera energia para dispositivos de consumo.

Por que o controle de carga e como funciona um controlador de carga solar?

Motivos principais:

1. Isso permitirá que a bateria funcione por mais tempo! A sobrecarga pode causar uma explosão.
2. Cada bateria opera em uma voltagem específica. O controlador permite que você selecione o U desejado.

Além disso, o controlador de carregamento desconecta a bateria dos dispositivos de consumo se estiver muito baixa. Além disso, ele desconecta a bateria da célula solar se estiver totalmente carregada.

Assim, o seguro ocorre e a operação do sistema torna-se mais segura.

O princípio de operação é extremamente simples. O dispositivo ajuda a manter o equilíbrio e não permite que a tensão caia ou suba muito.

Tipos de controladores para carregamento de bateria solar

1. Caseiro.
2. MRRT.
3. Ligado desligado.
4. Híbridos.
5. Tipos de PWM.

Abaixo, descrevemos brevemente essas opções para dispositivos de lítio e outras baterias

Controladores DIY

Quando você tem experiência e habilidades em eletrônica, este dispositivo pode ser feito de forma independente. Mas é improvável que tal dispositivo tenha alta eficiência. Um dispositivo caseiro é provavelmente adequado se sua estação estiver com baixa potência.

Para construir este dispositivo de carregamento, você terá que encontrar seu circuito. Mas lembre-se de que a margem de erro deve ser 0,1.

Aqui está um diagrama simples.

MRRT

Capaz de rastrear o limite de potência de carregamento mais alto. Dentro do software existe um algoritmo que permite monitorar os níveis de tensão e corrente. Ele encontra um certo equilíbrio no qual toda a instalação funcionará com a eficiência máxima.

O dispositivo mppt é considerado um dos melhores e mais avançados da atualidade. Ao contrário do PMW, aumenta a eficiência do sistema em 35%. Esse dispositivo é adequado quando você tem muitos painéis solares.

Tipo de instrumento ON / OF

É o mais simples à venda. Não tem tantos recursos quanto os outros. O aparelho desliga recarregando a bateria assim que a tensão atinge o máximo.

Infelizmente, este tipo de controlador de carregamento solar é incapaz de carregar até 100%. Assim que a corrente atinge o máximo, ocorre um desligamento. Como resultado, uma carga incompleta reduz sua vida útil.

Híbridos

Os dados são aplicados ao instrumento quando existem dois tipos de fontes de energia, por exemplo, o sol e o vento. Seu design é baseado em PWM e MPRT. Sua principal diferença em relação a dispositivos semelhantes são as características da corrente e da tensão.

Seu objetivo: equalizar a carga que vai para a bateria. Isso se deve ao fluxo desigual de corrente do vento dos geradores. Por causa disso, a vida útil do armazenamento de energia pode ser reduzida significativamente.

PWM ou PWM

O trabalho é baseado na modulação da largura de pulso da corrente. Resolve o problema de carregamento incompleto. Ele reduz a corrente e, portanto, aumenta a recarga para 100%.

Como resultado da operação pwm, não há superaquecimento da bateria.Como resultado, esta unidade de controle solar é considerada muito eficiente.

Como funciona o controlador de carga da bateria

Na ausência de luz solar nas fotocélulas da estrutura, ela está no modo de hibernação. Depois que os raios aparecem nos elementos, o controlador ainda está no modo de hibernação. Ele liga apenas se a energia armazenada do sol atingir 10 volts em equivalente elétrico.

Assim que a tensão atingir este indicador, o dispositivo ligará e através do diodo Schottky começará a fornecer corrente para a bateria. O processo de carregamento da bateria neste modo continuará até que a tensão recebida pelo controlador alcance 14 V. Se isso acontecer, então algumas alterações ocorrerão no circuito do controlador para uma bateria solar de 35 watts ou qualquer outra. O amplificador abrirá o acesso ao MOSFET e os outros dois, mais fracos, serão fechados.

Isso interromperá o carregamento da bateria. Assim que a tensão cair, o circuito retornará à sua posição original e o carregamento continuará. O tempo alocado para esta operação ao controlador é de cerca de 3 segundos.

Alguns recursos dos controladores de carga solar

Concluindo, preciso falar sobre mais alguns recursos dos controladores de carga. Em sistemas modernos, eles têm várias proteções para melhorar a confiabilidade operacional. Em tais dispositivos, os seguintes tipos de proteção podem ser implementados:

• Contra conexão de polaridade incorreta;
• De curtos-circuitos na carga e na entrada;
• De um raio;
• Superaquecimento;
• De sobretensões de entrada;
• Desde a descarga da bateria à noite.

Além disso, todos os tipos de fusíveis eletrônicos são instalados neles. Para facilitar a operação dos sistemas solares, os controladores de carga possuem telas de informações. Eles exibem informações sobre o estado da bateria e do sistema como um todo. Pode haver dados como:

• Estado de carga, tensão da bateria;
• Corrente emitida por fotocélulas;
• Carga da bateria e corrente de carga;
• Amperes-hora armazenados e doados.

O visor também pode mostrar uma mensagem sobre uma carga baixa, um aviso sobre uma falha de energia para a carga.

Alguns modelos de controladores solares possuem temporizadores para ativar o modo noturno. Existem dispositivos sofisticados que controlam o funcionamento de duas baterias independentes. Eles geralmente têm o prefixo Duo em seus nomes. Também vale a pena observar os modelos que são capazes de despejar o excesso de energia em elementos de aquecimento.

Modelos com uma interface para conexão a um computador são interessantes. Desta forma, é possível expandir significativamente a funcionalidade de monitoramento e controle do sistema solar. Se o artigo acabou sendo útil para você, divulgue o link para ele nas redes sociais. Isso ajudará no desenvolvimento do site. Vote na enquete abaixo e avalie o material! Deixe correções e acréscimos ao artigo nos comentários.

Características do dispositivo

Baixo consumo de energia quando ocioso. O circuito foi projetado para baterias de chumbo-ácido de pequeno a médio porte e consome uma corrente baixa (5mA) quando ocioso. Isso estende a vida útil da bateria.

Componentes prontamente disponíveis. O dispositivo usa componentes convencionais (não SMD) que podem ser facilmente encontrados nas lojas. Nada precisa estar piscando, a única coisa que você precisa é um voltímetro e uma fonte de alimentação ajustável para sintonizar o circuito.

A versão mais recente do dispositivo. Esta é a terceira versão do dispositivo, portanto, a maioria dos erros e deficiências que estavam presentes nas versões anteriores do carregador foram corrigidos.

Regulação de tensão. O dispositivo usa um regulador de tensão em paralelo para que a tensão da bateria não ultrapasse a norma, geralmente de 13,8 Volts.

Proteção de subtensão. A maioria dos carregadores solares usa um diodo Schottky para proteger contra o vazamento de corrente da bateria para o painel solar.Um regulador de tensão shunt é usado quando a bateria está totalmente carregada. Um dos problemas dessa abordagem são as perdas de diodo e, como consequência, seu aquecimento. Por exemplo, um painel solar de 100 watts, 12 V, fornece 8 A para a bateria, a queda de tensão no diodo Schottky será de 0,4 V, ou seja, a dissipação de energia é de cerca de 3,2 watts. Isso é, em primeiro lugar, perdas e, em segundo lugar, o diodo precisará de um radiador para remover o calor. O problema é que não funcionará para reduzir a queda de tensão, vários diodos conectados em paralelo reduzirão a corrente, mas a queda de tensão permanecerá a mesma. No diagrama abaixo, ao invés de diodos convencionais, mosfets são usados, portanto, a potência é perdida apenas para resistência ativa (perdas resistivas).

Para comparação, em um painel de 100 W ao usar mosfets IRFZ48 (KP741A), a perda de potência é de apenas 0,5 W (em Q2). Isso significa menos calor e mais energia para as baterias. Outro ponto importante é que os mosfets têm um coeficiente de temperatura positivo e podem ser conectados em paralelo para reduzir a resistência.

O diagrama acima usa algumas soluções não padronizadas.

Carregando. Nenhum diodo é usado entre o painel solar e a carga, em vez disso, há um mosfet Q2. Um diodo no mosfet permite que a corrente flua do painel para a carga. Se uma tensão significativa aparece em Q2, então o transistor Q3 abre, o capacitor C4 é carregado, o que força o op-amp U2c e U3b a abrir o mosfet de Q2. Agora, a queda de tensão é calculada de acordo com a lei de Ohm, ou seja, I * R, e é muito menor do que se houvesse um diodo lá. O capacitor C4 é descarregado periodicamente através do resistor R7 e Q2 fecha. Se uma corrente flui do painel, então o EMF de autoindução do indutor L1 imediatamente força Q3 a abrir. Isso acontece com muita frequência (muitas vezes por segundo). No caso em que a corrente vai para o painel solar, Q2 fecha, mas Q3 não abre, porque o diodo D2 limita o EMF de auto-indução do choke L1. O diodo D2 pode ser classificado para corrente de 1A, mas durante o teste descobriu-se que essa corrente raramente ocorre.

O trimmer VR1 define a tensão máxima. Quando a tensão excede 13,8 V, o amplificador operacional U2d abre o mosfet de Q1 e a saída do painel é "curto-circuitada" para o aterramento. Além disso, o opamp U3b desliga Q2 e assim por diante. o painel está desconectado da carga. Isso é necessário porque Q1, além do painel solar, "causa curto-circuito" na carga e na bateria.

Gerenciamento de mosfets de canal N. Os mosfets Q2 e Q4 requerem mais tensão para serem acionados do que a usada no circuito. Para fazer isso, o amplificador operacional U2 com um conjunto de diodos e capacitores cria um aumento de tensão VH. Esta tensão é usada para alimentar U3, cuja saída será sobretensão. Um monte de U2b e D10 garantem a estabilidade da tensão de saída em 24 volts. Com essa tensão, haverá uma tensão de pelo menos 10 V na porta-fonte do transistor, portanto, a geração de calor será pequena. Normalmente, mosfets do canal N têm impedância muito mais baixa do que os do canal P, razão pela qual eles foram usados ​​neste circuito.

Proteção de subtensão. Mosfet Q4, U3a opamp com amarração externa de resistores e capacitores, são projetados para proteção de subtensão. Aqui, Q4 é usado fora do padrão. O diodo mosfet fornece um fluxo constante de corrente para a bateria. Quando a tensão está acima do mínimo especificado, o mosfet é aberto, permitindo uma pequena queda de tensão ao carregar a bateria, mas mais importante, permite que a corrente da bateria flua para a carga se a célula solar não puder fornecer energia de saída suficiente. Um fusível protege contra curto-circuitos no lado da carga.

Abaixo estão fotos da disposição dos elementos e placas de circuito impresso.

Configurando o dispositivo. Durante o uso normal do dispositivo, o jumper J1 não deve ser inserido! O LED D11 é usado para configuração. Para configurar o dispositivo, conecte uma fonte de alimentação ajustável aos terminais de “carga”.

Configurando a proteção de subtensão Insira o jumper J1. Na fonte de alimentação, defina a tensão de saída para 10,5V. Gire o trimmer VR2 no sentido anti-horário até que o LED D11 acenda. Gire VR2 ligeiramente no sentido horário até que o LED apague. Remova o jumper J1.

Definindo a tensão máxima Na fonte de alimentação, defina a tensão de saída para 13.8V. Gire o trimmer VR1 no sentido horário até que o LED D9 apague. Gire VR1 lentamente no sentido anti-horário até que o LED D9 acenda.

O controlador está configurado. Não se esqueça de remover o jumper J1!

Se a capacidade de todo o sistema for pequena, os mosfets podem ser substituídos por IRFZ34 mais barato. E se o sistema for mais poderoso, os mosfets podem ser substituídos por IRFZ48 mais poderoso.

Controlador de painel solar caseiro

• casa
• > Minha pequena experiencia

O controlador é muito simples e consiste em apenas quatro partes.

Este é um transistor poderoso (estou usando um IRFZ44N suportar corrente de até 49Amps).

Relé-regulador automotivo com controle plus (VAZ "clássico").

Resistor 120kOhm.

O diodo é mais poderoso para reter a corrente emitida pelo painel solar (por exemplo, de uma ponte de diodo de carro).

O princípio de operação também é muito simples. Estou escrevendo para pessoas que não entendem nada de eletrônica, já que eu mesmo não entendo nada sobre ela.

O regulador do relé é conectado à bateria, menos à base de alumínio (31k), mais a (15k), a partir do contato (68k) o fio é conectado através de um resistor à porta do transistor. O transistor tem três pernas, a primeira é a porta, a segunda é o dreno e a terceira é a fonte. O menos do painel solar é conectado à fonte, e o positivo à bateria, do dreno do transistor menos o painel solar vai para a bateria.

Quando o regulador de relé está conectado e funcionando, o sinal positivo de (68k) desbloqueia o portão e a corrente do painel solar flui através do dreno da fonte para a bateria, e quando a tensão na bateria excede 14 volts, o relé - o regulador desliga o sinal de mais e a porta do transistor é descarregada através do resistor, ele fecha em menos, quebrando assim o contato de menos do painel solar, e ele desliga. E quando a tensão cair um pouco, o relé-regulador dará novamente um sinal de positivo ao gate, o transistor abrirá e novamente a corrente do painel fluirá para a bateria. O diodo no fio positivo do SB é necessário para que a bateria não descarregue à noite, pois sem luz o próprio painel solar consome eletricidade.

Abaixo está uma ilustração visual da conexão dos elementos do controlador.

Não sou bom em eletrônica e talvez haja algumas falhas no meu circuito, mas ele funciona sem nenhuma configuração e funciona imediatamente, e faz o que os controladores de fábrica para painéis solares fazem, e o preço de custo é de apenas cerca de 200 rublos e uma hora de trabalho.

Abaixo está uma foto incompreensível desse controlador, assim mesmo, todos os detalhes do controlador estão fixados na caixa da caixa. O transistor esquenta um pouco e eu o fixei em uma pequena ventoinha. Em paralelo com o resistor, coloquei um pequeno LED, que mostra o funcionamento do controlador. Quando o SB está ligado, quando não está, significa que a bateria está carregada, e quando a bateria pisca rapidamente, a bateria está quase carregada e apenas recarrega.

Este controlador está funcionando há mais de seis meses e nesse tempo não há problemas, conectei tudo, agora não acompanho a bateria, tudo funciona sozinho. Este é o meu segundo controlador, o primeiro que montei para aerogeradores como regulador de lastro, veja em artigos anteriores na seção meus produtos caseiros.

Atenção - o controlador não está totalmente operacional. Após algum tempo de trabalho, ficou claro que o transistor neste circuito não fecha completamente, e a corrente continua a fluir para a bateria de qualquer maneira, mesmo quando 14 volts são excedidos

Peço desculpas pelo circuito inoperante, eu mesmo usei por muito tempo e pensei que tudo funcionava, mas não dá, e mesmo depois de uma carga completa, ainda flui corrente para a bateria. O transistor fecha apenas na metade quando atinge 14 volts. Não vou remover o circuito ainda, conforme o tempo e o desejo aparecerem, vou terminar este controlador e traçar o circuito de trabalho.
E agora eu tenho um regulador de lastro como controlador, que está funcionando perfeitamente há muito tempo. Assim que a tensão ultrapassar 14 volts, o transistor se abre e liga a lâmpada, que queima todo o excesso de energia. Ao mesmo tempo, existem agora dois painéis solares e uma turbina eólica neste lastro.

Tipos

Ligado desligado

Este tipo de dispositivo é considerado o mais simples e barato. Sua única e principal tarefa é desligar o fornecimento de carga à bateria quando a tensão máxima é atingida para evitar o superaquecimento.

No entanto, esse tipo tem uma certa desvantagem, que é o desligamento muito precoce. Após atingir a corrente máxima, é necessário manter o processo de carga por algumas horas, e este controlador irá desligá-lo imediatamente.

Como resultado, a carga da bateria será em torno de 70% do máximo. Isso afeta negativamente a bateria.

PWM

Este tipo é um On / Off avançado. A atualização é que ele tem um sistema de modulação por largura de pulso (PWM) embutido. Esta função permitia ao controlador, ao atingir a tensão máxima, não desligar a alimentação de corrente, mas reduzir sua potência.

Por causa disso, tornou-se possível carregar quase completamente o dispositivo.

MRRT

Este tipo é considerado o mais avançado da atualidade. A essência de seu trabalho se baseia no fato de que ele é capaz de determinar o valor exato da tensão máxima de uma determinada bateria. Ele monitora continuamente a corrente e a tensão no sistema. Devido ao recebimento constante desses parâmetros, o processador é capaz de manter os valores ideais de corrente e tensão, o que permite a criação de potência máxima.

Se compararmos o controlador MPPT e PWN, a eficiência do primeiro é maior em cerca de 20-35%.

Tipos de controlador

Controladores On / Off

Esses modelos são os mais simples de toda a classe de controladores de carga solar.

Controlador de carga liga / desliga para sistemas solares

Os modelos liga / desliga são projetados para desligar a carga da bateria quando o limite superior de tensão é atingido. Geralmente é 14,4 volts. Como resultado, o superaquecimento e a sobrecarga são evitados.

Os controladores liga / desliga não serão capazes de carregar totalmente a bateria. Afinal, aqui o desligamento ocorre no momento em que a corrente máxima é atingida. E o processo de carregamento até a capacidade total ainda precisa ser mantido por várias horas. O nível de carga no momento do desligamento é algo em torno de 70 por cento da capacidade nominal. Naturalmente, isso afeta negativamente o estado da bateria e reduz sua vida útil.

Controladores PWM

Em busca de uma solução para o carregamento incompleto da bateria em um sistema com dispositivos On / Off, unidades de controle foram desenvolvidas com base no princípio da modulação por largura de pulso (PWM, para abreviar) da corrente de carga. O ponto de operação de tal controlador é que ele reduz a corrente de carga quando o limite de tensão é atingido. Com essa abordagem, a carga da bateria chega a quase 100 por cento. A eficiência do processo é aumentada em até 30 por cento.

Controlador de carga PWM
Existem modelos PWM que podem regular a corrente dependendo da temperatura de operação. Isso tem um bom efeito no estado da bateria, o aquecimento diminui, a carga é melhor aceita. O processo é regulado automaticamente.
Os especialistas recomendam o uso de controladores de carga PWM para painéis solares nas regiões onde há alta atividade da luz solar.Eles geralmente podem ser encontrados em sistemas solares de baixa potência (menos de dois quilowatts). Como regra, baterias recarregáveis ​​de pequena capacidade funcionam neles.

Reguladores tipo MPPT

Os controladores de carga MPPT hoje são os dispositivos mais avançados para regular o processo de carregamento de uma bateria de armazenamento em sistemas solares. Esses modelos aumentam a eficiência de geração de eletricidade a partir dos mesmos painéis solares. O princípio de operação dos dispositivos MPPT é baseado na determinação do ponto de valor de potência máxima.

Controlador de carga MPPT

O MPPT monitora continuamente a corrente e a tensão no sistema. Com base nesses dados, o microprocessador calcula a proporção ideal de parâmetros para atingir a potência máxima de saída. Ao ajustar a tensão, até o estágio de carga é levado em consideração. Os controladores solares MPPT permitem até mesmo retirar muita tensão dos módulos e depois convertê-la na ideal. Entende-se por ótimo aquele que garante a carga total da bateria.

Se avaliarmos o trabalho do MPPT em comparação com o PWM, a eficiência do sistema solar aumentará de 20 para 35 por cento. As vantagens também incluem a capacidade de trabalhar com o sombreamento do painel solar em até 40%. Devido à capacidade de manter um valor de alta tensão na saída do controlador, uma pequena fiação pode ser usada. Também é possível colocar os painéis solares e a unidade a uma distância maior do que no caso do PWM.

Controladores de carga híbridos

Em alguns países, por exemplo, EUA, Alemanha, Suécia, Dinamarca, uma parte significativa da eletricidade é gerada por turbinas eólicas. Em alguns países pequenos, a energia alternativa ocupa uma grande parcela das redes de energia desses estados. Como parte dos sistemas eólicos, também existem dispositivos para controlar o processo de carregamento. Se a usina for uma versão combinada de um gerador eólico e painéis solares, controladores híbridos são usados.

Controlador híbrido
Esses dispositivos podem ser construídos com um circuito MPPT ou PWM. A principal diferença é que eles usam características volt-ampere diferentes. Durante a operação, os geradores eólicos produzem uma produção de eletricidade muito desigual. O resultado é uma carga desigual nas baterias e operação estressante. A tarefa do controlador híbrido é descarregar o excesso de energia. Para isso, via de regra, elementos de aquecimento especiais são usados.

Controladores caseiros

Pessoas que entendem de engenharia elétrica geralmente constroem controladores de carga para turbinas eólicas e painéis solares. A funcionalidade de tais modelos costuma ser inferior em eficiência e recursos definidos aos dispositivos de fábrica. No entanto, em pequenas instalações, o poder de um controlador caseiro é suficiente.

Controlador de carga solar caseiro

Ao criar um controlador de carregamento com suas próprias mãos, lembre-se de que a potência total deve satisfazer a seguinte condição: 1,2P ≤ I * U. I é a corrente de saída do controlador, U é a tensão quando a bateria está descarregada.

Existem alguns circuitos controladores caseiros. Você pode procurá-los nos fóruns relevantes na rede. Aqui deve ser dito apenas sobre alguns requisitos gerais para tal dispositivo:

• A tensão de carga deve ser de 13,8 volts e varia dependendo da corrente nominal;
• A tensão na qual a carga é desligada (11 volts). Este valor deve ser configurável;
• A voltagem na qual a carga é ativada é de 12,5 volts.

Portanto, se você decidir montar um sistema solar com suas próprias mãos, terá que começar a fazer um controlador de carga. Você não pode prescindir dele ao operar painéis solares e turbinas eólicas.

Opções de seleção

Existem apenas dois critérios de seleção:

1. O primeiro e muito importante ponto é a tensão de entrada. O máximo deste indicador deve ser superior em cerca de 20% da tensão de circuito aberto da bateria solar.
2. O segundo critério é a corrente nominal. Se o tipo PWN for selecionado, sua corrente nominal deve ser superior à corrente de curto-circuito da bateria em cerca de 10%. Se MPPT for escolhido, sua principal característica é a potência. Este parâmetro deve ser maior que a tensão de todo o sistema multiplicada pela corrente nominal do sistema. Para cálculos, a tensão é medida com baterias descarregadas.

Maneiras de conectar controladores

No que se refere ao tema das ligações, deve-se observar de imediato: para a instalação de cada dispositivo individual, uma característica é o trabalho com uma série específica de painéis solares.

Assim, por exemplo, se for usado um controlador projetado para uma tensão de entrada máxima de 100 volts, uma série de painéis solares deve produzir uma tensão não superior a esse valor.

Qualquer usina de energia solar opera de acordo com o princípio de equilíbrio entre as tensões de saída e de entrada do primeiro estágio. O limite de tensão superior do controlador deve corresponder ao limite de tensão superior do painel

Antes de conectar o dispositivo, é necessário determinar o local de sua instalação física. De acordo com as normas, o local de instalação deve ser escolhido em áreas secas e bem ventiladas. A presença de materiais inflamáveis ​​perto do dispositivo está excluída.

A presença de fontes de vibração, calor e umidade nas imediações do dispositivo é inaceitável. O local de instalação deve ser protegido da precipitação atmosférica e da luz solar direta.

Técnica de conexão de modelo PWM

Quase todos os fabricantes de controladores PWM exigem uma sequência exata de dispositivos de conexão.

A técnica de conectar controladores PWM com dispositivos periféricos não é particularmente difícil. Cada placa está equipada com terminais etiquetados. Aqui, você simplesmente precisa seguir a sequência de ações.

Os dispositivos periféricos devem ser conectados em total conformidade com as designações dos terminais de contato:

1. Conecte os fios da bateria aos terminais da bateria do dispositivo de acordo com a polaridade indicada.
2. Ligue o fusível de proteção diretamente no ponto de contato do fio positivo.
3. Nos contatos do controlador destinados ao painel solar, fixe os condutores provenientes dos painéis solares dos painéis. Observe a polaridade.
4. Conecte uma lâmpada de teste com a tensão apropriada (geralmente 12/24 V) aos terminais de carga do dispositivo.

A sequência especificada não deve ser violada. Por exemplo, é estritamente proibido conectar painéis solares em primeiro lugar quando a bateria não está conectada. Com essas ações, o usuário corre o risco de "queimar" o dispositivo. Este material descreve com mais detalhes o diagrama de montagem de células solares com bateria.

Além disso, para controladores da série PWM, é inaceitável conectar um inversor de tensão aos terminais de carga do controlador. O inversor deve ser conectado diretamente aos terminais da bateria.

Procedimento para conectar dispositivos MPPT

Os requisitos gerais de instalação física para este tipo de aparelho não diferem dos sistemas anteriores. Mas a configuração tecnológica costuma ser um pouco diferente, já que os controladores MPPT costumam ser considerados dispositivos mais poderosos.

Para controladores projetados para altos níveis de potência, é recomendado o uso de cabos de grandes seções, equipados com interruptores de metal nas conexões dos circuitos de potência.

Por exemplo, para sistemas de alta potência, esses requisitos são complementados pelo fato de que os fabricantes recomendam levar um cabo para linhas de conexão de energia projetadas para uma densidade de corrente de pelo menos 4 A / mm2. Ou seja, por exemplo, para um controlador com corrente de 60 A, é necessário um cabo para conectar a uma bateria com seção transversal de pelo menos 20 mm2.

Os cabos de conexão devem ser equipados com terminais de cobre, firmemente crimpados com uma ferramenta especial. Os terminais negativos do painel solar e da bateria devem ser equipados com fusíveis e adaptadores de chave.

Esta abordagem elimina as perdas de energia e garante o funcionamento seguro da instalação.

Diagrama de blocos para conectar um poderoso controlador MPPT: 1 - painel solar; 2 - controlador MPPT; 3 - bloco de terminais; 4.5 - fusíveis; 6 - interruptor de alimentação do controlador; 7,8 - barramento de terra

Antes de conectar os painéis solares ao dispositivo, certifique-se de que a voltagem nos terminais corresponda ou seja menor do que a voltagem que pode ser aplicada à entrada do controlador.

Conectando periféricos ao dispositivo MTTP:

1. Coloque os interruptores do painel e da bateria na posição desligada.
2. Remova o painel e os fusíveis de proteção da bateria.
3. Conecte o cabo dos terminais da bateria aos terminais do controlador da bateria.
4. Conecte os cabos do painel solar com os terminais do controlador marcados com o sinal apropriado.
5. Conecte um cabo entre o terminal de aterramento e o barramento de aterramento.
6. Instale o sensor de temperatura no controlador de acordo com as instruções.

Após essas etapas, é necessário inserir o fusível da bateria removido anteriormente no lugar e girar a chave para a posição "on". O sinal de detecção da bateria aparecerá na tela do controlador.

Então, após uma pequena pausa (1-2 minutos), recoloque o fusível do painel solar removido anteriormente e gire a chave do painel para a posição “ligado”.

A tela do instrumento mostrará o valor da tensão do painel solar. Este momento atesta o sucesso do lançamento da usina solar em operação.

Controlador caseiro: recursos, acessórios

O dispositivo foi projetado para funcionar com apenas um painel solar, que gera uma corrente com potência não superior a 4 A. A capacidade da bateria, que é carregada pelo controlador, é de 3.000 A * h.

Para fabricar o controlador, você precisa preparar os seguintes elementos:

• 2 microcircuitos: LM385-2.5 e TLC271 (é um amplificador operacional);
• 3 capacitores: C1 e C2 são de baixa potência, têm 100n; C3 tem uma capacidade de 1000U, nominal para 16 V;
• 1 LED indicador (D1);
• 1 diodo Schottky;
• 1 diodo SB540. Em vez disso, você pode usar qualquer diodo, o principal é que ele pode suportar a corrente máxima da bateria solar;
• 3 transistores: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 resistores (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 e R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Todos eles podem ser 5%. Se você quiser mais precisão, pode usar resistores de 1%.

Como posso substituir alguns componentes

Qualquer um desses elementos pode ser substituído. Ao instalar outros circuitos, você precisa pensar em mudar a capacitância do capacitor C2 e selecionar a polarização do transistor Q3.

Em vez de um transistor MOSFET, você pode instalar qualquer outro. O elemento deve ter uma resistência de canal aberto baixa. É melhor não substituir o diodo Schottky. Você pode instalar um diodo normal, mas precisa ser colocado corretamente.

Os resistores R8, R10 são 92 kOhm. Este valor não é padrão. Por causa disso, esses resistores são difíceis de encontrar. Sua substituição completa pode ser dois resistores com 82 e 10 kOhm. Eles devem ser incluídos em sequência.

Se o controlador não for usado em um ambiente hostil, você pode instalar um resistor trimmer. Torna possível controlar a tensão. Não funcionará por muito tempo em um ambiente agressivo.

Se for necessário usar um controlador para painéis mais fortes, é necessário substituir o transistor MOSFET e o diodo por análogos mais poderosos. Todos os outros componentes não precisam ser alterados. Não faz sentido instalar um dissipador de calor para regular 4 A. Ao instalar o MOSFET em um dissipador de calor adequado, o dispositivo poderá operar com um painel mais eficiente.

Princípio da Operação

Na ausência de corrente da bateria solar, o controlador está no modo de hibernação. Não usa lã de bateria. Após atingir os raios solares no painel, a corrente elétrica começa a fluir para o controlador. Deve ligar. No entanto, o LED indicador junto com 2 transistores fracos só liga quando a tensão atinge 10 V.

Após atingir esta tensão, a corrente fluirá através do diodo Schottky para a bateria. Se a tensão subir para 14 V, o amplificador U1 começará a operar, o que ligará o MOSFET. Como resultado, o LED apagará e dois transistores de baixa potência serão fechados. A bateria não carrega. Nesse momento, C2 receberá alta. Em média, isso leva 3 segundos. Após a descarga do capacitor C2, a histerese de U1 será superada, o MOSFET será fechado, a bateria começará a carregar. O carregamento continuará até que a tensão atinja o nível de comutação.

O carregamento ocorre periodicamente. Além disso, sua duração depende da corrente de carga da bateria e da potência dos dispositivos conectados a ela. O carregamento continua até que a tensão alcance 14 V.

O circuito liga em um tempo muito curto. Sua inclusão é afetada pelo tempo de carregamento de C2 com uma corrente que limita o transistor Q3. A corrente não pode ser superior a 40 mA.