Regulátor nabíjania solárnej batérie MRPT alebo PWM - čo je lepšie zvoliť?

Tu sa dozviete:

• Keď potrebujete ovládač
• Funkcie solárneho regulátora
• Ako funguje regulátor nabíjania batérie
• Vlastnosti zariadenia
• Typy
• Možnosti výberu
• Spôsoby pripojenia radičov
• Domáci ovládač: funkcie, doplnky
• Ako môžem vymeniť niektoré komponenty
• Princíp činnosti

Regulátor nabíjania solárnej batérie je povinným prvkom energetického systému na solárnych paneloch, s výnimkou batérií a samotných panelov. Za čo je zodpovedný a ako si ho vyrobiť sám?

Keď potrebujete ovládač

Solárna energia je stále obmedzená (na úrovni domácnosti) na vytváranie fotovoltaických panelov s relatívne nízkym výkonom. Ale bez ohľadu na konštrukciu fotoelektrického meniča solárny prúd, je toto zariadenie vybavené modulom nazývaným solárny regulátor nabíjania batérie.

Nastavenie fotosyntézy slnečného svetla skutočne obsahuje nabíjateľnú batériu, ktorá uchováva energiu prijatú zo solárneho panelu. Je to tento sekundárny zdroj energie, ktorý je primárne obsluhovaný regulátorom.

Ďalej pochopíme zariadenie a princípy fungovania tohto zariadenia a tiež hovoríme o tom, ako ho pripojiť.

S maximálnym nabitím batérie bude regulátor regulovať prívod prúdu do nej a zníži ju na požadovanú hodnotu kompenzácie samovybíjania prístroja. Ak je batéria úplne vybitá, regulátor odpojí všetky prichádzajúce záťaže do zariadenia.

Potrebu tohto zariadenia možno zredukovať na tieto body:

1. Viacstupňové nabíjanie batérie;
2. Úprava zapnutia / vypnutia batérie pri nabíjaní / vybíjaní zariadenia;
3. Pripojenie batérie pri maximálnom nabití;
4. Pripojenie nabíjania z fotobuniek v automatickom režime.

Regulátor nabíjania batérie pre solárne zariadenia je dôležitý v tom, že vykonávanie všetkých jeho funkcií v dobrom stave výrazne zvyšuje životnosť zabudovanej batérie.

Na čo slúžia regulátory nabíjania batérie?

Ak je batéria pripojená priamo k svorkám solárnych panelov, bude sa nabíjať nepretržite. Nakoniec bude plne nabitá batéria naďalej prijímať prúd, čo spôsobí zvýšenie napätia o niekoľko voltov. Vďaka tomu sa batéria nabíja, teplota elektrolytu stúpa a táto teplota dosahuje také hodnoty, že elektrolyt vrie, dochádza k prudkému uvoľňovaniu pár z plechoviek batérie. Vďaka tomu sa elektrolyt môže úplne odpariť a plechovky vyschnúť. To prirodzene neprispieva k „zdraviu“ batérie a dramaticky znižuje zdroje jej výkonu.

Ovládač v systéme nabíjania solárnej batérie

Tu sú potrebné kontroléry, aby sa zabránilo takýmto javom a optimalizovali sa procesy nabíjania / vybíjania.

Funkcie solárneho regulátora

Elektronický modul, nazývaný solárny regulátor batérie, je navrhnutý na vykonávanie rôznych monitorovacích funkcií počas procesu nabíjania / vybíjania solárnej batérie.

Vyzerá to ako jeden z mnohých existujúcich modelov regulátorov nabíjania pre solárne panely. Tento modul patrí k vývoju typu PWM

Keď slnečné svetlo dopadá na povrch solárneho panelu nainštalovaného napríklad na strechu domu, fotobunky zariadenia premenia toto svetlo na elektrický prúd.

Výsledná energia sa v skutočnosti mohla dodávať priamo do akumulátora.Proces nabíjania / vybíjania batérie má však svoje vlastné jemnosti (určité úrovne prúdov a napätí). Ak zanedbáte tieto jemnosti, batéria jednoducho zlyhá v krátkom čase.

Aby to nemalo také smutné následky, je navrhnutý modul nazývaný regulátor nabíjania pre solárnu batériu.

Okrem sledovania úrovne nabitia batérie modul sleduje aj spotrebu energie. Podľa stupňa vybitia obvod regulátora nabíjania batérie zo solárnej batérie reguluje a nastavuje úroveň prúdu potrebného na počiatočné a následné nabitie.

V závislosti na kapacite regulátora nabíjania solárnej batérie môžu mať konštrukcie týchto zariadení veľmi odlišné konfigurácie.

Všeobecne povedané, modul zjednodušene poskytuje bezstarostný „život“ batérii, ktorá periodicky akumuluje a uvoľňuje energiu do spotrebných zariadení.

Prečo kontrola nabíjania a ako funguje solárny regulátor nabíjania?

Hlavné dôvody:

1. Umožní to batérii pracovať dlhšie! Prebíjanie môže spôsobiť výbuch.
2. Každá batéria pracuje na určitom napätí. Ovládač umožňuje zvoliť požadované U.

Regulátor nabíjania tiež odpojí batériu od spotrebných zariadení, ak je veľmi nízka. Okrem toho odpojí batériu od solárneho článku, ak je úplne nabitý.

Dochádza tak k poisteniu a prevádzka systému sa stáva bezpečnejšou.

Princíp činnosti je mimoriadne jednoduchý. Prístroj pomáha udržiavať rovnováhu a nedovolí, aby napätie príliš klesalo alebo stúpalo.

Typy ovládačov pre nabíjanie solárnych batérií

1. Domáce.
2. MRRT.
3. On / Of.
4. Hybridy.
5. Typy PWM.

Ďalej v krátkosti popisujeme tieto možnosti pre lítiové zariadenia a ďalšie batérie

Ovládače pre domácich majstrov

Ak máte skúsenosti a zručnosti v elektronike, toto zariadenie je možné vyrobiť nezávisle. Je však nepravdepodobné, že by takéto zariadenie malo vysokú účinnosť. Domáce zariadenie je s najväčšou pravdepodobnosťou vhodné, ak má vaša stanica nízky výkon.

Ak chcete zostaviť toto nabíjacie zariadenie, musíte nájsť jeho obvod. Nezabúdajte však, že miera chyby musí byť 0,1.

Tu je jednoduchý diagram.

MRRT

Schopné sledovať najvyšší limit nabíjacieho výkonu. Vo vnútri softvéru sa nachádza algoritmus, ktorý umožňuje sledovať úrovne napätia a prúdu. Nájde určitú rovnováhu, v ktorej bude celá inštalácia pracovať s maximálnou účinnosťou.

Zariadenie mppt je považované za jedno z najlepších a najpokročilejších v súčasnosti. Na rozdiel od PMW zvyšuje účinnosť systému o 35%. Takéto zariadenie je vhodné, keď máte veľa solárnych panelov.

Typ prístroja ON / OF

Je to najjednoduchší z predaja. Nemá toľko funkcií ako ostatné. Keď napätie stúpne na maximum, prístroj vypne nabíjanie batérie.

Bohužiaľ, tento typ solárneho regulátora nabíjania nie je schopný nabiť až 100%. Len čo prúd skočí na maximum, dôjde k vypnutiu. Výsledkom je, že neúplné nabitie skracuje jeho životnosť.

Hybridy

Údaje sa aplikujú na prístroj, ak existujú dva typy zdrojov energie, napríklad slnko a vietor. Ich dizajn je založený na PWM a MPRT. Jeho hlavným rozdielom od podobných zariadení je charakteristika prúdu a napätia.

Jeho účel: vyrovnať zaťaženie akumulátora. Je to spôsobené nerovnomerným tokom prúdu z vetra generátorov. Z tohto dôvodu je možné výrazne znížiť životnosť zásobníka energie.

PWM alebo PWM

Práca je založená na pulznej šírkovej modulácii prúdu. Rieši problém neúplného nabíjania. Znižuje prúd a tým prináša dobíjanie až 100%.

V dôsledku fungovania pwm nedochádza k prehriatiu batérie.Vďaka tomu sa táto solárna riadiaca jednotka považuje za veľmi efektívnu.

Ako funguje regulátor nabíjania batérie

Pri absencii slnečného žiarenia na fotobunkách konštrukcie je v režime spánku. Keď sa lúče objavia na prvkoch, ovládač je stále v režime spánku. Zapne sa, iba ak akumulovaná energia zo slnka dosiahne 10 voltov v elektrickom ekvivalente.

Len čo napätie dosiahne túto hodnotu, prístroj sa zapne a začne napájať batériu prúdom cez Schottkyho diódu. Proces nabíjania batérie v tomto režime bude pokračovať, kým napätie prijaté regulátorom nedosiahne 14 V. Ak k tomu dôjde, v obvode regulátora dôjde k zmenám pre solárny akumulátor 35 W alebo akýkoľvek iný. Zosilňovač otvorí prístup na MOSFET a ďalšie dva, slabšie, sa zatvoria.

Týmto sa prestane nabíjať batéria. Akonáhle napätie poklesne, obvod sa vráti do pôvodnej polohy a nabíjanie bude pokračovať. Čas pridelený tejto operácii na kontrolór je asi 3 sekundy.

Niektoré vlastnosti regulátorov solárneho nabíjania

Na záver musím povedať o niekoľkých ďalších vlastnostiach regulátorov nabíjania. V moderných systémoch majú množstvo ochrán na zlepšenie prevádzkovej spoľahlivosti. V takýchto zariadeniach je možné implementovať nasledujúce typy ochrany:

• Proti nesprávnemu zapojeniu polarity;
• Od skratov v záťaži a na vstupe;
• Od blesku;
• Prehriatie;
• Zo vstupných prepätí;
• Z vybitia batérie v noci.

Okrem toho sú v nich nainštalované všetky druhy elektronických poistiek. Na uľahčenie prevádzky solárnych systémov majú regulátory nabíjania informačné displeje. Zobrazujú informácie o stave batérie a systému ako celku. Môžu existovať údaje, ako napríklad:

• Stav nabitia, napätie batérie;
• Prúd vydávaný fotobunkami;
• Nabíjanie a zaťaženie batérie;
• Ampérhodiny uložené a darované.

Na displeji sa tiež môže zobraziť správa o malom nabití, varovanie o výpadku napájania záťaže.

Niektoré modely solárnych regulátorov majú časovače na aktiváciu nočného režimu. Existujú sofistikované zariadenia, ktoré riadia činnosť dvoch nezávislých batérií. Spravidla majú vo svojom mene predponu Duo. Tiež stojí za zmienku modely, ktoré sú schopné vyhodiť prebytočnú energiu na vykurovacie články.

Zaujímavé sú modely s rozhraním na pripojenie k počítaču. Týmto spôsobom je možné výrazne rozšíriť funkčnosť monitorovania a riadenia solárneho systému. Ak sa vám článok ukázal užitočný, šírite naň odkaz na sociálnych sieťach. Týmto krokom pomôžete rozvoju stránky. Hlasujte v ankete nižšie a ohodnoťte materiál! Opravy a doplnky k článku nechajte v komentároch.

Vlastnosti zariadenia

Nízka spotreba energie pri nečinnosti. Obvod bol navrhnutý pre malé a stredne veľké olovené batérie a pri nečinnosti odoberá slaboprúd (5mA). Tým sa predlžuje výdrž batérie.

Ľahko dostupné komponenty. Prístroj používa bežné komponenty (nie SMD), ktoré sa dajú ľahko nájsť v obchodoch. Nič nemusí blikať, jediné, čo potrebujete, je voltmetr a nastaviteľný zdroj napájania na vyladenie obvodu.

Najnovšia verzia zariadenia. Toto je tretia verzia zariadenia, takže väčšina chýb a nedostatkov, ktoré sa vyskytli v predchádzajúcich verziách nabíjačky, bola opravená.

Regulácia napätia. Zariadenie používa paralelný regulátor napätia, aby napätie batérie neprekročilo normu, zvyčajne 13,8 Voltov.

Podpäťová ochrana. Väčšina solárnych nabíjačiek používa Schottkyho diódu na ochranu pred únikom batérie do solárneho panelu.Keď je batéria úplne nabitá, použije sa regulátor bočníkového napätia. Jedným z problémov tohto prístupu sú straty diód a v dôsledku toho ich zahrievanie. Napríklad solárny panel s výkonom 100 W, 12V, dodáva 8A do batérie, pokles napätia na Schottkyho dióde bude 0,4 V, t.j. stratový výkon je asi 3,2 wattu. Jedná sa jednak o straty, jednak o to, aby dióda potrebovala na odvod tepla radiátor. Problém je v tom, že nebude fungovať na zníženie poklesu napätia, niekoľko paralelne zapojených diód zníži prúd, ale pokles napätia tak zostane. Na nižšie uvedenom diagrame sa namiesto bežných diód používajú mosfety, preto sa výkon stráca iba pre aktívny odpor (straty odporu).

Pre porovnanie, na 100 W paneli pri použití mosfetov IRFZ48 (KP741A) je strata výkonu iba 0,5 W (pri Q2). To znamená menej tepla a viac energie pre batérie. Ďalším dôležitým bodom je, že mosfety majú kladný teplotný koeficient a je možné ich zapojiť paralelne, aby sa znížil odpor.

Vyššie uvedený diagram používa niekoľko neštandardných riešení.

Nabíjanie. Medzi solárnym panelom a záťažou sa nepoužíva žiadna dióda, namiesto toho je tu mosadz Q2. Dióda v mosfete umožňuje prúdiť prúd z panelu do záťaže. Ak sa na Q2 objaví významné napätie, potom sa otvorí tranzistor Q3, nabije sa kondenzátor C4, ktorý donúti operačný zosilňovač U2c a U3b k otvoreniu mosfetu Q2. Teraz sa pokles napätia počíta podľa Ohmovho zákona, t.j. I * R, a je to oveľa menej, ako keby tam bola dióda. Kondenzátor C4 sa pravidelne vybíja cez odpor R7 a Q2 sa zatvára. Ak z panelu prúdi prúd, potom samočinná indukcia EMF induktora L1 okamžite prinúti otvoriť Q3. Stáva sa to veľmi často (mnohokrát za sekundu). V prípade, že prúd ide do solárneho panelu, Q2 sa zatvorí, ale Q3 sa neotvorí, pretože dióda D2 obmedzuje samočinnú indukciu EMF tlmivky L1. Dióda D2 môže byť dimenzovaná na prúd 1A, ale počas testovania sa ukázalo, že takýto prúd sa vyskytuje zriedka.

Zastrihávač VR1 nastavuje maximálne napätie. Keď napätie prekročí 13,8 V, operačný zosilňovač U2d otvorí mosfet Q1 a výstup z panelu je „skratovaný“ na zem. Operačný zosilňovač U3b navyše vypína Q2 a tak ďalej. panel je odpojený od záťaže. Je to nevyhnutné, pretože Q1 okrem solárneho panelu „skratuje“ záťaž a batériu.

Správa mosfetov s N-kanálom. Na pohon mosfetov Q2 a Q4 je potrebné väčšie napätie, ako sa používa v obvode. Za týmto účelom vytvára operačný zosilňovač U2 s páskami diód a kondenzátorov zvýšené napätie VH. Toto napätie sa používa na napájanie U3, ktorého výstupom bude prepätie. Mnoho U2b a D10 zaisťuje stabilitu výstupného napätia pri 24 voltoch. Pri tomto napätí bude cez hradlový zdroj tranzistora napätie najmenej 10V, takže generovanie tepla bude malé. Mosfety s N-kanálom majú zvyčajne oveľa nižšiu impedanciu ako P-kanály, a preto sa v tomto obvode používali.

Podpäťová ochrana. Mosfet Q4, operačný zosilňovač U3a s externým páskovaním rezistorov a kondenzátorov je navrhnutý pre podpäťovú ochranu. Tu sa Q4 používa neštandardne. Mosfetová dióda poskytuje konštantný tok prúdu do batérie. Keď je napätie nad stanoveným minimom, mosfet je otvorený, čo umožňuje malý pokles napätia pri nabíjaní batérie, ale čo je dôležitejšie, umožňuje prúdiť prúd z batérie k záťaži, ak solárny článok nedokáže poskytnúť dostatočný výstupný výkon. Poistka chráni pred skratom na strane záťaže.

Nižšie sú obrázky usporiadania prvkov a dosiek plošných spojov.

Nastavenie zariadenia. Pri bežnom používaní zariadenia nesmie byť zapojený jumper J1! Na nastavenie slúži LED dióda D11. Ak chcete nakonfigurovať zariadenie, pripojte nastaviteľný zdroj napájania na svorky „zaťaženia“.

Nastavenie podpäťovej ochrany Vložte prepojku J1. V napájacom zdroji nastavte výstupné napätie na 10,5V. Otáčajte zastrihovačom VR2 proti smeru hodinových ručičiek, kým sa nerozsvieti LED D11. Otočte VR2 mierne v smere hodinových ručičiek, kým nezhasne LED. Odstráňte prepojku J1.

Nastavenie maximálneho napätia V napájacom zdroji nastavte výstupné napätie na 13,8V. Otáčajte trimrom VR1 v smere hodinových ručičiek, kým nezhasne LED D9. VR1 pomaly otáčajte proti smeru hodinových ručičiek, kým sa nerozsvieti LED D9.

Ovládač je nakonfigurovaný. Nezabudnite odstrániť prepojku J1!

Ak je kapacita celého systému malá, potom je možné mosfety nahradiť lacnejším IRFZ34. A ak je systém výkonnejší, môžu byť mosfety nahradené výkonnejším IRFZ48.

Domáci regulátor solárnych panelov

• Domov
• > Moja malá skúsenosť

Ovládač je veľmi jednoduchý a skladá sa iba zo štyroch častí.

Jedná sa o výkonný tranzistor (používam IRFZ44N, ktorý dokáže spracovať až 49 Amp).

Automobilový reléový regulátor s ovládaním plus (VAZ "klasický").

Rezistor 120kOhm.

Dióda je výkonnejšia na to, aby zadržala prúd vydávaný solárnym panelom (napríklad z mosta s diódami v automobile).

Princíp činnosti je tiež veľmi jednoduchý. Píšem pre ľudí, ktorí vôbec nerozumejú elektronike, keďže ja sám tomu nič nerozumiem.

Regulátor relé je pripojený k batérii, mínus k hliníkovej základni (31k), plus k (15k), z kontaktu (68k) je vodič pripojený cez odpor k bráne tranzistora. Tranzistor má tri nohy, prvé je hradlo, druhé je odtok, tretie je zdroj. Mínus solárneho panelu je pripojený k zdroju a plus k batérii, z odtoku tranzistora mínus solárny panel ide k batérii.

Keď je reléový regulátor pripojený a funkčný, kladný signál z (68k) odomkne bránu a prúd zo solárneho panelu prúdi cez odtok zdroja do batérie a keď napätie na batérii presiahne 14 voltov, relé -regulátor vypne plus a hradlo tranzistora sa vybije cez odpor, ktorý sa uzavrie mínusom, čím sa preruší mínusový kontakt solárneho panelu, a vypne sa. A keď napätie mierne poklesne, reléový regulátor dá opäť bráne plus, tranzistor sa otvorí a opäť prúd z panelu pretečie do batérie. Dióda na kladnom vodiči SB je potrebná, aby sa batéria v noci nevybíjala, pretože bez svetla samotný solárny panel spotrebúva elektrinu.

Ďalej je uvedená vizuálna ilustrácia zapojenia prvkov ovládača.

Nie som dobrý v elektronike a možno sú v mojom obvode nejaké nedostatky, ale funguje to bez akýchkoľvek nastavení a funguje to okamžite a robí to, čo robia továrenské regulátory pre solárne panely, a cena je len asi 200 rubľov a hodinu. práce.

Nižšie uvádzame nepochopiteľnú fotografiu tohto radiča, rovnako ako všetky ďalšie podrobnosti o radiči sú upevnené na krabici. Tranzistor sa trochu zahreje a zafixoval som ho na malý ventilátor. Paralelne s rezistorom som dal malú LED, ktorá ukazuje činnosť ovládača. Keď je blesk SB zapnutý, ak nie, znamená to, že je batéria nabitá a keď batéria rýchlo bliká, je takmer nabitá a iba sa nabíja.

Tento radič funguje už viac ako šesť mesiacov a počas tejto doby nie sú žiadne problémy, pripojil som všetko, teraz nesledujem batériu, všetko funguje samo. Toto je môj druhý regulátor, prvý, ktorý som montoval pre veterné generátory ako regulátor predradníka, viď o tom v predchádzajúcich článkoch v sekcii moje domáce produkty.

Pozor - ovládač nie je plne funkčný. Po nejakej dobe práce bolo zrejmé, že tranzistor v tomto obvode sa úplne nezatvorí a prúd do batérie aj tak prúdi, aj keď dôjde k prekročeniu 14 voltov.

Ospravedlňujem sa za nefunkčný obvod, sám som ho dlho používal a myslel som si, že všetko funguje, ale ukazuje sa, že nie, a aj po úplnom nabití stále prúdi prúd do batérie. Tranzistor sa uzavrie iba do polovice, keď dosiahne 14 voltov. Zatiaľ obvod neodstránim, pretože sa objaví čas a túžba, dokončím tento radič a rozložím pracovný okruh.
A teraz mám ako regulátor regulátor predradníka, ktorý už dlho funguje perfektne. Akonáhle napätie prekročí 14 voltov, tranzistor sa otvorí a zapne žiarovku, ktorá spaľuje všetku prebytočnú energiu. Na tomto predradníku sú teraz dva solárne panely a veterná turbína.

Typy

Zapnuté / Vypnuté

Tento typ zariadenia sa považuje za najjednoduchší a najlacnejší. Jeho jedinou a hlavnou úlohou je vypnúť napájanie z batérie, keď sa dosiahne maximálne napätie, aby sa zabránilo prehriatiu.

Tento typ má však určitú nevýhodu, ktorou je príliš skoré vypnutie. Po dosiahnutí maximálneho prúdu je potrebné udržiavať proces nabíjania niekoľko hodín a tento radič ho okamžite vypne.

Vďaka tomu bude nabitie batérie asi na 70% maxima. To negatívne ovplyvňuje batériu.

PWM

Tento typ je pokročilý Zap / Vyp. Vylepšenie spočíva v tom, že má zabudovaný systém modulácie pulznej šírky (PWM). Táto funkcia umožnila regulátoru po dosiahnutí maximálneho napätia nevypínať prúdové napájanie, ale znižovať jeho silu.

Z tohto dôvodu bolo možné zariadenie takmer úplne nabiť.

MRRT

Tento typ je považovaný za najpokročilejší v súčasnosti. Podstata jeho práce vychádza z toho, že je schopný určiť presnú hodnotu maximálneho napätia pre danú batériu. Neustále sleduje prúd a napätie v systéme. Vďaka neustálemu prijímaniu týchto parametrov je procesor schopný udržiavať najoptimálnejšie hodnoty prúdu a napätia, čo umožňuje vytvárať maximálny výkon.

Ak porovnáme regulátor MPPT a PWN, potom je účinnosť prvého z nich vyšší asi o 20 - 35%.

Typy ovládačov

Ovládače zapnutia / vypnutia

Tieto modely sú najjednoduchšie z celej triedy regulátorov solárneho nabíjania.

Regulátor nabíjania pre solárne systémy

Modely On / Off sú určené na vypnutie nabíjania batérie, keď sa dosiahne horná hranica napätia. Zvyčajne je to 14,4 voltov. Vďaka tomu sa zabráni prehriatiu a prebitiu.

Ovládače On / Off nebudú schopné úplne nabiť batériu. Koniec koncov, tu dôjde k vypnutiu v okamihu, keď sa dosiahne maximálny prúd. Proces nabíjania na plnú kapacitu je potrebné udržiavať niekoľko hodín. Úroveň nabitia v čase vypnutia je niekde okolo 70 percent nominálnej kapacity. To samozrejme negatívne ovplyvňuje stav batérie a znižuje jej životnosť.

Regulátory PWM

Pri hľadaní riešenia neúplného nabíjania batérie v systéme so zariadeniami On / Off boli vyvinuté riadiace jednotky založené na princípe pulznej šírkovej modulácie (skrátene PWM) nabíjacieho prúdu. Účelom tohto regulátora je, že pri dosiahnutí limitu napätia znižuje nabíjací prúd. Vďaka tomuto prístupu dosahuje nabitie batérie takmer 100 percent. Efektívnosť procesu sa zvyšuje až o 30 percent.

Regulátor nabíjania PWM
Existujú modely PWM, ktoré dokážu regulovať prúd v závislosti od prevádzkovej teploty. To má dobrý vplyv na stav batérie, kúrenie klesá, nabíjanie sa lepšie prijíma. Proces sa stane automaticky regulovaným.
Odborníci odporúčajú používať regulátory nabíjania PWM pre solárne panely v tých oblastiach, kde je vysoká aktivita slnečného žiarenia.Často ich možno nájsť v solárnych systémoch s nízkym výkonom (menej ako dva kilowatty). Spravidla v nich fungujú nabíjateľné batérie s malou kapacitou.

Regulátory typu MPPT

Regulátory nabíjania MPPT sú dnes najvyspelejšími zariadeniami na reguláciu procesu nabíjania akumulačnej batérie v solárnych systémoch. Tieto modely zvyšujú účinnosť výroby elektriny z rovnakých solárnych panelov. Princíp činnosti zariadení MPPT je založený na určení bodu maximálnej hodnoty výkonu.

Regulátor nabíjania MPPT

MPPT nepretržite monitoruje prúd a napätie v systéme. Na základe týchto údajov mikroprocesor vypočíta optimálny pomer parametrov na dosiahnutie maximálneho výstupného výkonu. Pri nastavovaní napätia sa berie do úvahy dokonca aj fáza procesu nabíjania. Solárne regulátory MPPT vám dokonca umožňujú odoberať z modulov veľké napätie a potom ho prevádzať na optimálne napätie. Optimálny znamená ten, ktorý úplne nabíja batériu.

Ak vyhodnotíme prácu MPPT v porovnaní s PWM, potom sa účinnosť solárneho systému zvýši z 20 na 35 percent. Medzi plusy patrí aj schopnosť pracovať s tienením solárneho panelu až do 40 percent. Vzhľadom na schopnosť udržiavať vysoké napätie na výstupe regulátora je možné použiť malé zapojenie. Je tiež možné umiestniť solárne panely a jednotku do väčšej vzdialenosti ako v prípade PWM.

Hybridné regulátory nabíjania

V niektorých krajinách, napríklad v USA, Nemecku, Švédsku, Dánsku, sa významná časť elektrickej energie vyrába pomocou veterných turbín. V niektorých malých krajinách má alternatívna energia veľký podiel na energetických sieťach týchto štátov. Ako súčasť veterných systémov existujú aj zariadenia na riadenie nabíjacieho procesu. Ak je elektráreň kombinovanou verziou veterného generátora a solárnych panelov, použijú sa hybridné regulátory.

Hybridný ovládač
Tieto zariadenia môžu byť vyrobené s obvodom MPPT alebo PWM. Hlavný rozdiel je v tom, že používajú rôzne voltampérové ​​charakteristiky. Veterné generátory vyrábajú počas prevádzky veľmi nerovnomernú výrobu elektriny. Výsledkom je nerovnomerné zaťaženie batérií a namáhavá prevádzka. Úlohou hybridného ovládača je vybiť prebytočnú energiu. Na to sa spravidla používajú špeciálne vykurovacie články.

Domáce kontroléry

Ľudia, ktorí rozumejú elektrotechnike, si často sami stavajú regulátory nabíjania pre veterné turbíny a solárne panely. Funkčnosť takýchto modelov je často horšia z hľadiska efektívnosti a funkcií nastavených na továrenské zariadenia. V malých inštaláciách je však výkon domáceho ovládača úplne dosť.

Domáci solárny regulátor nabíjania

Pri vytváraní regulátora nabíjania vlastnými rukami by ste mali pamätať na to, že celkový výkon musí spĺňať nasledujúcu podmienku: 1,2P ≤ I * U. I je výstupný prúd regulátora, U je napätie pri vybití batérie.

Existuje pomerne veľa domácich obvodov radiča. Môžete ich vyhľadať na príslušných fórach na internete. Tu by sa malo povedať iba o niektorých všeobecných požiadavkách na takéto zariadenie:

• Nabíjacie napätie by malo byť 13,8 voltov a líši sa v závislosti od hodnoty menovitého prúdu;
• Napätie, pri ktorom je nabíjanie vypnuté (11 voltov). Táto hodnota musí byť konfigurovateľná;
• Napätie, pri ktorom sa náboj zapne, je 12,5 voltu.

Takže ak sa rozhodnete zostaviť solárny systém vlastnými rukami, musíte začať vyrábať regulátor nabíjania. Pri obsluhe solárnych panelov a veterných turbín sa bez nej nezaobídete.

Možnosti výberu

Existujú iba dve kritériá výberu:

1. Prvým a veľmi dôležitým bodom je prichádzajúce napätie. Maximum tohto indikátora by malo byť vyššie asi o 20% napätia naprázdno solárnej batérie.
2. Druhým kritériom je menovitý prúd. Ak je zvolený typ PWN, potom musí byť jeho menovitý prúd vyšší ako skratový prúd batérie asi o 10%. Ak je zvolený MPPT, potom jeho hlavnou charakteristikou je výkon. Tento parameter musí byť väčší ako napätie celého systému vynásobené menovitým prúdom systému. Pre výpočty sa napätie sníma pri vybitých batériách.

Spôsoby pripojenia radičov

Vzhľadom na tému pripojení je potrebné hneď poznamenať: pre inštaláciu každého jednotlivého zariadenia je charakteristickou vlastnosťou práca s konkrétnou sériou solárnych panelov.

Napríklad, ak sa použije regulátor, ktorý je navrhnutý na maximálne vstupné napätie 100 voltov, séria solárnych panelov by mala vydávať napätie nepresahujúce túto hodnotu.

Akákoľvek solárna elektráreň pracuje podľa pravidla rovnováhy medzi výstupným a vstupným napätím prvého stupňa. Horná hranica napätia na ovládači sa musí zhodovať s hornou hranicou napätia na paneli

Pred pripojením zariadenia sa musíte rozhodnúť o mieste jeho fyzickej inštalácie. Podľa pravidiel by sa miesto inštalácie malo vyberať na suchých, dobre vetraných miestach. Prítomnosť horľavých materiálov v blízkosti zariadenia je vylúčená.

Prítomnosť zdrojov vibrácií, tepla a vlhkosti v bezprostrednej blízkosti prístroja je neprijateľná. Miesto inštalácie musí byť chránené pred atmosférickými zrážkami a priamym slnečným žiarením.

Technika pripojenia modelov PWM

Takmer všetci výrobcovia PWM regulátorov vyžadujú presnú postupnosť pripojovacích zariadení.

Technika pripojenia radičov PWM k periférnym zariadeniam nie je nijak zvlášť náročná. Každá doska je vybavená označenými svorkami. Tu musíte jednoducho sledovať postupnosť akcií.

Periférne zariadenia musia byť pripojené v úplnom súlade s označením kontaktných svoriek:

1. Pripojte vodiče batérie ku svorkám batérie prístroja v súlade s označenou polaritou.
2. Zapnite ochrannú poistku priamo v mieste dotyku kladného vodiča.
3. Na kontakty radiča určené pre solárny panel zafixujte vodiče vychádzajúce zo solárnych panelov panelov. Dbajte na polaritu.
4. Pripojte testovaciu žiarovku s príslušným napätím (zvyčajne 12 / 24V) k záťažovým svorkám prístroja.

Zadaná postupnosť nesmie byť porušená. Napríklad je prísne zakázané pripájať solárne panely predovšetkým vtedy, keď nie je pripojená batéria. Takýmito činnosťami používateľ riskuje „vypálenie“ zariadenia. Tento materiál podrobnejšie popisuje montážny diagram solárnych článkov s batériou.

Rovnako pre regulátory série PWM je neprijateľné pripájať k záťažovým svorkám regulátora napäťový menič. Menič by mal byť pripojený priamo k svorkám batérie.

Postup pripojenia zariadení MPPT

Všeobecné požiadavky na fyzickú inštaláciu tohto typu prístroja sa nelíšia od predchádzajúcich systémov. Ale technologické nastavenie je často trochu odlišné, pretože radiče MPPT sa často považujú za výkonnejšie zariadenia.

Pre regulátory určené pre vysoké úrovne výkonu sa odporúča na pripojenie výkonových obvodov použiť káble s veľkým prierezom vybavené kovovými zakončeniami.

Napríklad pre vysoko výkonné systémy tieto požiadavky dopĺňa skutočnosť, že výrobcovia odporúčajú použiť kábel na napájacie prípojky určené pre prúdovú hustotu najmenej 4 A / mm2. To znamená napríklad pre regulátor s prúdom 60 A je potrebný kábel na pripojenie k batérii s prierezom najmenej 20 mm2.

Prepojovacie káble musia byť vybavené medenými očkami, pevne zvlnené špeciálnym nástrojom. Záporné vývody solárneho panelu a batérie musia byť vybavené poistkovými a spínacími adaptérmi.

Tento prístup eliminuje energetické straty a zaisťuje bezpečnú prevádzku zariadenia.

Bloková schéma pre pripojenie výkonného regulátora MPPT: 1 - solárny panel; 2 - regulátor MPPT; 3 - svorkovnica; 4,5 - poistky; 6 - vypínač napájania radiča; 7,8 - pozemný autobus

Pred pripojením solárnych panelov k zariadeniu sa uistite, či sa napätie na svorkách zhoduje alebo je menšie ako napätie, ktoré je povolené priviesť na vstup regulátora.

Pripojenie periférií k zariadeniu MTTP:

1. Prepnite panel a prepínače batérie do vypnutej polohy.
2. Odstráňte poistky krytu a batérie.
3. Pripojte kábel od svoriek batérie k svorkám ovládača batérie.
4. Pripojte vodiče solárneho panelu k svorkám regulátora označeným príslušným znakom.
5. Pripojte kábel medzi uzemňovacou svorkou a uzemňovacou zbernicou.
6. Nainštalujte teplotný snímač na regulátor podľa pokynov.

Po týchto krokoch je potrebné vložiť predtým vybratú poistku batérie na miesto a prepnúť prepínač do polohy „zapnuté“. Signál detekcie batérie sa objaví na obrazovke ovládača.

Potom po krátkej pauze (1 - 2 minúty) vymeňte predtým vybratú poistku solárneho panelu a prepnite prepínač panela do polohy „zapnuté“.

Na obrazovke prístroja sa zobrazí hodnota napätia solárneho panelu. Tento moment svedčí o úspešnom uvedení solárnej elektrárne do prevádzky.

Domáci ovládač: funkcie, doplnky

Prístroj je navrhnutý tak, aby pracoval iba s jedným solárnym panelom, ktorý generuje prúd so silou nepresahujúcou 4 A. Kapacita batérie, ktorú nabíja regulátor, je 3 000 A * h.

Na výrobu ovládača je potrebné pripraviť nasledujúce prvky:

• 2 mikroobvody: LM385-2,5 a TLC271 (je operačný zosilňovač);
• 3 kondenzátory: C1 a C2 majú nízku spotrebu, majú 100n; C3 má kapacitu 1000 u, dimenzovanú na 16 V;
• 1 kontrolka LED (D1);
• 1 Schottkyho dióda;
• 1 dióda SB540. Namiesto toho môžete použiť ľubovoľnú diódu, hlavnou vecou je, že vydrží maximálny prúd solárnej batérie;
• 3 tranzistory: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 rezistorov (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 a R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Všetky môžu byť 5%. Ak chcete väčšiu presnosť, môžete si vziať 1% rezistory.

Ako môžem vymeniť niektoré komponenty

Ktorýkoľvek z týchto prvkov je možné nahradiť. Pri inštalácii ďalších obvodov musíte premýšľať o zmene kapacity kondenzátora C2 a výbere predpätia tranzistora Q3.

Namiesto tranzistora MOSFET môžete nainštalovať akýkoľvek iný. Prvok musí mať nízky odpor otvoreného kanála. Je lepšie nevymeniť Schottkyho diódu. Môžete nainštalovať bežnú diódu, ale je potrebné ju umiestniť správne.

Rezistory R8, R10 majú hodnotu 92 kOhm. Táto hodnota je neštandardná. Z tohto dôvodu je ťažké nájsť také odpory. Ich úplnou náhradou môžu byť dva odpory s 82 a 10 kOhm. Je potrebné ich zahrnúť postupne.

Ak sa ovládač nebude používať v agresívnom prostredí, môžete nainštalovať zastrihávač. Umožňuje regulovať napätie. V agresívnom prostredí to nebude dlho fungovať.

Ak je potrebné použiť radič pre silnejšie panely, je potrebné vymeniť MOSFET tranzistor a diódu za výkonnejšie náprotivky. Všetky ostatné komponenty nie je potrebné meniť. Nemá zmysel inštalovať chladič na reguláciu 4 A. Inštaláciou MOSFET na vhodný chladič bude zariadenie schopné pracovať s efektívnejším panelom.

Princíp činnosti

Ak nie je k dispozícii prúd zo solárnej batérie, regulátor je v režime spánku. Nepoužíva nijakú vlnu batérie. Po dopade slnečných lúčov na panel začne do ovládača tiecť elektrický prúd. Malo by sa to zapnúť. Kontrolka LED spolu s 2 slabými tranzistormi sa však rozsvieti, až keď napätie dosiahne 10 V.

Po dosiahnutí tohto napätia bude prúd tiecť Schottkyho diódou do batérie. Ak napätie stúpne na 14 V, začne pracovať zosilňovač U1, ktorý zapne MOSFET. Výsledkom bude, že LED dióda zhasne a dva tranzistory s nízkou spotrebou energie budú zatvorené. Batéria sa nebude nabíjať. V tomto okamihu bude C2 vybitá. V priemere to trvá 3 sekundy. Po vybití kondenzátora C2 sa prekoná hysterézia U1, MOSFET sa uzavrie, batéria sa začne nabíjať. Nabíjanie bude pokračovať, kým napätie nezvýši na spínaciu úroveň.

Nabíjanie sa vykonáva pravidelne. Jeho dĺžka navyše závisí od toho, aký je nabíjací prúd batérie a ako výkonné sú zariadenia k nej pripojené. Nabíjanie pokračuje, kým napätie nedosiahne 14 V.

Okruh sa zapne vo veľmi krátkom čase. Jeho zahrnutie je ovplyvnené dobou nabíjania C2 prúdom, ktorý obmedzuje tranzistor Q3. Prúd nemôže byť väčší ako 40 mA.