Ở đây bạn sẽ tìm ra:
- Khi bạn cần một bộ điều khiển
- Chức năng điều khiển năng lượng mặt trời
- Cách hoạt động của bộ điều khiển sạc pin
- Đặc điểm thiết bị
- Các loại
- Các tùy chọn lựa chọn
- Các cách kết nối bộ điều khiển
- Bộ điều khiển tự chế: các tính năng, phụ kiện
- Làm cách nào để thay thế một số thành phần
- Nguyên lý hoạt động
Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời là yếu tố bắt buộc của hệ thống điện trên các tấm pin mặt trời, ngoại trừ pin và chính tấm pin. Anh ta phải chịu trách nhiệm gì và tự làm như thế nào?
Khi bạn cần một bộ điều khiển
Năng lượng mặt trời vẫn còn hạn chế (ở cấp độ hộ gia đình) trong việc tạo ra các tấm quang điện có công suất tương đối thấp. Nhưng bất kể thiết kế của bộ chuyển đổi quang điện từ năng lượng mặt trời sang dòng điện, thiết bị này được trang bị một mô-đun gọi là bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời.
Thật vậy, thiết lập quang hợp ánh sáng mặt trời bao gồm một pin có thể sạc lại để lưu trữ năng lượng nhận được từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Đây là nguồn năng lượng thứ cấp được phục vụ chủ yếu bởi bộ điều khiển.
Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu thiết bị và nguyên lý hoạt động của thiết bị này, đồng thời nói về cách kết nối nó.
Với mức sạc pin tối đa, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh dòng điện cung cấp cho nó, giảm nó đến mức bù cần thiết cho quá trình tự xả của thiết bị. Nếu pin đã hết hoàn toàn, bộ điều khiển sẽ ngắt bất kỳ tải nào đến thiết bị.
Sự cần thiết của thiết bị này có thể được tóm tắt ở các điểm sau:
- Sạc pin nhiều giai đoạn;
- Điều chỉnh tắt / mở pin khi sạc / xả thiết bị;
- Kết nối pin ở mức sạc tối đa;
- Kết nối sạc từ tế bào quang điện ở chế độ tự động.
Bộ điều khiển sạc pin cho các thiết bị năng lượng mặt trời quan trọng ở chỗ việc thực hiện tất cả các chức năng của nó trong tình trạng tốt sẽ làm tăng đáng kể tuổi thọ của pin tích hợp.
Bộ điều khiển sạc pin để làm gì?
Nếu pin được kết nối trực tiếp với các thiết bị đầu cuối của các tấm pin mặt trời thì nó sẽ được sạc liên tục. Cuối cùng, pin đã được sạc đầy sẽ tiếp tục nhận dòng điện, khiến điện áp tăng thêm vài vôn. Kết quả là, pin được sạc lại, nhiệt độ của chất điện phân tăng lên, và nhiệt độ này đạt đến giá trị làm cho chất điện phân sôi lên, có một lượng hơi thoát ra từ các lon pin. Kết quả là chất điện phân có thể bay hơi hoàn toàn và đồ hộp bị khô. Đương nhiên, điều này không bổ sung "sức khỏe" cho pin và làm giảm đáng kể tài nguyên hiệu suất của nó.
Bộ điều khiển trong hệ thống sạc pin năng lượng mặt trời
Ở đây, để ngăn chặn các hiện tượng như vậy, để tối ưu hóa quá trình nạp / xả, cần có bộ điều khiển.
Chức năng điều khiển năng lượng mặt trời
Mô-đun điện tử, được gọi là bộ điều khiển pin năng lượng mặt trời, được thiết kế để thực hiện nhiều chức năng giám sát trong quá trình sạc / xả pin năng lượng mặt trời.
Đây có vẻ giống như một trong nhiều mẫu bộ điều khiển điện tích hiện có cho các tấm pin mặt trời. Mô-đun này thuộc về sự phát triển của loại PWM
Khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống bề mặt của tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt, chẳng hạn như trên nóc nhà, tế bào quang điện của thiết bị sẽ chuyển ánh sáng này thành dòng điện.
Trên thực tế, năng lượng thu được có thể được nạp trực tiếp vào pin lưu trữ.Tuy nhiên, quá trình sạc / xả pin có sự tinh tế riêng của nó (mức dòng điện và điện áp nhất định). Nếu bạn bỏ qua những điều tinh tế này, pin sẽ chỉ bị hỏng trong một khoảng thời gian ngắn.
Để không xảy ra hậu quả đáng buồn như vậy, một mô-đun gọi là bộ điều khiển sạc cho pin năng lượng mặt trời đã được thiết kế.
Ngoài việc theo dõi mức độ sạc pin, mô-đun cũng theo dõi mức tiêu thụ năng lượng. Tùy thuộc vào mức độ phóng điện, mạch điều khiển sạc pin từ pin năng lượng mặt trời sẽ điều chỉnh và đặt mức dòng điện cần thiết cho lần sạc đầu tiên và tiếp theo.
Tùy thuộc vào công suất của bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời, thiết kế của các thiết bị này có thể có cấu hình rất khác nhau.
Nói chung, nói một cách dễ hiểu, mô-đun này cung cấp một "tuổi thọ" vô tư cho pin, định kỳ tích lũy và giải phóng năng lượng cho các thiết bị tiêu dùng.
Tại sao phải kiểm soát sạc và bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Lý do chính:
- Nó sẽ cho phép pin hoạt động lâu hơn! Sạc quá mức có thể gây ra cháy nổ.
- Mỗi pin hoạt động ở một điện áp cụ thể. Bộ điều khiển cho phép bạn chọn chữ U mong muốn.
Ngoài ra, bộ điều khiển sạc sẽ ngắt kết nối pin khỏi các thiết bị tiêu thụ nếu pin gần hết. Ngoài ra, nó ngắt kết nối pin khỏi pin mặt trời nếu nó được sạc đầy.
Do đó, bảo hiểm xảy ra và hoạt động của hệ thống trở nên an toàn hơn.
Nguyên lý hoạt động vô cùng đơn giản. Thiết bị giúp duy trì sự cân bằng và không để điện áp giảm hoặc tăng quá nhiều.
Các loại bộ điều khiển để sạc pin năng lượng mặt trời
- Tự chế.
- Tàu điện ngầm.
- Bật / Của.
- Con lai.
- Các loại PWM.
Dưới đây, chúng tôi mô tả ngắn gọn các tùy chọn này cho các thiết bị lithium và các loại pin khác
Bộ điều khiển tự làm
Khi bạn có kinh nghiệm và kỹ năng về điện tử, thiết bị này có thể được chế tạo độc lập. Nhưng một thiết bị như vậy chưa chắc đã mang lại hiệu quả cao. Một thiết bị tự chế rất có thể phù hợp nếu trạm của bạn có công suất thấp.
Để xây dựng thiết bị sạc này, bạn sẽ phải tìm mạch của nó. Nhưng hãy nhớ rằng biên độ sai số phải là 0,1.
Đây là một sơ đồ đơn giản.
MRRT
Có khả năng theo dõi giới hạn năng lượng sạc cao nhất. Bên trong phần mềm có một thuật toán cho phép bạn theo dõi mức điện áp và dòng điện. Nó tìm thấy một sự cân bằng nhất định trong đó toàn bộ cài đặt sẽ hoạt động ở hiệu suất tối đa.
Thiết bị mppt được coi là một trong những thiết bị tốt nhất và tiên tiến nhất hiện nay. Không giống như PMW, nó làm tăng 35% hiệu quả của hệ thống. Một thiết bị như vậy là phù hợp khi bạn có nhiều tấm pin mặt trời.
Loại công cụ ON / OF
Nó là một trong những đơn giản nhất được bán. Nó không có nhiều tính năng như những cái khác. Thiết bị sẽ tắt sạc pin ngay khi điện áp tăng đến mức tối đa.
Thật không may, loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời này không thể sạc đến 100%. Ngay sau khi dòng điện tăng đến mức tối đa, sự tắt máy sẽ xảy ra. Kết quả là, một lần sạc không đầy đủ làm giảm tuổi thọ hữu ích của nó.
Con lai
Dữ liệu được áp dụng cho thiết bị khi có hai loại nguồn điện, ví dụ, mặt trời và gió. Thiết kế của họ dựa trên PWM và MPRT. Sự khác biệt chính của nó so với các thiết bị tương tự là các đặc tính của dòng điện và điện áp.
Mục đích của nó: để cân bằng tải cho pin. Điều này là do dòng điện từ gió của máy phát điện không đồng đều. Do đó, tuổi thọ của bộ lưu trữ năng lượng có thể bị giảm đáng kể.
PWM hoặc PWM
Công việc dựa trên điều chế độ rộng xung của dòng điện. Giải quyết vấn đề sạc không đầy đủ. Nó làm giảm dòng điện và do đó mang lại khả năng nạp tiền lên đến 100%.
Kết quả của hoạt động pwm, không có hiện tượng quá nhiệt của pin.Kết quả là, bộ điều khiển năng lượng mặt trời này được coi là rất hiệu quả.
Cách hoạt động của bộ điều khiển sạc pin
Trong điều kiện không có ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào quang của cấu trúc, nó sẽ ở chế độ ngủ. Sau khi tia sáng xuất hiện trên các phần tử, bộ điều khiển vẫn ở chế độ ngủ. Nó chỉ bật nếu năng lượng tích trữ từ mặt trời đạt mức điện tương đương 10 volt.
Ngay sau khi điện áp đạt đến chỉ số này, thiết bị sẽ bật và thông qua diode Schottky sẽ bắt đầu cung cấp dòng điện cho pin. Quá trình sạc pin ở chế độ này sẽ tiếp tục cho đến khi điện áp mà bộ điều khiển nhận được đạt 14 V. Nếu điều này xảy ra, thì một số thay đổi sẽ xảy ra trong mạch điều khiển đối với pin năng lượng mặt trời 35 watt hoặc bất kỳ loại nào khác. Bộ khuếch đại sẽ mở quyền truy cập vào MOSFET, và hai bộ khuếch đại còn lại, yếu hơn, sẽ bị đóng.
Điều này sẽ ngừng sạc pin. Ngay sau khi điện áp giảm, mạch sẽ trở lại vị trí ban đầu và quá trình sạc sẽ tiếp tục. Thời gian được phân bổ cho thao tác này cho bộ điều khiển là khoảng 3 giây.
Một số tính năng của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời
Kết luận, tôi cần nói thêm về một vài tính năng của bộ điều khiển phí. Trong các hệ thống hiện đại, chúng có một số biện pháp bảo vệ để nâng cao độ tin cậy khi vận hành. Trong các thiết bị như vậy, các loại bảo vệ sau có thể được thực hiện:
- Chống lại kết nối phân cực không chính xác;
- Từ ngắn mạch ở tải và ở đầu vào;
- Từ tia chớp;
- Quá nhiệt;
- Từ quá áp đầu vào;
- Từ việc xả pin vào ban đêm.
Ngoài ra, tất cả các loại cầu chì điện tử được cài đặt trong đó. Để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời, bộ điều khiển phí có màn hình hiển thị thông tin. Chúng hiển thị thông tin về trạng thái của pin và toàn bộ hệ thống. Có thể có dữ liệu như:
- Trạng thái điện tích, điện áp của acquy;
- Dòng điện do tế bào quang phát ra;
- Sạc pin và tải hiện tại;
- Ampe giờ được lưu trữ và tặng.
Màn hình cũng có thể hiển thị thông báo về mức sạc thấp, cảnh báo về sự cố mất điện đối với tải.
Một số mẫu bộ điều khiển năng lượng mặt trời có bộ hẹn giờ để kích hoạt chế độ ban đêm. Có những thiết bị tinh vi điều khiển hoạt động của hai loại pin độc lập. Họ thường có tiền tố Duo trong tên của họ. Nó cũng đáng chú ý là các mô hình có khả năng đổ năng lượng dư thừa vào các bộ phận sưởi ấm.
Mô hình có giao diện kết nối với máy tính rất thú vị. Bằng cách này, có thể mở rộng đáng kể chức năng giám sát và điều khiển hệ thống năng lượng mặt trời. Nếu bài viết trở nên hữu ích với bạn, hãy lan truyền liên kết đến nó trên các mạng xã hội. Điều này sẽ giúp ích cho sự phát triển của trang web. Bỏ phiếu trong cuộc thăm dò dưới đây và đánh giá tài liệu! Để lại sửa chữa và bổ sung cho bài viết trong các ý kiến.
Đặc điểm thiết bị
Tiêu thụ điện năng thấp khi nhàn rỗi. Mạch được thiết kế cho pin axit chì có kích thước vừa và nhỏ và tạo ra dòng điện thấp (5mA) khi không hoạt động. Điều này kéo dài tuổi thọ của pin.
Linh kiện sẵn có. Thiết bị sử dụng các thành phần thông thường (không phải SMD) có thể dễ dàng tìm thấy trong các cửa hàng. Không có gì cần phải được nhấp nháy, điều duy nhất bạn cần là một vôn kế và một nguồn điện có thể điều chỉnh để điều chỉnh mạch.
Phiên bản mới nhất của thiết bị. Đây là phiên bản thứ 3 của thiết bị nên hầu hết các lỗi và thiếu sót có ở các phiên bản trước của bộ sạc đã được sửa chữa.
Điều chỉnh điện áp. Thiết bị sử dụng bộ điều chỉnh điện áp song song để điện áp của pin không vượt quá định mức, thường là 13,8 Volts.
Bảo vệ dưới điện áp. Hầu hết các bộ sạc năng lượng mặt trời sử dụng một diode Schottky để bảo vệ chống rò rỉ dòng điện từ pin tới bảng điều khiển năng lượng mặt trời.Bộ điều chỉnh điện áp shunt được sử dụng khi pin đã được sạc đầy. Một trong những vấn đề với cách tiếp cận này là tổn thất đi-ốt và hậu quả là sự nóng lên của nó. Ví dụ, một bảng điều khiển năng lượng mặt trời 100 watt, 12V, cung cấp 8A cho pin, điện áp giảm trên diode Schottky sẽ là 0,4V, tức là công suất tiêu tán là khoảng 3,2 watt. Thứ nhất, đây là tổn thất, và thứ hai, diode sẽ cần một bộ tản nhiệt để loại bỏ nhiệt. Vấn đề là nó sẽ không hoạt động để giảm sụt áp, một số điốt được kết nối song song sẽ làm giảm dòng điện, nhưng sụt áp sẽ vẫn như cũ. Trong sơ đồ dưới đây, thay vì điốt thông thường, người ta sử dụng mosfet, do đó chỉ mất điện cho điện trở hoạt động (tổn thất điện trở).
Để so sánh, trong bảng điều khiển 100 W khi sử dụng các mosfet IRFZ48 (KP741A), mức tổn thất điện năng chỉ là 0,5 W (ở Q2). Điều này có nghĩa là pin sẽ ít tỏa nhiệt hơn và nhiều năng lượng hơn. Một điểm quan trọng khác là các mosfet có hệ số nhiệt độ dương và có thể được kết nối song song để giảm điện trở.
Sơ đồ trên sử dụng một số giải pháp không chuẩn.
Đang sạc. Không có diode nào được sử dụng giữa bảng điều khiển năng lượng mặt trời và tải, thay vào đó là một mosfet Q2. Một diode trong mosfet cho phép dòng điện chạy từ bảng điều khiển đến tải. Nếu một điện áp đáng kể xuất hiện trên Q2, sau đó bóng bán dẫn Q3 mở ra, tụ điện C4 được tích điện, buộc op-amp U2c và U3b mở mosfet của Q2. Bây giờ, điện áp rơi được tính theo định luật Ohm, tức là I * R, và nó ít hơn nhiều so với nếu có một diode ở đó. Tụ C4 được phóng điện định kỳ qua điện trở R7 và Q2 đóng lại. Nếu dòng điện chạy từ bảng điều khiển, thì EMF tự cảm ứng của cuộn cảm L1 ngay lập tức buộc Q3 mở ra. Điều này xảy ra rất thường xuyên (nhiều lần mỗi giây). Trong trường hợp khi dòng điện đi đến bảng điều khiển năng lượng mặt trời, Q2 đóng, nhưng Q3 không mở, bởi vì diode D2 giới hạn EMF tự cảm ứng của cuộn cảm L1. Diode D2 có thể được đánh giá cho dòng điện 1A, nhưng trong quá trình thử nghiệm, dòng điện như vậy hiếm khi xảy ra.
Tông đơ VR1 đặt điện áp tối đa. Khi điện áp vượt quá 13,8V, bộ khuếch đại hoạt động U2d sẽ mở mosfet Q1 và đầu ra từ bảng điều khiển bị "ngắn mạch" xuống đất. Ngoài ra, opamp U3b tắt Q2, v.v. bảng điều khiển bị ngắt kết nối khỏi tải. Điều này là cần thiết vì Q1, ngoài bảng điều khiển năng lượng mặt trời, "ngắn mạch" tải và pin.
Quản lý các MOSFET kênh N. Các mosfet Q2 và Q4 yêu cầu nhiều điện áp hơn để truyền động hơn là được sử dụng trong mạch. Để làm điều này, op-amp U2 với một dải điốt và tụ điện tạo ra một điện áp tăng VH. Điện áp này được sử dụng để cấp nguồn cho U3, đầu ra của nó sẽ là quá áp. Một loạt U2b và D10 đảm bảo sự ổn định của điện áp đầu ra ở 24 volt. Với điện áp này, sẽ có một điện áp ít nhất là 10V qua cổng nguồn của bóng bán dẫn, vì vậy nhiệt sinh ra sẽ nhỏ. Thông thường, các MOSFET kênh N có trở kháng thấp hơn nhiều so với các MOSF kênh P, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong mạch này.
Bảo vệ dưới điện áp. Mosfet Q4, opamp U3a với dải điện trở và tụ điện bên ngoài, được thiết kế để bảo vệ điện áp thấp. Ở đây Q4 được sử dụng không theo tiêu chuẩn. Diode MOSFET cung cấp một dòng điện liên tục vào pin. Khi điện áp trên mức tối thiểu quy định, mosfet sẽ mở, cho phép giảm điện áp nhỏ khi sạc pin, nhưng quan trọng hơn, nó cho phép dòng điện từ pin chạy sang tải nếu pin mặt trời không thể cung cấp đủ công suất đầu ra. Cầu chì bảo vệ chống ngắn mạch ở phía tải.
Dưới đây là những hình ảnh về sự sắp xếp của các phần tử và bảng mạch in.
Thiết lập thiết bị. Trong quá trình sử dụng thiết bị bình thường, không được lắp jumper J1! Đèn LED D11 được sử dụng để cài đặt. Để cấu hình thiết bị, hãy kết nối nguồn điện có thể điều chỉnh được với các đầu cuối “tải”.
Đặt bảo vệ điện áp thấp Chèn jumper J1. Trong bộ nguồn, đặt điện áp đầu ra là 10,5V. Xoay tông đơ VR2 ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi đèn LED D11 sáng. Xoay nhẹ VR2 theo chiều kim đồng hồ cho đến khi đèn LED tắt. Loại bỏ jumper J1.
Đặt điện áp tối đa Trong bộ nguồn, đặt hiệu điện thế đầu ra là 13,8V. Xoay tông đơ VR1 theo chiều kim đồng hồ cho đến khi đèn LED D9 tắt. Xoay VR1 từ từ ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi đèn LED D9 sáng.
Bộ điều khiển đã được cấu hình. Đừng quên loại bỏ jumper J1!
Nếu dung lượng của toàn bộ hệ thống nhỏ thì có thể thay thế các mosfet bằng IRFZ34 rẻ hơn. Và nếu hệ thống mạnh hơn, thì các mosfet có thể được thay thế bằng IRFZ48 mạnh hơn.
Bộ điều khiển bảng điều khiển năng lượng mặt trời tự chế
- Trang Chủ
- > Kinh nghiệm nhỏ của tôi
Bộ điều khiển rất đơn giản và chỉ bao gồm bốn phần.
Đây là một bóng bán dẫn mạnh mẽ (Tôi đang sử dụng IRFZ44N chịu được dòng điện lên đến 49Amps).
Bộ điều chỉnh rơ le ô tô với điều khiển cộng (VAZ "cổ điển").
Điện trở 120kOhm.
Diode mạnh hơn để giữ dòng điện do tấm pin năng lượng mặt trời phát ra (ví dụ: từ cầu diode trên ô tô).
Nguyên lý hoạt động cũng rất đơn giản. Tôi viết cho những người không hiểu gì về điện tử, vì bản thân tôi cũng không hiểu gì về nó.
Bộ điều chỉnh rơle được kết nối với pin, trừ với đế nhôm (31k), cộng với (15k), từ tiếp điểm (68k) dây được kết nối thông qua một điện trở đến cổng của bóng bán dẫn. Transistor có ba chân, chân thứ nhất là cổng, chân thứ hai là cống, chân thứ ba là nguồn. Điểm trừ của bảng điều khiển năng lượng mặt trời được kết nối với nguồn, và điểm cộng với pin, từ cống của bóng bán dẫn trừ đi bảng điều khiển năng lượng mặt trời đi đến pin.
Khi bộ điều chỉnh rơ le được kết nối và hoạt động, tín hiệu tích cực từ (68k) sẽ mở khóa cổng và dòng điện từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời chảy qua bộ tiêu nguồn vào pin, và khi điện áp trên pin vượt quá 14 volt, rơ le - bộ điều chỉnh tắt điểm cộng và cổng của bóng bán dẫn được phóng điện qua điện trở mà nó đóng lại bằng điểm trừ, do đó phá vỡ tiếp điểm trừ của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và nó sẽ tắt. Và khi điện áp giảm xuống một chút, bộ điều chỉnh rơ le sẽ lại cộng thêm vào cổng, bóng bán dẫn sẽ mở và một lần nữa dòng điện từ bảng điều khiển sẽ chạy vào pin. Đi-ốt trên dây dương của SB là cần thiết để pin không phóng điện vào ban đêm, vì nếu không có ánh sáng, bảng điều khiển năng lượng mặt trời tự tiêu thụ điện.
Dưới đây là hình ảnh minh họa trực quan về kết nối của các phần tử bộ điều khiển.
Tôi không giỏi về điện tử và có thể có một số sai sót trong mạch của tôi, nhưng nó hoạt động mà không cần bất kỳ cài đặt nào và hoạt động ngay lập tức, và làm những gì bộ điều khiển nhà máy cho các tấm pin mặt trời làm và giá thành chỉ khoảng 200 rúp và một giờ của công việc.
Dưới đây là một bức ảnh khó hiểu về bộ điều khiển này, chỉ có như vậy, tất cả các chi tiết của bộ điều khiển đều được cố định trên vỏ hộp. Bóng bán dẫn nóng lên một chút và tôi đã sửa nó vào một chiếc quạt nhỏ. Song song với điện trở, tôi đặt một đèn LED nhỏ, hiển thị hoạt động của bộ điều khiển. Khi SB bật, khi không có nghĩa là pin đã được sạc, và khi pin nhấp nháy nhanh, pin gần như đã được sạc và chỉ cần sạc lại.
Bộ điều khiển này đã hoạt động hơn sáu tháng và trong thời gian này không có vấn đề gì, tôi đã kết nối mọi thứ, bây giờ tôi không theo pin, mọi thứ tự hoạt động. Đây là bộ điều khiển thứ hai của tôi, cái đầu tiên tôi lắp ráp cho máy phát điện gió như một bộ điều chỉnh chấn lưu, hãy xem về nó trong các bài viết trước trong phần các sản phẩm tự chế của tôi.
Chú ý - bộ điều khiển không hoạt động hoàn toàn. Sau một thời gian làm việc, rõ ràng là bóng bán dẫn trong mạch này không đóng hoàn toàn, và dòng điện vẫn tiếp tục chạy vào pin, ngay cả khi vượt quá 14 vôn.
Tôi xin lỗi vì mạch không hoạt động, bản thân tôi sử dụng nó trong một thời gian dài và nghĩ rằng mọi thứ đã hoạt động, nhưng hóa ra không phải, và ngay cả sau khi sạc đầy, dòng điện vẫn chạy vào pin. Bóng bán dẫn chỉ đóng một nửa khi nó đạt đến 14 vôn. Tôi sẽ chưa tháo mạch, khi thời gian và mong muốn xuất hiện, tôi sẽ hoàn thành bộ điều khiển này và bố trí mạch hoạt động.
Và bây giờ tôi có một bộ điều chỉnh chấn lưu làm bộ điều khiển, lâu nay vẫn hoạt động hoàn hảo. Ngay sau khi điện áp vượt quá 14 vôn, bóng bán dẫn sẽ mở và bật bóng đèn, điều này sẽ đốt cháy tất cả năng lượng dư thừa. Đồng thời, hiện có hai tấm pin mặt trời và một tuabin gió trên chấn lưu này.
Các loại
Bật / Tắt
Đây là loại thiết bị được coi là đơn giản nhất và rẻ nhất. Nhiệm vụ chính và duy nhất của nó là tắt nguồn cung cấp điện tích cho pin khi đạt đến điện áp tối đa để tránh quá nhiệt.
Tuy nhiên, loại này có một nhược điểm nhất định là tắt máy quá sớm. Sau khi đạt đến dòng điện tối đa, cần duy trì quá trình sạc trong vài giờ và bộ điều khiển này sẽ tắt ngay lập tức.
Do đó, mức sạc pin sẽ ở mức 70% mức tối đa. Điều này ảnh hưởng không tốt đến pin.
PWM
Loại này là Bật / Tắt nâng cao. Nâng cấp là nó được tích hợp sẵn hệ thống điều chế độ rộng xung (PWM). Chức năng này cho phép bộ điều khiển, khi đạt đến điện áp tối đa, không phải tắt nguồn cung cấp hiện tại, nhưng để giảm cường độ của nó.
Do đó, có thể sạc gần như hoàn toàn thiết bị.
MRRT
Loại này được coi là cao cấp nhất ở thời điểm hiện tại. Bản chất của công việc của ông là dựa trên thực tế là ông có thể xác định giá trị chính xác của điện áp tối đa cho một pin nhất định. Nó liên tục theo dõi dòng điện và điện áp trong hệ thống. Do liên tục nhận các thông số này, bộ xử lý có thể duy trì các giá trị dòng điện và điện áp tối ưu nhất, cho phép bạn tạo ra công suất tối đa.
Nếu chúng ta so sánh bộ điều khiển MPPT và PWN, thì hiệu quả của bộ điều khiển trước đây cao hơn khoảng 20-35%.
Các loại bộ điều khiển
Bộ điều khiển Bật / Tắt
Những mô hình này là đơn giản nhất trong toàn bộ lớp bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời.
Bộ điều khiển sạc bật / tắt cho hệ thống năng lượng mặt trời
Các mô hình Bật / Tắt được thiết kế để tắt sạc pin khi đạt đến giới hạn điện áp trên. Đây thường là 14,4 vôn. Nhờ đó, ngăn chặn tình trạng quá nhiệt và sạc quá mức.
Bộ điều khiển Bật / Tắt sẽ không thể sạc đầy pin. Rốt cuộc, ở đây việc tắt máy xảy ra tại thời điểm đạt đến dòng điện tối đa. Và quá trình sạc đầy dung lượng vẫn cần được duy trì trong vài giờ. Mức sạc tại thời điểm tắt máy là khoảng 70% công suất danh nghĩa. Đương nhiên, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến tình trạng của pin và làm giảm tuổi thọ của pin.
Bộ điều khiển PWM
Để tìm kiếm giải pháp cho việc sạc pin không đầy đủ trong hệ thống có thiết bị Bật / Tắt, các khối điều khiển đã được phát triển dựa trên nguyên tắc điều chế độ rộng xung (viết tắt là PWM) của dòng sạc. Điểm hoạt động của bộ điều khiển như vậy là nó làm giảm dòng sạc khi đạt đến giới hạn điện áp. Với cách tiếp cận này, mức sạc pin đạt gần 100 phần trăm. Hiệu quả của quá trình được tăng lên đến 30 phần trăm.
Bộ điều khiển phí PWM
Có các mô hình PWM có thể điều chỉnh dòng điện tùy thuộc vào nhiệt độ hoạt động. Điều này có ảnh hưởng tốt đến tình trạng của pin, độ nóng giảm, sạc được chấp nhận tốt hơn. Quá trình sẽ tự động được điều chỉnh.
Các chuyên gia khuyên bạn nên sử dụng bộ điều khiển sạc PWM cho các tấm pin mặt trời ở những vùng có hoạt động cao của ánh sáng mặt trời.Chúng thường có thể được tìm thấy trong các hệ thống năng lượng mặt trời có công suất thấp (dưới hai kilowatt). Theo quy luật, pin sạc dung lượng nhỏ hoạt động trong đó.
Bộ điều chỉnh loại MPPT
Bộ điều khiển sạc MPPT ngày nay là thiết bị tiên tiến nhất để điều chỉnh quá trình sạc pin lưu trữ trong hệ thống năng lượng mặt trời. Các mô hình này giúp tăng hiệu quả sản xuất điện từ các tấm pin mặt trời giống nhau. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị MPPT dựa trên việc xác định điểm của giá trị công suất cực đại.
Bộ điều khiển phí MPPT
MPPT liên tục theo dõi dòng điện và điện áp trong hệ thống. Dựa trên dữ liệu này, bộ vi xử lý sẽ tính toán tỷ lệ tối ưu của các thông số để đạt được sản lượng điện tối đa. Khi điều chỉnh điện áp, ngay cả giai đoạn của quá trình sạc cũng được tính đến. Bộ điều khiển năng lượng mặt trời MPPT thậm chí còn cho phép bạn lấy rất nhiều điện áp từ các mô-đun, sau đó chuyển đổi nó thành điện áp tối ưu. Tối ưu có nghĩa là thiết bị sạc đầy pin.
Nếu chúng ta đánh giá công việc của MPPT so với PWM, thì hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời sẽ tăng từ 20 đến 35 phần trăm. Những điểm cộng còn bao gồm khả năng làm việc với độ che nắng của bảng điều khiển năng lượng mặt trời lên đến 40%. Do khả năng duy trì giá trị điện áp cao ở đầu ra bộ điều khiển, có thể sử dụng hệ thống dây điện nhỏ. Cũng có thể đặt các tấm pin mặt trời và thiết bị ở khoảng cách xa hơn so với trường hợp PWM.
Bộ điều khiển phí kết hợp
Ở một số quốc gia, ví dụ như Mỹ, Đức, Thụy Điển, Đan Mạch, một phần đáng kể điện năng được tạo ra bởi các tuabin gió. Ở một số quốc gia nhỏ, năng lượng thay thế chiếm một thị phần lớn trong mạng lưới năng lượng của các tiểu bang này. Là một phần của hệ thống gió, cũng có các thiết bị để kiểm soát quá trình sạc. Nếu nhà máy điện là phiên bản kết hợp của máy phát điện gió và các tấm pin mặt trời thì bộ điều khiển hỗn hợp sẽ được sử dụng.
Bộ điều khiển hỗn hợp
Các thiết bị này có thể được chế tạo bằng mạch MPPT hoặc PWM. Sự khác biệt chính là chúng sử dụng các đặc tính vôn-ampe khác nhau. Trong quá trình hoạt động, máy phát điện gió tạo ra sản lượng điện rất không đều. Kết quả là pin tải không đồng đều và hoạt động căng thẳng. Nhiệm vụ của bộ điều khiển lai là xả năng lượng dư thừa. Đối với điều này, như một quy luật, các yếu tố sưởi ấm đặc biệt được sử dụng.
Bộ điều khiển tự chế
Những người hiểu về kỹ thuật điện thường tự chế tạo bộ điều khiển điện tích cho tuabin gió và tấm pin mặt trời. Chức năng của các mô hình như vậy thường kém hơn về hiệu quả và tính năng đặt cho các thiết bị của nhà máy. Tuy nhiên, trong các cài đặt nhỏ, sức mạnh của bộ điều khiển tự sản xuất tại nhà là khá đủ.
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời tự chế
Khi tạo bộ điều khiển sạc bằng tay của chính bạn, bạn nên nhớ rằng tổng công suất phải thỏa mãn điều kiện sau: 1.2P ≤ I * U. I là dòng điện đầu ra của bộ điều khiển, U là điện áp khi pin phóng điện.
Có khá nhiều mạch điều khiển tự chế. Bạn có thể tìm kiếm chúng trên các diễn đàn thích hợp trên mạng. Ở đây chỉ nên nói về một số yêu cầu chung đối với một thiết bị như vậy:
- Điện áp sạc phải là 13,8 volt và thay đổi tùy thuộc vào giá trị dòng điện danh định;
- Điện áp tắt nguồn (11 vôn). Giá trị này phải có thể định cấu hình;
- Hiệu điện thế lúc bật điện tích là 12,5 vôn.
Vì vậy, nếu bạn quyết định lắp ráp một hệ thống năng lượng mặt trời bằng tay của mình, thì bạn phải bắt đầu chế tạo một bộ điều khiển sạc. Bạn không thể thiếu nó khi vận hành các tấm pin mặt trời và tuabin gió.
Các tùy chọn lựa chọn
Chỉ có hai tiêu chí lựa chọn:
- Điểm đầu tiên và rất quan trọng là điện áp đầu vào. Mức tối đa của chỉ số này phải cao hơn khoảng 20% điện áp mạch hở của pin năng lượng mặt trời.
- Tiêu chí thứ hai là dòng điện định mức. Nếu loại PWN được chọn, thì dòng định mức của nó phải cao hơn dòng ngắn mạch của pin khoảng 10%. Nếu MPPT được chọn, thì đặc tính chính của nó là sức mạnh. Thông số này phải lớn hơn điện áp của toàn hệ thống nhân với dòng điện danh định của hệ thống. Để tính toán, điện áp được lấy với pin đã xả.
Các cách kết nối bộ điều khiển
Xem xét chủ đề kết nối, cần lưu ý ngay: đối với việc lắp đặt từng thiết bị riêng lẻ, một tính năng đặc trưng là công việc với một loạt các tấm pin mặt trời cụ thể.
Vì vậy, ví dụ: nếu sử dụng bộ điều khiển được thiết kế cho điện áp đầu vào tối đa là 100 vôn, một loạt các tấm pin mặt trời sẽ tạo ra điện áp không lớn hơn giá trị này.
Bất kỳ nhà máy điện mặt trời nào cũng hoạt động theo quy luật cân bằng giữa điện áp đầu ra và điện áp đầu vào của giai đoạn đầu. Giới hạn điện áp trên của bộ điều khiển phải phù hợp với giới hạn điện áp trên của bảng điều khiển
Trước khi kết nối thiết bị, bạn cần quyết định vị trí lắp đặt thực tế của nó. Theo quy tắc, nơi lắp đặt nên được chọn ở những nơi khô ráo, thông thoáng. Loại trừ sự hiện diện của các vật liệu dễ cháy gần thiết bị.
Không thể chấp nhận được sự hiện diện của các nguồn rung động, nhiệt và độ ẩm trong vùng lân cận của thiết bị. Vị trí lắp đặt phải được bảo vệ khỏi lượng mưa trong khí quyển và ánh nắng trực tiếp.
Kỹ thuật kết nối các mô hình PWM
Hầu như tất cả các nhà sản xuất bộ điều khiển PWM đều yêu cầu trình tự kết nối thiết bị chính xác.
Kỹ thuật kết nối bộ điều khiển PWM với các thiết bị ngoại vi không đặc biệt khó. Mỗi bảng được trang bị các thiết bị đầu cuối được dán nhãn. Ở đây bạn chỉ cần làm theo chuỗi các hành động.
Các thiết bị ngoại vi phải được kết nối đầy đủ theo chỉ định của các đầu cuối tiếp xúc:
- Kết nối các dây pin với các cực pin của thiết bị theo cực được chỉ định.
- Bật cầu chì bảo vệ trực tiếp tại điểm tiếp xúc của dây dương.
- Trên các tiếp điểm của bộ điều khiển dành cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời, hãy cố định các dây dẫn đến từ các tấm pin mặt trời của tấm pin. Quan sát phân cực.
- Kết nối đèn thử nghiệm có điện áp thích hợp (thường là 12 / 24V) với các đầu nối tải của thiết bị.
Trình tự quy định không được vi phạm. Ví dụ, nghiêm cấm kết nối các tấm pin mặt trời ngay từ đầu khi chưa kết nối pin. Bằng những hành động như vậy, người dùng có nguy cơ "cháy" thiết bị. Tài liệu này mô tả chi tiết hơn về sơ đồ lắp ráp của pin mặt trời với pin.
Ngoài ra, đối với bộ điều khiển dòng PWM, không thể chấp nhận kết nối bộ biến tần điện áp với các đầu nối tải của bộ điều khiển. Biến tần phải được kết nối trực tiếp với các cực của pin.
Quy trình kết nối thiết bị MPPT
Các yêu cầu chung về lắp đặt vật lý đối với loại thiết bị này không khác với các hệ thống trước đây. Nhưng thiết lập công nghệ thường hơi khác, vì bộ điều khiển MPPT thường được coi là thiết bị mạnh hơn.
Đối với bộ điều khiển được thiết kế cho mức công suất cao, nên sử dụng cáp có tiết diện lớn, được trang bị đầu cuối bằng kim loại, trên các đầu nối của mạch nguồn.
Ví dụ, đối với các hệ thống công suất cao, các yêu cầu này được bổ sung bởi thực tế là các nhà sản xuất khuyến nghị sử dụng cáp cho các đường kết nối điện được thiết kế cho mật độ dòng điện ít nhất là 4 A / mm2. Đó là, ví dụ, đối với bộ điều khiển có dòng điện 60 A, cần có cáp để kết nối với pin có tiết diện ít nhất là 20 mm2.
Các cáp kết nối phải được trang bị vấu đồng, được uốn chặt bằng dụng cụ đặc biệt. Các cực âm của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và pin phải được trang bị cầu chì và bộ chuyển đổi.
Cách tiếp cận này giúp loại bỏ thất thoát năng lượng và đảm bảo quá trình lắp đặt hoạt động an toàn.
Sơ đồ khối để kết nối bộ điều khiển MPPT mạnh mẽ: 1 - bảng điều khiển năng lượng mặt trời; 2 - Bộ điều khiển MPPT; 3 - khối đầu cuối; 4,5 - cầu chảy; 6 - công tắc nguồn bộ điều khiển; 7.8 - xe buýt mặt đất
Trước khi kết nối các tấm pin mặt trời với thiết bị, hãy đảm bảo rằng điện áp ở các đầu nối khớp hoặc nhỏ hơn điện áp được phép đặt vào đầu vào của bộ điều khiển.
Kết nối thiết bị ngoại vi với thiết bị MTTP:
- Đặt bảng điều khiển và công tắc pin ở vị trí tắt.
- Tháo bảng điều khiển và cầu chì bảo vệ pin.
- Kết nối cáp từ các cực của pin với các cực của bộ điều khiển cho pin.
- Kết nối các dây dẫn của bảng điều khiển năng lượng mặt trời với các thiết bị đầu cuối của bộ điều khiển được đánh dấu bằng dấu hiệu thích hợp.
- Kết nối cáp giữa thiết bị đầu cuối mặt đất và xe buýt mặt đất.
- Cài đặt cảm biến nhiệt độ trên bộ điều khiển theo hướng dẫn.
Sau các bước này, cần lắp cầu chì pin đã tháo trước đó vào đúng vị trí và vặn công tắc sang vị trí "bật". Tín hiệu phát hiện pin sẽ xuất hiện trên màn hình bộ điều khiển.
Sau đó, sau một thời gian tạm dừng ngắn (1-2 phút), thay thế cầu chì bảng điều khiển năng lượng mặt trời đã tháo trước đó và chuyển công tắc bảng điều khiển sang vị trí “bật”.
Màn hình thiết bị sẽ hiển thị giá trị điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Khoảnh khắc này là minh chứng cho việc đưa nhà máy điện mặt trời vào hoạt động thành công.
Bộ điều khiển tự chế: các tính năng, phụ kiện
Thiết bị được thiết kế để chỉ hoạt động với một tấm pin mặt trời, tạo ra dòng điện có cường độ không vượt quá 4 A. Dung lượng pin được sạc bởi bộ điều khiển là 3.000 A * h.
Để sản xuất bộ điều khiển, bạn cần chuẩn bị các yếu tố sau:
- 2 microcircuits: LM385-2.5 và TLC271 (là bộ khuếch đại hoạt động);
- 3 tụ điện: C1 và C2 là công suất thấp, có 100n; C3 có công suất 1000u, định mức 16 V;
- 1 đèn LED báo (D1);
- 1 Diode Schottky;
- 1 diode SB540. Thay vào đó, bạn có thể sử dụng bất kỳ diode nào, điều chính là nó có thể chịu được dòng điện tối đa của pin năng lượng mặt trời;
- 3 bóng bán dẫn: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
- 10 điện trở (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 và R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Chúng đều có thể là 5%. Nếu bạn muốn chính xác hơn, thì bạn có thể lấy 1% điện trở.
Làm cách nào để thay thế một số thành phần
Bất kỳ yếu tố nào trong số này đều có thể được thay thế. Khi lắp đặt các mạch khác, bạn cần nghĩ đến việc thay đổi điện dung của tụ điện C2 và chọn phân cực của bóng bán dẫn Q3.
Thay vì bóng bán dẫn MOSFET, bạn có thể cài đặt bất kỳ bóng bán dẫn nào khác. Phần tử phải có điện trở kênh hở thấp. Tốt hơn là không thay thế diode Schottky. Bạn có thể lắp đặt một diode thông thường, nhưng nó cần được đặt chính xác.
Điện trở R8, R10 là 92 kOhm. Giá trị này không phải là tiêu chuẩn. Bởi vì điều này, những điện trở như vậy rất khó tìm. Thay thế đầy đủ của chúng có thể là hai điện trở 82 và 10 kOhm. Chúng cần được đưa vào tuần tự.
Nếu bộ điều khiển không được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, bạn có thể lắp tông đơ. Nó làm cho nó có thể kiểm soát điện áp. Nó sẽ không hoạt động trong một thời gian dài trong một môi trường hung hãn.
Nếu cần sử dụng bộ điều khiển cho các bảng mạnh hơn, cần phải thay thế bóng bán dẫn và diode MOSFET bằng các bộ điều khiển mạnh hơn. Tất cả các thành phần khác không cần phải thay đổi. Không có ý nghĩa gì khi lắp đặt một bộ tản nhiệt để điều chỉnh 4 A. Bằng cách lắp đặt MOSFET trên một bộ tản nhiệt phù hợp, thiết bị sẽ có thể hoạt động với một bảng điều khiển hiệu quả hơn.
Nguyên lý hoạt động
Trong trường hợp không có dòng điện từ pin năng lượng mặt trời, bộ điều khiển sẽ ở chế độ nghỉ. Nó không sử dụng bất kỳ len pin nào. Sau khi tia nắng mặt trời chiếu vào bảng điều khiển, dòng điện bắt đầu chạy đến bộ điều khiển. Nó sẽ bật. Tuy nhiên, đèn LED báo cùng với 2 bóng bán dẫn yếu chỉ bật sáng khi điện áp đạt 10 V.
Sau khi đạt đến điện áp này, dòng điện sẽ chạy qua diode Schottky đến pin. Nếu điện áp tăng lên 14 V, bộ khuếch đại U1 sẽ bắt đầu hoạt động, điều này sẽ bật MOSFET. Kết quả là, đèn LED sẽ tắt và hai bóng bán dẫn công suất thấp sẽ bị đóng lại. Pin sẽ không sạc. Lúc này, C2 sẽ được thải ra ngoài. Trung bình, quá trình này mất 3 giây. Sau khi tụ C2 phóng điện, độ trễ của U1 sẽ được khắc phục, MOSFET sẽ đóng lại, ắc quy bắt đầu sạc. Quá trình sạc sẽ tiếp tục cho đến khi điện áp tăng đến mức chuyển mạch.
Quá trình sạc diễn ra theo định kỳ. Hơn nữa, thời lượng của nó phụ thuộc vào dòng sạc của pin và mức độ mạnh mẽ của các thiết bị được kết nối với nó. Tiếp tục sạc cho đến khi điện áp đạt 14 V.
Mạch bật trong một thời gian rất ngắn. Sự bao gồm của nó bị ảnh hưởng bởi thời gian sạc C2 với dòng điện giới hạn bóng bán dẫn Q3. Dòng điện không thể lớn hơn 40 mA.
