În sistemele centralelor electrice alimentate cu baterii solare, pentru furnizarea energiei primite sunt utilizate diverse scheme de conectare, care sunt realizate folosind diferiți algoritmi bazați pe tehnologia electronică cu microprocesor. Pe baza unor astfel de circuite au fost create dispozitive numite controlere cu panouri solare.
Principiul de funcționare
Există mai multe metode de transfer de energie electrică de la celulele solare la baterie:
- Fără utilizarea dispozitivelor de comutare și reglare, direct.
- Prin controlere pt
Prima metodă determină trecerea curent electric de la sursă la baterii pentru a le crește tensiunea. Mai întâi, tensiunea va crește la maxim o anumită valoare, care depinde de tipul și designul bateriei și de temperatura ambiantă. Va depăși și mai mult acest nivel.
ÎN perioada initialaîncărcător bateriile funcționează normal. În continuare, încep procese care sunt caracterizate de aspecte negative: curentul de încărcare continuă să curgă, provoacă o creștere a tensiunii peste valoarea admisă, are loc supraîncărcarea și, ca urmare, temperatura electrolitului crește. Acest lucru îl face să fiarbă și să elibereze vapori de apă cu o intensitate semnificativă din elemente individuale baterii. Acest proces poate continua până când conservele se usucă. Este clar că durata de viață a bateriilor nu crește din cauza acestui fenomen.
Pentru a limita curentul de încărcare, folosesc dispozitive speciale - controlere de încărcare sau o fac manual. Aproape nimeni nu folosește această din urmă metodă, deoarece este incomod să monitorizați nivelul de tensiune pe dispozitive, să faceți comutatoare manual și este necesar să desemnați un lucrător special pentru a deservi controlerele pentru panourile solare.
Funcționarea controlerului în timpul încărcării
Controlerele pentru panouri solare sunt fabricate în diferite modificări conform principiilor și complexității metodei de limitare a tensiunii:
- Ușor de oprit și pornit. Controlerul comută încărcător la baterie in functie de tensiunea la bornele.
- Transformări.
- Controlul puterii maxime.
Primul principiu al comutării simple
Acesta este cel mai simplu tip de lucru, dar este mai puțin fiabil. Principalul dezavantaj al metodei este că atunci când tensiunea la bornele bateriei crește la valoarea maxima, încărcarea finală nu are loc. Taxa ajunge la 90% din valoarea nominală. Bateriile sunt în mod constant într-o stare de subîncărcare. Acest lucru are un efect negativ asupra duratei lor de viață.
Principiul lățimii impulsului
Astfel de dispozitive sunt fabricate pe baza de microcircuite. Ei controlează unitatea de alimentare pentru a menține tensiunea de intrare într-un anumit interval folosind semnale de feedback.
Controlerele cu control al lățimii impulsului au următoarele capacități:
- Măsurați temperatura electrolitului într-o baterie de la distanță sau încorporată.
- Compensarea temperaturii formei cu tensiunea de încărcare.
- Adaptați-vă la proprietățile unui anumit tip de baterie cu sensuri diferite conform graficului tensiunii.
Cu cât sunt mai multe funcții încorporate în controlerele cu panouri solare, cu atât sunt mai mari fiabilitatea și costul acestora.
Programul de acțiuni baterie solară
Limitarea tensiunii bazată pe punctul de vârf de putere
Aceste dispozitive pot funcționa și folosind metoda lățimii impulsului. Precizia lor este mare, deoarece se ia în considerare valoarea maximă a puterii furnizate de bateria solară. Valoarea puterii este calculată și stocată.
Pentru baterii solare cu o tensiune de 12 volți putere maxima este la 17,5 volți. Un controler simplu va opri încărcarea bateriei deja la 14 V, iar un controler cu tehnologie specială vă permite să utilizați o rezervă solară a bateriei de până la 17,5 volți.
Cu cât bateria este descărcată mai mult, cu atât pierderile de energie de la celulele solare sunt mai mari; Ca rezultat, controlerele, folosind transformări ale lățimii impulsului, cresc puterea de ieșire a bateriei solare în timpul tuturor ciclurilor de încărcare. Procentul de economisire poate ajunge până la 30%, în funcție de diverși factori. Curentul de ieșire al bateriei va fi mai mare decât curentul de intrare.
Proprietăți
Atunci când alegeți tipul de controler, trebuie să acordați atenție nu numai principiilor de funcționare, ci și condițiilor destinate funcționării acestuia. Acești indicatori de dispozitiv sunt:
- Valoarea tensiunii de intrare.
- Valoarea puterii totale a celulelor solare.
- Tip de sarcină.
Voltaj
Circuitul controlerului poate primi tensiune de la mai multe baterii care sunt conectate în moduri diferite. Pentru ca dispozitivul să funcționeze corect, este necesar ca valoarea tensiunii totale, inclusiv tensiunea în gol, să nu depășească limita specificată de producător în instrucțiuni.
Să numim câțiva factori din cauza cărora este necesar să se facă o rezervă de tensiune de 20%:
- Este necesar să se țină cont de factorul de supraestimare publicitară a datelor operatorului.
- Procesele care au loc în fotocelule sunt instabile cu erupții solare excesive, energia care creează tensiunea fără sarcină a bateriei poate fi depășită.
Energie solară
Această valoare este importantă în funcționarea controlerului, deoarece dispozitivul trebuie să aibă suficientă putere pentru a-l transfera la baterii, dacă nu există suficientă putere, circuitul dispozitivului va eșua.
Pentru a calcula puterea, valoarea curentului de ieșire de la controler se înmulțește cu tensiunea care este generată, fără a uita rezerva de 20%.
Tip de sarcină
Controlerul trebuie utilizat în scopul propus. Nu este nevoie să-l utilizați ca sursă obișnuită de tensiune, conectați-vă la ea diferite dispozitive uz casnic. Poate că unele dintre ele vor funcționa normal și nu vor deteriora controlerul.
O altă întrebare este cât va dura asta. Dispozitivul funcționează pe principiul transformărilor de tip puls-lățime și utilizează tehnologii de producție cu microprocesoare. Aceste tehnologii iau în considerare sarcina inerentă proprietăților bateriei și nu diferitele tipuri de consumatori care au proprietăți de comportament deosebite atunci când sarcina se modifică.
Cum să faci un controler cu propriile mâini
Pentru a realiza un astfel de dispozitiv, este suficient să aveți anumite cunoștințe de inginerie electrică și electronică. Dispozitiv de casă va fi inferior designului industrial în ceea ce privește funcționalitatea și eficiența, dar pentru rețele simple cu putere redusă, un astfel de controler de casă este destul de potrivit.
Un controler de casă trebuie să aibă următorii parametri:
- 1.2 P ≤ I × U. În această expresie, denumirile folosite sunt puterea totală a surselor (P), curentul de ieșire al controlerului (I) și tensiunea când bateria este descărcată (U).
- Cea mai mare tensiune de intrare a controlerului ar trebui să corespundă cu tensiunea totală a bateriilor la ralanti fără sarcină.
O diagramă simplă a unui modul controler de casă:
Controlerele cu panouri solare auto-asamblate au următoarele proprietăți:
- Tensiunea de încărcare este de 13,8 volți, variază în funcție de curentul nominal.
- Tensiunea de comutare este de 11 volți, poate fi reglată.
- Tensiunea de comutare este de 12,5 volți.
- Căderea de tensiune pe taste este de 20 milivolți la un curent de 0,5 A.
Controlerele pentru panouri solare sunt incluse în orice sisteme solare, precum și sistemele pe baterii solare și generatoare eoliene. Acestea fac posibilă crearea unui mod normal de încărcare pentru baterii, cresc eficiența și reduc uzura și pot fi asamblate singure.
Analiza circuitului de control pentru putere hibridă
De exemplu, vom lua în considerare sursa iluminat de urgență sau alarma antiefractie, care operează non-stop.
Utilizarea energiei bateriei solare reduce consumul energie electrica din rețeaua centrală de alimentare cu energie electrică, precum și să protejeze dispozitivele electrice de posibilitatea întreruperilor de curent.
În întuneric, când nu există lumină solară, sistemul comută la 220 de volți. Sursa de rezervă a fost o baterie de 12 volți. Acest sistem funcționează în orice vreme.
Circuitul celui mai simplu controler
Fotorezistorul controlează tranzistorii T1 și T2.
În timpul zilei, când există lumină solară, tranzistoarele se opresc. O tensiune de 12 volți este furnizată bateriei de la panou prin dioda D2. Împiedică descărcarea bateriei prin panou. Când există suficientă iluminare, panoul produce un curent de 15 wați, 1 amper.
Când bateriile sunt complet încărcate la 11,6 volți, dioda zener se deschide și LED-ul roșu se aprinde. Când tensiunea la contactele bateriei scade la 11 volți, LED-ul roșu se stinge. Aceasta indică faptul că bateria necesită încărcare. Rezistoarele R1 și R3 limitează curentul LED-ului și al diodei zener.
Noaptea, sau pe întuneric, când nu există lumină de la soare, rezistența fotocelulei scade, tranzistorii T1 și T2 sunt conectați. Bateria primește încărcare de la sursa de alimentare. Curentul de încărcare de la linia de alimentare de 220 volți este furnizat bateriei printr-un transformator, redresor, rezistor și tranzistori. Capacitatea C2 netezește ondulațiile de tensiune ale rețelei.
Limita fluxului luminos la care fotosenzorul pornește este reglată cu un rezistor variabil.
Principala dificultate de utilizare energie solarăîn viața de zi cu zi este acumularea ei. generează energie electrică numai atunci când este expus la lumină, dar trebuie să folosiți electricitate seara și noaptea. Nu puteți conecta direct panourile solare la baterii - ambele se vor rupe. Se folosesc dispozitive speciale - controlere cu panouri solare, pe care le puteți asambla cu propriile mâini sau le puteți achiziționa gata făcute.
Tipuri de controlere
Există trei tipuri de controlere cu panouri solare, care diferă în funcție de funcționalitate și respectiv preț.
Pe care să o aleg
După cum se poate vedea din descrieri, prima opțiune (controler ON/OFF) nu este deloc potrivită pentru utilizare pe termen lung. Aceste. dacă aveți unul, atunci îl puteți instala pentru a testa funcționarea sistemului, dar apoi îl înlocuiți cu un controler PWM (PWM) sau MTTP.
Acesta din urmă este de preferat. Tehnologia MTTP oferă o eficiență a controlerului solar de 93-97%, în timp ce PWM oferă doar 65-70%. Dacă luăm în considerare costul panourilor solare, atunci achiziționarea unui controler mai scump este justificată de eficiența utilizării acestora.
Preţ
Sistemul de alimentare de la panouri solare este asamblat in primul rand pentru a economisi bani, deci pretul pt piese individuale- Foarte punct important. Opțiunile propuse au trecut testul timpului și reprezintă combinația optimă preț/calitate:
- Controler solar 20a link către aliexpress (se deschide într-o fereastră nouă) – cost 20,75$ - comenzi simple, afișaj LCD luminos, interfață intuitivă. Face o treabă excelentă la încărcarea bateriei. Tehnologia PWM. Este posibil să vă conectați prin USB la un computer pentru configurare.
- Regulator MPPT Tracer 2210RN Solar Charge Controller Link către aliexpress (în fereastră nouă), preț 75$ – Controler MTTP 20A – de înaltă calitate și fiabil, certificat, recunoaște ziua/noaptea. Eficiență ridicată – 97%
Video, controler DIY
Puteți asambla singur un controler pentru panouri solare, dar acest lucru necesită și unele investiții. Deci, pentru a asambla un controler PWM simplu, va trebui să cheltuiți 10 USD pe piese și 2-3 ore de lucru cu un fier de lipit. Cu un cost produs finit 20 USD - această perspectivă nu mai pare rezonabilă. Asamblarea unui controler MPPT de înaltă calitate la domiciliu este în general imposibilă, aveți nevoie atât de echipament, cât și de software adecvat. Videoclipul va fi util celor care iubesc și știu să folosească un fier de lipit.
Adăugiri la videoclip: diagrama controlerului, locația pieselor pe placa de circuit imprimat:
Circuitul de control al bateriei solare LAY placa de circuit imprimat Amplasarea pieselor pe placă
Comentarii:
Postări înrudite
Selectarea unei baterii pentru centrala solara
Specie lămpi de grădinăși felinare cu energie solară, cum și unde să le folosești. Controlerul este foarte simplu și este format din doar patru părți.
Acesta este un tranzistor puternic (folosesc IRFZ44N și pot rezista la curent de până la 49 de amperi).
Releu-regulator auto cu control pozitiv (VAZ „clasic”).
Rezistor 120 kOhm.
Dioda este mai puternică, astfel încât să rețină curentul dat de panoul solar (de exemplu, de la un pod de diode auto).
Principiul de funcționare este, de asemenea, foarte simplu. Scriu pentru oameni care nu înțeleg deloc electronica, deoarece eu însumi nu înțeleg nimic despre asta.
Releul regulatorului este conectat la baterie, minus la baza de aluminiu (31k), plus la (15k), de la contactul (68k) firul este conectat printr-un rezistor la poarta tranzistorului. Tranzistorul are trei picioare, primul este poarta, al doilea este drenajul, iar al treilea este sursa. Minus panou solar se conectează la sursă, iar plusul la baterie, de la scurgerea tranzistorului, minusul panoului solar merge la baterie.
Când releul-regulator este conectat și funcționează, semnalul pozitiv de la (68k) deblochează poarta și curentul de la panoul solar trece prin sursa de scurgere în baterie, iar când tensiunea bateriei depășește 14 volți, releul. -regulatorul oprește plusul și poarta tranzistorului, descarcându-se prin rezistor se închide la minus, rupând astfel contactul negativ al panoului solar și se oprește. Și când tensiunea scade puțin, releul-regulator va aplica din nou un plus porții, tranzistorul se va deschide și din nou curentul de la panou va curge în baterie. Este necesară o diodă pe firul pozitiv al panoului solar, astfel încât bateria să nu se descarce noaptea, deoarece fără lumină panoul solar însuși consumă energie electrică.
Mai jos este o diagramă vizuală a conexiunii elementelor controlerului.
Nu mă pricep la electronică și poate că există unele deficiențe în circuitul meu, dar funcționează fără setări și funcționează imediat și face ceea ce fac controlerele din fabrică pentru panourile solare, iar costul este de doar aproximativ 200 de ruble și o oră de lucru.
Mai jos este o fotografie nu complet clară a acestui controler, toate părțile controlerului sunt pur și simplu atașate de corpul cutiei într-un mod atât de dur și neglijent. Tranzistorul se încălzește puțin și l-am montat pe un mic ventilator. Am plasat un mic LED paralel cu rezistența, care arată funcționarea controlerului. Când este pornită, bateria este conectată, când nu este, înseamnă că bateria este încărcată, iar când clipește rapid, bateria este aproape complet încărcată și tocmai se reîncarcă.
Acest controler funcționează de mai bine de șase luni și în acest timp nu au fost probleme, l-am conectat și gata, acum nu monitorizez bateria, totul funcționează de la sine. Acesta este al doilea controler al meu, primul pe care l-am asamblat pentru generatoare eoliene ca regulator de balast, vezi despre el în articolele anterioare din secțiunea despre produsele mele de casă.
Atenție - controlerul nu este complet funcțional. După ceva timp de lucru, a devenit clar că tranzistorul din acest circuit nu se închide complet, iar curentul continuă să curgă în baterie chiar și atunci când tensiunea depășește 14 volți.
Îmi cer scuze pentru circuitul care nu funcționează, l-am folosit mult timp și am crezut că totul funcționează, dar se dovedește că nu este și, chiar și după ce a fost încărcat complet, curentul încă mai curge în baterie. Tranzistorul se închide doar la jumătate când ajunge la 14 volți. Nu voi elimina circuitul deocamdată, când apare timpul și dorința, voi termina acest controler și voi posta un circuit de lucru.Și acum am ca controler un regulator de balast, care funcționează perfect de mult. De îndată ce tensiunea depășește 14 volți, tranzistorul se deschide și aprinde becul, care arde toată energia în exces. Acum există două panouri solare și un generator eolian pe acest balast în același timp.
Dat regulator de încărcare solară Proiectat pentru a încărca o baterie plumb-acid de la un panou solar. Acest circuit este potrivit pentru panouri solare cu o putere de 15 wați și mai mult și conține un indicator luminos al procesului de funcționare a controlerului.
Bateria solară este o sursă continuă de tensiune care este furnizată la intrarea controlerului, iar o baterie este conectată la ieșirea controlerului. Ca rezultat, bateria nu se supraîncarcă și durata de viață a acesteia este prelungită în consecință.
Descrierea funcționării regulatorului de încărcare a bateriei solare
Tensiunea de la panoul solar trece mai întâi prin dioda D6 (de preferință o diodă Schottky), care împiedică descărcarea bateriei înapoi prin panou atunci când soarele nu strălucește. După dioda D6 vine un regulator liniar clasic bazat pe LM317. Tensiunea de ieșire a regulatorului este determinată de raportul dintre rezistențele rezistențelor R20 și R1.
Tensiunea de ieșire ar trebui să fie în jur de 13,6...13,8 volți. Valoarea exactă poate fi setat prin selectarea rezistenței R19, a cărei valoare este determinată experimental. În acest caz particular, rezistența sa (R19) a fost de 390K, așa că această valoare poate fi luată ca punct de plecare.
Dioda D5 este protectoare. După stabilizatorul LM317 există un circuit de indicare luminoasă format din trei LED-uri (D2, D3, D4). LED-ul D2 se aprinde indicând că bateria este complet încărcată (tensiune 13 volți).
LED-ul D3 este folosit pentru a indica tensiunea panoului solar (15,5 volți). Ultimul LED D4 indică faptul că bateria se încarcă. Este selectată o valoare de prag de 50 mA pentru a declanșa indicația.
Pentru a funcționa LED-ul D3, pe amplificatorul operațional LM339 se folosește un comparator, care compară tensiunea de la ieșirea panoului solar cu tensiunea de referință obținută folosind dioda zener D1. Pentru a economisi energia bateriei, LED-urile sunt alimentate direct de la panoul solar printr-un stabilizator 78L12.
Configurarea unui regulator de încărcare a bateriei solare
După instalarea pieselor și verificarea erorilor, trebuie să vă conectați la intrare (în loc de panoul solar) bloc reglabil alimentare si aplicati mai intai o tensiune de 17...20 volti. Prin schimbarea rezistenței rezistorului R19 este necesar să se seteze tensiunea de iesire stabilizator în regiunea de 13,6...13,8 volți. După aceasta, tensiunea de intrare de la sursa de alimentare trebuie selectată aproximativ 13,1 volți și trebuie utilizat rezistorul de reglare R18 pentru a se asigura că LED-ul D2 se aprinde. Când tensiunea de alimentare scade sub 13 volți, LED-ul D2 ar trebui să se stingă.
Apoi, setăm tensiunea de intrare la 15,5 volți și, prin rotirea reglajului R4, ne asigurăm că LED-ul D3 se aprinde. Pentru a configura indicația de încărcare, veți avea nevoie de o baterie. Conectați-l la controler printr-un ampermetru și setați tensiunea de pe sursa de alimentare astfel încât bateria să fie încărcată cu un curent de aproximativ 50 mA. După aceasta, setați rezistența R14 astfel încât D4 să se aprindă. Când curentul scade sub 40mA, LED-ul D4 ar trebui să se stingă. Consumul propriu al controlerului (din baterie) este de aproximativ 9-10mA, ceea ce este nesemnificativ atunci când se folosește o baterie plumb-acid.
http://www.pctun.czechian.net/solarko/solarko.html
Una dintre cele mai importante componente sistem solar este controlerul de încărcare. Poate fi furnizat separat sau complet cu un invertor. După cum sugerează și numele, acest dispozitiv este conceput pentru a controla încărcarea bateriei, adică controlerele de încărcare pentru bateriile solare monitorizează nivelul de tensiune al bateriei și servesc pentru a preveni descărcarea completă sau supraîncărcarea bateriei.
Epoca accesibilității globale, când puteți găsi absolut orice produs și informații, vă permite nu numai să achiziționați controlere din orice magazin specializat, ci și să le asamblați singur. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de o diagramă a dispozitivului pe care intenționați să-l realizați, în cazul nostru este un controler de încărcare și capacitatea de a înțelege electronica. Vom încerca să vă oferim ambele.
Controlere de încărcare pentru energie solară: o scurtă descriere
Există mai multe varietăți ale dispozitivului descris. Cele mai simple dintre ele îndeplinesc o singură funcție: pornește și oprește bateriile în funcție de încărcarea acestora. Modelele mai „avansate” sunt echipate cu o funcție de urmărire a punctului de putere maximă, care oferă un curent de ieșire mai mare în comparație cu curentul bateriei solare. Și aceasta, la rândul său, crește eficiența întregii instalații în ansamblu.
Modelele mai avansate sunt capabile să reducă tensiunea de pe panoul solar și să o mențină la nivelul necesar. Prezența acestei funcții contribuie la mai mult complet încărcat Baterie
Orice controler, inclusiv cele de casă, trebuie să îndeplinească anumite cerințe:
- 1.2P ≤ I×U, unde P este puterea totală a panourilor solare ale întregului sistem; I – curent de ieșire controler; U – tensiunea sistemului cu bateriile descărcate.
- 1.2 Uin = Ux.x, unde Uin este tensiunea de intrare maximă admisă, Ux.x este tensiunea totală în circuit deschis a tuturor panourilor solare din sistem.
Daca nu poti cumpara...
Desigur, adesea un dispozitiv asamblat de tine va fi mai rău decât un dispozitiv similar produs într-o fabrică. Dar astăzi puțini oameni pot fi de încredere. Și controlerele solare ieftine furnizate din China ar putea fi, de asemenea, asamblate într-o cameră de serviciu. Deci de ce să cumpărați un dispozitiv de a cărui calitate nu sunteți sigur, dacă aveți ocazia să-l construiți acasă.
Figura 1 arată cea mai simplă schemă, folosind care puteți asambla cu propriile mâini un controler potrivit pentru încărcarea unei baterii plumb-acid de 12 V folosind un SB de putere redusă cu un curent de câțiva amperi. Prin modificarea valorilor elementelor utilizate, puteți adapta dispozitivul asamblat la o baterie cu altele caracteristici tehnice. Trebuie remarcat faptul că această schemă presupune utilizarea unei diode de protecție tranzistor cu efect de câmp, controlat de un comparator.
Video care să vă ajute:
Principiul de funcționare este destul de simplu: când tensiunea bateriei atinge valoarea specificată, controlerul va opri încărcarea dacă scade sub valoarea de prag, încărcarea va fi repornită; Când tensiunea este mai mică de 11 V, sarcina va fi deconectată, iar când tensiunea este mai mare de 12,5 V, dimpotrivă, va fi conectată la baterie. Acest dispozitiv mic vă va salva bateria de la descărcarea spontană în absența soarelui. Figura 2 prezintă un kit deja asamblat, format din două baterii, convertoare DC/DC și o indicație.
Controlere de încărcare a bateriei solare, folosind mai mult de scheme complexe, vă poate garanta o funcționare fiabilă și stabilă. Prin urmare, dacă vă simțiți puternic, atunci o altă diagramă este prezentată mai jos. Este format dintr-un număr mai mare de componente, dar funcționează fără „glitches” (Figura 3).
Un controler de casă asamblat conform acestei scheme este potrivit pentru un sistem de alimentare cu energie care funcționează atât dintr-un sistem de energie solară, cât și dintr-un generator eolian. Semnalul care vine de la sursa alternativă de energie utilizată este comutat de un releu, care la rândul său este controlat de un comutator cu tranzistor cu efect de câmp. Rezistoarele trimmer sunt utilizate pentru a regla pragurile de comutare a modului.
Nu vă fie teamă să experimentați, deoarece cele mai bune minți ale umanității au făcut și greșeli și eșecuri, așa că, dacă prima dată nu ați reușit să asamblați un controler de încredere cu propriile mâini, nu disperați. Încercați din nou și poate veți reuși a doua oară. Dar vei fi „încălzit” chiar de conștientizarea că ai făcut-o singur.
Articolul a fost pregătit de Abdullina Regina
Cum se modifică dispozitivul de control al încărcării: