Solar batteri laderegulator: kredsløb, driftsprincip, tilslutningsmetoder

Solenergi er indtil videre begrænset (på husstandsniveau) til skabelsen af ​​solcellepaneler med relativt lav effekt.Men uanset udformningen af ​​den fotoelektriske konverter af sollys til strøm, er denne enhed udstyret med et modul kaldet en solar batteri charge controller.

Faktisk inkluderer solfotosynteseinstallationen et genopladeligt batteri - en lagringsenhed for den energi, der modtages fra solpanelet. Det er denne sekundære energikilde, der primært betjenes af controlleren.

I artiklen, vi præsenterer, vil vi forstå design- og driftsprincipperne for denne enhed og også overveje, hvordan man forbinder den.

Solar controllere

Et elektronisk modul kaldet en solar controller er designet til at udføre en række kontrolfunktioner under opladning/afladningsprocessen solcellebatteri.

Når sollys falder på overfladen af ​​et solpanel installeret for eksempel på taget af et hus, omdanner enhedens fotoceller dette lys til elektrisk strøm.

Den resulterende energi kunne faktisk leveres direkte til akkumulatoren. Processen med at oplade/aflade et batteri har dog sine egne finesser (visse niveauer af strømme og spændinger). Hvis du forsømmer disse finesser, vil batteriet simpelthen svigte i løbet af en kort driftsperiode.

For at undgå sådanne triste konsekvenser er der designet et modul kaldet en laderegulator til et solcellebatteri.

Udover at overvåge batteriets ladeniveau, overvåger modulet også energiforbruget.Afhængigt af graden af ​​afladning regulerer og indstiller solcellebatteriets laderegulatorkredsløb det aktuelle niveau, der kræves for den indledende og efterfølgende opladning.

Afhængigt af styrken af ​​solcellebatteriladeregulatoren kan design af disse enheder have meget forskellige konfigurationer

Generelt set giver modulet et ubekymret "liv" for batteriet, som periodisk akkumulerer og frigiver energi til forbrugerenheder.

Typer brugt i praksis

På industriniveau er der lanceret og produceret to typer elektroniske enheder, hvis design er egnet til installation i et solenergisystem:

1. Enheder i PWM-serien.
2. MPPT-seriens enheder.

Den første type controller til et solbatteri kan kaldes "gammel mand". Sådanne ordninger blev udviklet og sat i drift ved begyndelsen af ​​udviklingen af ​​sol- og vindenergi.

Driftsprincippet for PWM-controllerkredsløbet er baseret på pulsbreddemodulationsalgoritmer. Funktionaliteten af ​​sådanne enheder er noget ringere end de mere avancerede enheder i MPPT-serien, men generelt fungerer de også ret effektivt.

En af de populære solcellestations batteriopladningsregulatormodeller i samfundet, på trods af at enhedskredsløbet er lavet ved hjælp af PWM-teknologi, som anses for forældet

Designs, der bruger Maximum Power Point Tracking-teknologi (sporer den maksimale effektgrænse) er kendetegnet ved en moderne tilgang til kredsløbsløsninger og giver større funktionalitet.

Men hvis vi sammenligner begge typer controllere og især med en skævhed mod den hjemlige sfære, ser MPPT-enheder ikke ud i det rosenrøde lys, som de traditionelt annonceres i.

MPPT type controller:

• har en højere pris;
• har en kompleks konfigurationsalgoritme;
• giver kun en effektforøgelse på paneler af et stort område.

Denne type udstyr er mere velegnet til globale solenergisystemer.

En controller designet til drift som en del af et solenergianlæg. Det er en repræsentant for klassen af ​​MPPT-enheder - mere avanceret og effektiv

Til behovene hos en almindelig bruger fra et hjemligt miljø, som som regel har paneler med små areal, er det mere rentabelt at købe og betjene en PWM-controller (PWM) med samme effekt.

Blokdiagrammer af controllere

Skematiske diagrammer af PWM- og MPPT-controllere til at betragte dem med et lægmandsøje er et for komplekst punkt forbundet med en subtil forståelse af elektronik. Derfor er det logisk kun at overveje strukturelle diagrammer. Denne tilgang er forståelig for en bred vifte af mennesker.

Mulighed #1 - PWM-enheder

Spændingen fra solpanelet går gennem to ledere (positive og negative) til stabiliseringselementet og det adskillende modstandskredsløb. På grund af denne del af kredsløbet opnås potentialudligning af indgangsspændingen, og til en vis grad organiserer de beskyttelse af controllerens input fra at overskride indgangsspændingsgrænsen.

Det skal understreges her: hver enkelt enhedsmodel har en specifik indgangsspændingsgrænse (angivet i dokumentationen).

Sådan ser blokdiagrammet over enheder lavet på basis af PWM-teknologier ud.Til drift som en del af små husstandsstationer giver denne kredsløbstilgang ganske tilstrækkelig effektivitet

Dernæst er spændingen og strømmen begrænset til den krævede værdi af effekttransistorer. Disse kredsløbskomponenter styres igen af ​​controller-chippen gennem driver-chippen. Som et resultat sætter outputtet fra et par strømtransistorer den normale værdi af spænding og strøm for batteriet.

Kredsløbet indeholder også en temperaturføler og en driver, der styrer effekttransistoren, som regulerer belastningseffekten (beskyttelse mod dyb afladning af batteriet). Temperaturføleren overvåger opvarmningsstatus for vigtige elementer i PWM-controlleren.

Normalt temperaturniveauet inde i kabinettet eller på kølepladerne på krafttransistorer. Hvis temperaturen overskrider de grænser, der er angivet i indstillingerne, slukker enheden for alle aktive strømledninger.

Mulighed #2 - MPPT-enheder

Kredsløbets kompleksitet i dette tilfælde skyldes dets tilføjelse til en række elementer, der bygger den nødvendige kontrolalgoritme mere omhyggeligt, baseret på driftsbetingelser.

Spændings- og strømniveauer overvåges og sammenlignes af komparatorkredsløb, og baseret på sammenligningsresultaterne bestemmes den maksimale udgangseffekt.

Kredsløbsdesign i strukturel form til laderegulatorer baseret på MPPT-teknologier. En mere kompleks algoritme til overvågning og styring af perifere enheder er allerede noteret her.

Den største forskel mellem denne type controller og PWM-enheder er, at de er i stand til at justere solenergimodulet til maksimal effekt, uanset vejrforholdene.

Kredsløbet for sådanne enheder implementerer flere kontrolmetoder:

• forstyrrelser og observationer;
• øget ledningsevne;
• nuværende sweep;
• konstant spænding.

Og i det sidste segment af den overordnede handling bruges også en algoritme til at sammenligne alle disse metoder.

Controller tilslutningsmetoder

I betragtning af emnet tilslutninger skal det straks bemærkes: for installationen af ​​hver enkelt enhed arbejder en karakteristisk funktion med en specifik serie af solpaneler.

Så hvis der for eksempel bruges en controller, der er designet til en maksimal indgangsspænding på 100 volt, bør en række solpaneler udsende en spænding, der ikke er større end denne værdi.

Ethvert solenergianlæg fungerer i overensstemmelse med reglen om afbalancering af udgangs- og indgangsspændingerne for det første trin. Den øvre grænse for regulatorspændingen skal svare til den øvre grænse for panelspændingen

Før du tilslutter enheden, skal du beslutte dig for placeringen af ​​dens fysiske installation. Ifølge reglerne skal installationsstedet vælges i tørre, godt ventilerede områder. Undgå tilstedeværelsen af ​​brændbare materialer i nærheden af ​​enheden.

Tilstedeværelsen af ​​kilder til vibrationer, varme og fugtighed i umiddelbar nærhed af enheden er uacceptabel. Installationsstedet skal beskyttes mod nedbør og direkte sollys.

Tilslutningsteknologi til PWM-modeller

Næsten alle producenter af PWM-controllere kræver, at enhederne tilsluttes i den nøjagtige rækkefølge.

Teknikken til at forbinde PWM-controllere til perifere enheder er ikke særlig vanskelig. Hvert kort er udstyret med mærkede terminaler. Her skal du blot følge rækkefølgen af ​​handlinger

Perifere enheder skal tilsluttes i fuld overensstemmelse med betegnelserne for kontaktklemmerne:

1. Tilslut batteriledningerne til enhedens batteriterminaler i overensstemmelse med den angivne polaritet.
2. Tænd for beskyttelsessikringen direkte ved kontaktpunktet for den positive ledning.
3. Fastgør lederne, der kommer fra solcellepanelets batteri, til controllerens kontakter beregnet til solpanelet. Vær opmærksom på polariteten.
4. Tilslut en testlampe med den passende spænding (normalt 12/24V) til enhedens belastningsterminaler.

Den angivne rækkefølge må ikke overtrædes. For eksempel er det strengt forbudt at tilslutte solpaneler først, når batteriet ikke er tilsluttet. Ved at gøre dette risikerer brugeren at "brænde" enheden. I dette materiale Diagrammet for montering af solpaneler med et batteri er beskrevet mere detaljeret.

For PWM-seriens controllere er det heller ikke tilladt at tilslutte en spændingsomformer til controllerens belastningsterminaler. Inverteren skal tilsluttes direkte til batteripolerne.

Procedure for tilslutning af MPPT-enheder

De generelle fysiske installationskrav for denne type enhed adskiller sig ikke fra tidligere systemer. Men det teknologiske setup er ofte noget anderledes, da MPPT-controllere ofte betragtes som mere kraftfulde enheder.

For controllere, der er designet til høje effektniveauer, anbefales det at bruge kabler med stort tværsnit udstyret med metalendekapper til strømkredsløbsforbindelser.

For kraftige systemer suppleres disse krav for eksempel med, at producenterne anbefaler at bruge et kabel til strømtilslutningsledninger designet til en strømtæthed på mindst 4 A/mm². Det vil sige, for eksempel, for en controller med en strøm på 60 A, skal du bruge et kabel til at forbinde til batteriet med et tværsnit på mindst 20 mm².

Forbindelseskabler skal være udstyret med kobbersko, stramt krympet med et specialværktøj. De negative poler på solpanelet og batteriet skal være udstyret med adaptere med sikringer og afbrydere.

Denne tilgang eliminerer energitab og sikrer sikker drift af installationen.

Blokdiagram over tilslutning af en kraftig MPPT-controller: 1 – solpanel; 2 – MPPT-controller; 3 - klemrække; 4.5 - sikringer; 6 - kontrolenhedens strømafbryder; 7.8 – jordbus

Før tilslutning solpaneler Når du tilslutter enheden, skal du sørge for, at spændingen ved klemmerne svarer til eller er mindre end den spænding, der kan leveres til controllerens indgang.

Tilslutning af eksterne enheder til MTTP-enheden:

1. Skift panel- og batterikontakterne til "off"-position.
2. Fjern beskyttelsessikringerne på panelet og batteriet.
3. Forbind batteriterminalerne med et kabel til controllerens terminaler til batteriet.
4. Tilslut terminalerne på solpanelet med et kabel til kontrolterminalerne angivet med det tilsvarende tegn.
5. Tilslut jordterminalen til jordbussen med et kabel.
6. Installer temperaturføleren på regulatoren i henhold til instruktionerne.

Efter disse trin skal du genindsætte den tidligere fjernede batterisikring og dreje kontakten til "on"-positionen. Et batteridetektionssignal vises på controllerskærmen.

Efter en kort pause (1-2 minutter) skal du udskifte den tidligere fjernede solpanelsikring og dreje panelkontakten til positionen "on".

Enhedens skærm vil vise spændingsværdien for solpanelet. Dette øjeblik indikerer den vellykkede lancering af solenergianlægget.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Industrien producerer enheder, der er mangefacetterede med hensyn til kredsløbsdesign. Derfor er det umuligt at give entydige anbefalinger vedrørende tilslutning af alle installationer uden undtagelse.

Men hovedprincippet for enhver type enhed forbliver det samme: Uden at forbinde batteriet til controller-busserne er forbindelse til solcellepaneler uacceptabel. Tilsvarende krav gælder for optagelse i ordningen spændingsomformer. Det skal betragtes som et separat modul forbundet til batteriet via direkte kontakt.

Hvis du har den nødvendige erfaring eller viden, så del den med vores læsere. Skriv dine kommentarer i blokken nedenfor. Her kan du stille et spørgsmål om artiklens emne.