Схема контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи: Контроллер заряда солнечной батареи своими руками: схема сборки, калибровка

   Оно предназначено для зарядки герметичного кислотно-свинцового (гелевого) аккумулятора на 12V от маломощной солнечной панели, с током отдачи до нескольких ампер. Последовательный защитный диод, который раньше устанавливался для предотвращения разряда аккумуляторов в темное время суток, здесь заменен полевым транзистором, который в свою очередь управляется компаратором.

   Более качественный рисунокпечатной платы контроллера находится в архиве. Контроллер останавливает заряд аккумулятора, когда напряжение на нем достигает заданного предела и переключает панель на дополнительный потребитель (нагрузку)для утилизации лишней энергии. Когда же напряжение на аккумуляторе опустится ниже заданного предела, контроллер переключает солнечную панель с нагрузки на заряд АКБ. Основные характеристики схемы:

-Напряжение заряда Vbat=13,8V (настраивается), измеряется при наличии тока заряда;
-Отключение нагрузки происходит когда Vbat мене 11V (настраивается), включение нагрузки когда Vbat=12,5V;
-Температурная компенсация режима заряда;
-Экономичный компаратор TLC339 можно заменить на более распространенный TL393 или TL339;

   Настраивать устройство на включение/отключение заряда лучше исходя из паспортных данных на применяемую батарею; зарядный ток ограничен только возможностями солнечной батареи — схема контроллера никак на него не влияет. Данное устройство эксплуатировалось автором в течении года. За это время никаких нареканий и нарушений в работе выявлено не было. На фото печатной платы устройства помимо разводки непосредственно под сам контроллер (справа) разведены еще места под 3 DC/DC конвертера на 3,6 и 9вольт выхода.

   Фото готового устройства со всеми компонентами, включая аккумуляторы, контроллер, конверторы и дополнительный блок индикации и коммутации. Конструктор контроллера — Oscar den Uijl.

Originally posted 2019-01-14 06:48:33. Republished by Blog Post Promoter

Солнечные контроллеры заряда для солнечных батарей

Зачем нужны солнечные контроллеры

Использование контроллеров заряда настоятельно рекомендуется. Он обеспечивает трехстадийный (обычно) заряд аккумулятора. Стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов подробно расписаны в статье про контроллеры с ШИМ.

Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя. Если же аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это может привести в закипанию электролита и бурному газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даже взрыву герметичных аккумуляторных батарей.

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда. Для литиевых аккумуляторов кроме защит от перезаряда и переразряда в обязательном порядке необходимо ставить систему балансировки напряжения между элементами последовательной цепочки.

Поэтому в систему автономного электроснабжения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если аккумуляторы заряжены.

Контроллер разряда отключает нагрузку, когда аккумулятор недопустимо разряжен. Обычно фотоэлектрические солнечные комплекты снабжаются контроллером заряда-разряда. Никогда на подключайте нагрузку напрямую к АБ минуя контроллер заряда для того, чтобы получить “последнюю порцию” энергии от батареи. Этим вы можете вывести вашу АБ из стоя.

Напряжения отключения нагрузки для свинцово-кислотных батарей обычно лежат в пределах от 10,5 до 11,5 В. Для 12 В аккумуляторных батарей при более чем 10-часовом разряде это означает использование от 100% до 20% номинальной емкости. При более быстрых разрядах количество отбираемой емкости уменьшается.

Напряжение отключения источника энергии обычно равно 14-14,3 В. Это предотвращает газовыделение при заряде аккумуляторных батарей. Существуют контроллеры заряда, в которых предусмотрен режим “выравнивания”. Такой режим необходим периодически для заливных батарей, напряжение заряда при этом должно быть около 15 В. Для герметичных батарей такой режим запрещен.

Часто напряжения отключения можно регулировать при изготовлении или настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными “типовыми” уровнями напряжений отключения.

Какие бывают солнечные контроллеры заряда для аккумуляторов?

Для заряда АБ от ШИМ контроллера нужно, чтобы напряжение солнечной батареи соответствовало напряжению аккумулятора. Так, для заряда 12В аккумулятора нужна солнечная батарея с 36 солнечными элементами, соединенными последовательно (для увеличения мощности таких цепочек параллельно может быть несколько). Подробно о соответствии напряжения

Для заряда АБ через MPPT контроллер напряжение солнечной батареи просто должно быть выше напряжения аккумулятора. Также, нужно следить, чтобы напряжение холостого хода солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера.  Про порядок выбора мощности и тока солнечного контроллера подробно описано в разделе “Вопросы и ответы – Контроллеры-Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечных батарей?”

Солнечные контроллеры заряда могут быть встроены в инверторы или блоки бесперебойного питания. В ББП обычно встраиваются и зарядные устройства. См., например, ББП Prosolar Combi и инверторы Studer AJ-S

Мы не рекомендуем экономить на хорошем контроллере заряда для солнечной энергосистемы. Типичное распределение стоимости элементов энергосистемы следующее:

Как видим, стоимость солнечного контроллера составляет малую часть от общей стоимости энергосистемы. Однако, технологии заряда очень сильно влияют как на эффективность использования солнечной энергии, так и на срок службы одной из самых дорогостоящих частей системы автономного электроснабжения – аккумуляторных батарей.

Контроллеры заряда отличаются по

1. алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения заряженного аккумулятора,
2. по способам регулирования тока (шунтовые и последовательные),
3. по возможности слежения за точкой максимальной мощности (СТММ) солнечного модуля.

Методы регулирования, применяемые в солнечных контроллерах

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до примерно 12,5-13 В снова подключается солнечная батарея и заряд возобновляется. При этом максимальный уровень заряженности АБ при этом составляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит сульфатация пластин и резкое сокращение срока службы АБ. Такие контроллеры уже серийно практически не выпускаются, и с основном с таким типом контроллеров можно встретиться у различных “самоделкиных”, которые или не имеют возможности купить современный контроллер, или пытаются “сэкономить” (экономии, в конечном счете, никакой не будет – см. про преимущества контроллеров с ШИМ и CTMM)

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда – по английски PWM (pulse-width modulation). ШИМ контроллеры обеспечивают 100% заряд аккумуляторов. Более подробно о контроллерах с ШИМ здесь…

Наиболее сложные контроллеры умеют следить за точкой максимальной мощности фотоэлектрических батарей. Такие контроллеры называются MPPT контроллерами (Maximum Power Point Tracking – Слежение за Точкой Максимальной Мощности). Причем MPPT контроллеры также используют ШИМ для регулирования тока заряда аккумуляторов.

ШИМ контроллеры также делятся на шунтовые и последовательные.

В шунтовых контроллерах солнечная батарея замыкается накоротко; таким образом, ток от солнечной батареи течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать ко входу контроллера другие источники энергии, кроме фотоэлектрических батарей.

В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки. Напряжение на источнике энергии поднимается до значения напряжения холостого хода.

Каждый тип регулирования имеет свои преимущества и недостатки.

Вычисление степени заряженности аккумуляторной батареи

Контроллеры также отличаются по алгоритму регулирования. Большинство контроллеров обеспечивает регулирование по напряжениям, или по степени заряженности аккумулятора (SOC – state of charge). SOC могут считать только продвинутые контроллеры. Многие недорогие контроллеры, которые отображают степень заряженности АБ в %, на самом деле не могут вычислять SOC и дают примерную цифру в зависимости от напряжения на АБ и, в лучшем случае, скорости его изменения.

Считается, что регулирование по SOC обеспечивает лучшие режимы работы аккумуляторов и продлевает срок их службы.

По-настоящему SOC могут вычислять следующие модели контроллеров при условии, что контроллер учитывает весь ток заряда и разряда аккумулятора (может потребоваться измерительный шунт на аккумуляторе):

• Steca серий PR и Tarom
• Prosolar SunStar MPPT (c дополнительным шунтом)
• Outback FlexMax (с дополнительным шунтом и системой контроля FlexNet DC)

Полный список статей  на нашем сайте:

1. про MPPT контроллеры
2. про ШИМ контроллеры
3. Часто задаваемые вопросы и ответы по солнечным контроллерам

Дополнительная информация также содержится в разделе “Основы возобновляемой энергетики”, подраздел Фотоэлектричество, а также в разделе “Библиотека“.

Настоятельно рекомендуем также ознакомиться с ответами на часто задаваемые вопросы по контроллерам заряда.

Эта статья прочитана 21038 раз(а)!

Продолжить чтение

Контроллер солнечной панели — схема подключения своими руками МРРТ, ШИМ

Для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи?

Аккумуляторы, которые используются в комплекте солнечных батарей для накопления заряда, имеют ряд собственных особенностей. Они нуждаются в создании определенных условий в процессе зарядки. Необходимо своевременно ограничить ток и напряжение, не допустить слишком сильного разряда и исключить перезарядку АКБ. Обеспечить эти условия может специальное устройство, наблюдающее за блоком батарей и своевременно прекращающее все процессы, когда они достигают критических значений.

Это устройство — контроллер солнечной батареи, обеспечивающий сохранность и долговечность аккумуляторов. Обойтись без этих приборов невозможно, так как бесконтрольный заряд или разрядка всегда заканчиваются выходом АКБ из строя.

Задачи, которые решают контроллеры заряда для солнечных батарей:

• выполнение диспетчерских функций, определение текущего режим работы и изменение его при возникновении соответствующих условий
• ограничение величины заряда, предотвращение излишнего поглощения электроэнергии
• наблюдение за расходованием и своевременный перевод батарей в режим зарядки

Есть контроллеры, совмещающие функции источника питания. К ним подключаются низковольтные потребители, например — осветительные приборы или иная нагрузка подобного типа. Такие системы работают в малом составе и не используются в качестве полноценного источника питания для бытовой или хозяйственной техники.

Применяемые на практике виды

Существует две разновидности контроллеров, применяемых в солнечных системах:

• PWM (в русскоязычных источниках их иногда именуют ШИМ — широтно-импульсная модуляция)
• MPPT (аббревиатура с английского Maximum Power Point Tracking — отслеживание максимальной границы мощности)

Контроллеры, созданные на базе ШИМ, считаются устаревшими. Некоторые модели уже сняли с производства, но в продаже еще много образцов таких приборов. Они вполне эффективны и работоспособны, но по функциональным возможностям уступают новым и более совершенным контроллерам MPPT.

Специалисты отмечают, что старые виды контроллеров больше подходят для частных солнечных батарей, рассчитанных на питание сравнительно небольшого количества потребителей. Новые образцы ориентированы на работу с большими количествами панелей, дающих значительное количество энергии.

Их недостатком считают:

• высокая цена, ограничивающая возможности массового покупателя
• сложность настройки, требующей участия опытного специалиста

Контроллеры типа MPPT широко рекламируют, но получить заметный выигрыш в производительности и эффективности можно только на больших и мощных солнечных комплексах.

Структурные схемы контроллеров

Разбираться в принципиальных схемах приборов могут не все пользователи. Но это и не обязательно, вполне достаточно понять принцип их работы на уровне блоков или узлов прибора. Рассмотрим структурные схемы двух разновидностей контроллеров:

Устройства PWM

На входе контроллера установлен стабилизатор и токоограничивающий резистор. Этим достигается защита от превышения входного сигнала и нарушения режима работы устройства. Допустимый уровень входного сигнала у каждого прибора свой, он указан в паспортных данных. Значение определяется спецификой контроллера, зависит от особенностей схемы и параметров прибора.

После этого ток проходит через блок из двух силовых транзисторов, где происходит преобразование значений напряжения и тока. Управление этими процессами производится через микросхему драйвера, при помощи чипа контроллера. Сам драйвер предназначен для коррекции режима работы транзисторов. Одна из основных задач — регулировка уровня мощности нагрузки, предотвращающая глубокий разряд аккумуляторов.

Помимо этих компонентов в состав схемы входит датчик температуры. Он обеспечивает поддержание заданного температурного режима работы прибора, ограничивая его мощность по необходимости. Перегрев весьма опасен для контроллера, поэтому датчик относят к основным узлам схемы.

Приборы MPPT

Контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи, созданный по схеме MPPT, представляет собой более сложное устройство, чем PWM. Увеличено количество узлов и деталей, поскольку более тщательное выполнение алгоритмов работы требует определенных ресурсов. Основная функция устройства заключается в определении максимальной мощности солнечных батарей в текущих условиях и соответствующей перенастройке их работы.

Компараторы производят сопоставление значений напряжения и тока, определяя максимально возможную выходную мощность. По умолчанию сканирование происходит 1 раз в 2 часа, но режим можно перенастроить на более частую проверку.

Производится определение точки максимальной мощности (ТММ), определяющей напряжение, при котором выходные показатели будут максимально высокими. Заряд АКБ происходит в 4 этапа:

• объемный. Это первый этап после ночного перерыва. Аккумуляторы активно накапливают энергию, используя всю энергию солнечных батарей
• повышающий. Начинается сразу по достижении максимального заряда аккумуляторов. Напряжение заряда снижается, чтобы исключить нагрев и выделение газов. Этот режим, как правило, длится 1-3 часа, после чего следует переход на следующую стадию зарядки
• плавающий. Этот этап необходим для поддержания заряда на максимальном уровне и недопущения перегрева или газоотделения, а также снижения количества накопленной энергии. Если нагрузка начинает требовать повышенной отдачи, контроллер переводит систему из плавающего режима в повышающий. Как только мощность на выходе упадет, будет вновь задействован плавающий режим
• выравнивание. Этап, при котором происходит выравнивание плотности электролита, восстановление состояния электродов, переработка сульфата свинца

Работа контроллеров MPPT зависит от окружающей температуры. В жару выработка энергии падает, при сильном охлаждении процессы в аккумуляторах замедляются, что грозит выходом их из строя. Встроенный датчик температуры постоянно контролирует состояние и дает команду на соответствующую корректировку режима работы.

Использование контроллеров MPPT рекомендовано при мощности системы от 200 В или при нестабильном производстве энергии. Постоянное определение максимальной эффективности улучшает работу комплекса и позволяет обходиться без установки дополнительных модулей.

Способы подключения контроллеров

Перед подключением необходимо убедиться, что напряжение солнечных панелей не превышает номинал контроллера. Если оно больше, надо сменить прибор на более мощный, способный работать с высокими показателями тока и напряжения.

Перед началом работ надо выделить для установки контроллера место с соответствующими условиями — сухое, чистое, отапливаемое. Не должно быть контакта с солнечными лучами, не допускается наличие поблизости механизмов, создающих вибрацию.

PWM

Порядок подключения контроллеров PWM состоит из следующих этапов:

• присоединение аккумуляторов к соответствующим клеммам прибора. Важно проследить за соблюдением полярности
• в точке подключения плюсового провода необходимо установить предохранитель
• к соответствующим контактам подключить провода от солнечных панелей, соблюдая полярность
• на выход нагрузки включить сигнальную лампу

Важно! Нарушать эту последовательность нельзя. Если сначала подключить солнечные модули, можно вывести контроллер солнечного заряда из строя, поскольку ему будет некуда отдавать полученное напряжение.

Кроме этого, не допускается присоединение на контакты, предназначенные для соединения с нагрузкой, инвертора. Его можно присоединять только к блоку АКБ.

MPPT

Принцип подключения этих контроллеров не отличается от вышеизложенного, но могут потребоваться некоторые дополнения. Например, на мощных системах необходимо использовать кабель, выдерживающий плотность проходящего тока не менее 4 ампер на квадратный миллиметр сечения.

Перед присоединением рекомендуется еще раз выполнить несложный расчет (разделить максимальное значение силы тока на 4 и прибавить около 10-15 % на запас прочности). Это позволит обеспечить штатную работу коммутации, исключить нагрев и опасность возникновения пожара.

Перед началом подключения надо вынуть предохранители из солнечных панелей и блока АКБ. После соединения контроллера с аккумуляторами и солнечными модулями производится подключение заземляющего контура и датчика температуры. Проверяют правильность всех соединений, после чего обратно устанавливают предохранители и включают систему.

Простейшие контроллеры типа Откл/Вкл (или On/Off)

Контроллеры такого типа работают только на запуск или остановку зарядки АКБ при падении или повышении заряда. Они не учитывают дополнительные условия работы, не определяют оптимальный режим, выполняя только функции триггера, настроенного на переключение при достижении минимального и максимального значений.

Такие контроллеры в настоящее время сняты с производства и давно не используются, хотя в некоторых системах их еще можно встретить. Единственным достоинством можно назвать простоту схемы, делающую работу прибора надежной и устойчивой. Подключение выполняется путем присоединения входных и выходных проводов к аккумуляторам и солнечным панелям, никакой дополнительной коммутации не имеется.

Что лучше выбрать?

Выбор типа контроллера производится исходя из мощности и производительности системы. Если они невелики, можно ограничиться установкой контроллера PWM. Это дешевле и проще.

Однако, если комплект выдает значительную мощность и обеспечивает питание чувствительных приборов потребления, лучшим решением станет использование контроллера MPPT. Он гораздо дороже, но способен настроить максимально эффективную работу комплекса оборудования. В любом случае, окончательный выбор обусловлен возможностями владельца и особенностями имеющегося солнечного комплекса.

Видео-инструкция по сборке своими руками

Цены и где купить?

Принципы работы контроллера заряда для солнечной батареи

Устанавливая солнечные панели, нужно знать принцип работы контроллера солнечной батареи. Фотоэлементы подсоединяют к аккумулятору через контроллер. Правильная схема работы контроллера солнечной батареи обеспечивает эффективный заряд накопителя. Ведь панели вырабатывают напряжение довольно малого номинала, и поэтому вначале накапливают энергию для дальнейшего преобразования. Далее постоянное напряжение трансформируется инвертором в переменное 220 В и используется для запитки обычных электроприборов.

Функции контроллеров

Аккумуляторы — капризны, при неправильной эксплуатации они теряют свою емкость или вовсе перестают работать. Это происходит по двум причинам:

• перезаряд
• недозаряд

Первая причина обусловлена тем, что напряжение заряда больше номинального напряжения аккумулятора. Если не отсоединить устройство в тот момент, когда оно зарядилось до номинального значения — происходит вскипание жидкости в его ячейках с дальнейшим испарением жидкого электролита. А это служит причиной потери емкости. Ячейки с электролитом могут утратить герметичность, вследствии высокого давления, образующегося при кипении жидкости. В таком случае девайс теряет свойство накапливать энергию.

Вторая причина заключается в том, что аккумуляторы не любят, когда их заряжают не полностью. И через несколько циклов заряда разряда могут потерять первоначальную емкость. В большинстве случаев это обратимый процесс, все зависит от изношенности батареи. Утрата емкости обусловлена так называемым «эффектом памяти». Особенно это явление актуально у свинцовых накопителей. Существуют экземпляры с электродами из других материалов, которым этот эффект практически не присущ. Но стоят они дороже. Свинцовые накопители хороши тем, что могут давать большие пиковые токи, что хорошо при питании двигателей и потребителей индуктивного и емкостного характера.

На практике аккумуляторы подключают к панелям последовательно с контроллером заряда. Это приспособление помогает функционировать батареям в оптимальном режиме независимо от всего и оберегает их от преждевременного износа. Эти модули следят за состоянием батареи и в зависимости от этого подают на клеммы определенные значения напряжения и тока. При дневном освещении модуль фотоэлементов генерирует определенную мощность. Ее значение указывают в инструкции, но следует помнить, что она была снята в режиме холостого хода. При подсоединении аккумулятора они уменьшатся, так как он имеет некоторое внутреннее сопротивление. Рекомендовано производить заряд током в 10 раз меньшим, чем мощность батареи. На практике этого сложно добиться так как сопротивление аккумулятора меняется при заряде. В разряженном состоянии оно наибольшее, в заряженном — наименьшее. Поэтому правильно регулировать зарядный ток динамически.

Типы схемотехники

Принцип работы контроллера зависит от его типа. Он может быть построен по двум основным схемотехникам, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы:

Первая подразумевает использование широтно импульсной модуляции, а ее аббревиатура является сокращением от Power Width Modulation. Чем больше заряжается батарея, тем больше скважность заряжающих импульсов тока. То есть зарядка происходит импульсами одинаковой амплитуды. Частота повторения импульсов тем выше, чем меньше напряжение на клеммах.

Второй тип совершеннее первого, и хотя и использует ШИМ, но намного разумнее. Дело в том, что сопротивление батареи в ходе заряда меняется, то есть нелинейно. Солнечная панель же выдает на холостом ходу стабильное значение мощности. При работе на батарею, напряжение, выдаваемое источником, — проседает. Ток также уменьшается. Рассогласование сопротивлений ведет к потерям мощности. MPPT контроллеры имеют постоянное внутреннее сопротивление для входящего тока. А это позволяет наиболее полно использовать мощность. Далее она попадает на преобразователь, отдающий такое напряжение и ток, которые в данный момент времени оптимальны. Встроенный преобразователь устанавливает на клеммах такой ток и напряжение, которые в данный момент эффективнее ее зарядят. В результате батарея не испытывает перегрузок и автоматически отключается после цикла зарядки.

Сравнение типов схемотехники

MPPT контроллеры совершеннее тем, что наиболее полно вытягивают из источника электроэнергии мощность. Их КПД выше, что заметно при наличии большого числа панелей. Но их схемотехника сложнее, а значит и дороже. Для многих маломощных электростанций вполне применимы и PWP-девайсы, а потери не так существенны. MPPT модули более “умные” и могут работать не только в режиме накопления, но и питания нагрузки.

Контроллеры для солнечных батарей. Работа и особенности

В системах электростанций, работающих на солнечных батареях, для подачи полученной энергии на аккумуляторную батарею используют всевозможные схемы подключения, которые выполнены на разных алгоритмах на основе технологии микропроцессорной электроники. На основе таких схем созданы устройства, которые называются контроллеры для солнечных батарей.

Принцип действия

Существует несколько методов передачи электроэнергии от солнечных элементов к аккумуляторной батареи:

• Без применения приборов коммутации и регулировки, напрямую.
• Через контроллеры для солнечных батарей

Первый способ обуславливает прохождение электрического тока от источника на аккумуляторы для повышения их напряжения. Сначала напряжение повысится до предельного определенного значения, которое зависит от типа и разновидности конструкции аккумуляторной батареи и температуры внешней обстановки. Далее превысит этот уровень.

В начальный период зарядка аккумуляторов идет в норме. Далее начинаются процессы, характеризующиеся отрицательными моментами: зарядный ток продолжает поступать, вызывает увеличение напряжения выше допустимой величины, наступает перезаряд, и как следствие, повышается температура электролита. Это приводит его к закипанию и выбросу водяного пара со значительной интенсивностью из отдельных элементов батареи. Такой процесс может продолжаться до момента высыхания банок. Понятно, что ресурс батареи аккумуляторов от этого явления не возрастает.

Чтобы ограничить ток заряда, пользуются специальными устройствами – контроллерами заряда, или делают это вручную. Последним способом практически никто не пользуется, так как это доставляет неудобство следить за величиной напряжения по приборам, делать переключения руками, требуется назначать для этого специального работника, чтобы он обслуживал контроллеры для солнечных батарей.

Контроллеры для солнечных батарей изготавливают различных модификаций по принципам и сложности метода ограничения напряжения:

• Простое отключение и включение. Контроллер переключает зарядное устройство к аккумулятору в зависимости от значения напряжения на клеммах.
• Преобразования широтно-импульсного вида.
• Контроль наибольшей мощности.

Это самый простой вид работы, однако он менее надежный. Основным недостатком метода является то, что при увеличении напряжения на клеммах батареи аккумуляторов до максимального значения, окончательного заряда не наступает. Заряд доходит до 90% от номинала. Аккумуляторы постоянно находятся в состоянии недозаряда. Это пагубно влияет на их срок службы.

Такие приборы производятся на основе микросхем. Они управляют силовым блоком для поддержания напряжения на входе в определенном интервале сигналами обратной связи.

Контроллеры с широтно-импульсным управлением имеют возможности:

• Измерять температуру электролита в батарее датчиком температуры выносного или встроенного типа.
• Образовывать компенсацию температуры напряжением заряда.
• Подстраиваться под свойства конкретного типа аккумуляторов с разными значениями по графику напряжения.

Чем больше функций встроено в контроллеры для солнечных батарей, тем их надежность и стоимость выше.

Эти устройства тоже могут работать по широтно-импульсному способу. Их точность высока, так как идет учет максимального значения мощности, отдаваемой солнечной батареей. Значение мощности вычисляется и сохраняется.

Для гелиобатарей с напряжением 12 вольт максимальная мощность находится на 17,5 вольтах. Простой контроллер выключит заряд аккумулятора уже при 14 В, а контроллер со специальной технологией позволяет применять запас солнечных батарей до 17,5 вольт.

Чем сильнее разрядилась батарея, тем больше потери энергии от солнечных элементов, контроллеры для солнечных батарей снижают эти потери. В результате, контроллеры, применяя преобразования широтно-импульсного вида, на всех зарядных циклах повышают отдачу энергии солнечной батареей. Процент экономии может достигать до 30%, в зависимости от различных факторов. Выходной ток аккумулятора при этом будет выше входного.

При осуществлении выбора типа контроллера нужно обращать внимание не только на принципы работы, но и на условия, предназначенные для его работы. Такими показателями устройств являются:

• Величина напряжения входа.
• Значение общей мощности солнечных элементов.
• Вид нагрузки.

На схему контроллера может идти напряжение от нескольких батарей, которые соединены по-разному. Для правильного функционирования устройства нужно, чтобы общая величина напряжения вместе с холостым ходом не была больше предела, указанного изготовителем в инструкции.

Назовем некоторые факторы, благодаря которым необходимо делать 20% запас напряжения:

• Нужно учесть фактор рекламного завышения данных контроллера.
• Процессы, происходящие в фотоэлементах, нестабильны, при чрезмерных солнечных вспышках света энергия, которая создает напряжение холостой работы батареи, может быть превышена.

Эта величина важна в работе контроллера, так как устройство должно иметь достаточную мощность, чтобы передавать ее аккумуляторным батареям, если мощности не будет хватать, то схема прибора выйдет из строя.

Для вычисления мощности значение выходного тока из контроллера умножают на напряжение, которое выработано солнечной батареей, не забывая про 20% резерв.

Контроллер должен использоваться по своему назначению. Не нужно применять его как обычный источник напряжения, подключать к нему разные устройства бытового назначения. Может быть, некоторые из них будут нормально работать, и не выведут контроллер из строя.

Другой вопрос, сколько времени это будет продолжаться. Устройство работает на принципе преобразований широтно-импульсного типа, применяет технологии микропроцессорного производства. Эти технологии учитывают нагрузку, заложенную в свойствах аккумуляторной батареи, а не разного рода потребителях, имеющих своеобразные свойства поведения при изменении нагрузки.

Чтобы изготовить такое устройство, достаточно иметь некоторые знания электротехники и электроники. Самодельное устройство будет уступать промышленному образцу по наличию функций и эффективности, но для простых сетей с небольшой мощностью, такой самодельный контроллер вполне подойдет.

Самодельный контроллер должен иметь следующие параметры:

• 1,2 P ≤ I × U. В данном выражении применяются обозначения общей мощности источников (Р), тока выхода контроллера (I), напряжения при разряженном аккумуляторе (U).
• Наибольшее напряжение входа контроллера должно соответствовать общему напряжению аккумуляторов на холостом ходу без нагрузки.

Простая схема модуля самодельного контроллера:

Контроллеры для солнечных батарей, собранные самостоятельно, имеют свойства:

• Напряжение заряда – 13,8 вольт, меняется от номинального тока.
• Отключающее напряжение – 11 вольт, может настраиваться.
• Включающее напряжение – 12,5 вольта.
• Снижение напряжения на ключах – 20 милливольт при токе 0,5 А.

Контроллеры для солнечных батарей входят в состав любых гелиосистем, а также систем на солнечных батареях и ветряных генераторах. Они дают возможность создания нормального режима зарядки батарей аккумуляторов, увеличивают эффективность и снижают износ, могут собираться собственными силами.

Для примера будем рассматривать источник аварийного освещения или охранной сигнализации, работающей в круглосуточном режиме.

Применение энергии солнечной батареи позволяет сократить расход электрической энергии от питающей центральной сети, а также защитить электроустройства от возможности веерного отключения питания.

В темное время, когда нет солнечного света, система переключается на сетевое питание 220 вольт. Запасным источником стала аккумуляторная батарея на 12 вольт. Эта система функционирует в любую погоду.

Схема простейшего контроллера

Фоторезистор осуществляет управление транзисторами Т1 и Т2.

Днем, когда есть солнечный свет, транзисторы закрываются. Напряжение 12 вольт подается на батарею аккумуляторов от панели через диод D2. Он не дает разряжаться аккумулятору через панель. При достаточном освещении панель выдает ток мощностью 15 ватт, 1 ампер.

Когда аккумуляторы получат полный заряд до 11,6 вольта, то стабилитрон открывается и включается красный светодиод (LED Red). При снижении напряжения на контактах аккумулятора до 11 вольт, красный светодиод отключается. Это обозначает, что батарея аккумуляторов требует зарядки. Резисторы R1 и R3 осуществляют ограничение тока светодиода и стабилитрона.

Ночью, или в темное время, когда нет света солнца, сопротивление фотоэлемента снижается, подключаются транзисторы Т1 и Т2. Аккумуляторная батарея получает заряд от блока питания. Ток заряда от линии питания 220 вольт через трансформатор, выпрямитель, резистор и транзисторы поступает на аккумуляторную батарею. Емкость С2 сглаживает пульсации напряжения сети.

Предел светового потока, при котором включается фотодатчик, настраивают переменным резистором.

Похожие темы:

Этапы подключения системы солнечной энергии

• • Подключить аккумулятор
  • Подключите нагрузку
  • Подключите фотоэлектрическую матрицу
  • Проверить подключение
  • Проверьте мощность

Шаг 1: Подключите аккумулятор

Шаг 2: Подключите нагрузку

Шаг 3: Подключите фотоэлектрическую матрицу

Шаг 4: Проверьте соединение

Шаг 5: Подтвердите включение

Вывод

это простые шаги для подключения всей солнечной энергетической системы. В целом, есть 5 шагов для подключения солнечной энергетической системы.

Подключить солнечную батарею

Всегда подключайте солнечную батарею в первую очередь при подключении солнечной энергосистемы.

Подключите нагрузку

подключить нагрузку к порту нагрузки контроллера заряда солнечной батареи

Подключите солнечную батарею

подключить солнечную батарею после подключения батареи

Подключите инвертор к солнечной батарее

инвертор разрешено подключать только к солнечной батарее.

Типы контроллеров заряда солнечных батарей, рабочие функции и приложения

Контроллер заряда солнечной батареи — это, по сути, контроллер напряжения или тока, предназначенный для зарядки аккумулятора и предотвращения перезарядки электрических элементов.Он направляет напряжение и ток, исходящие от солнечных панелей, к электрическому элементу. Как правило, платы / панели на 12 В выходят примерно на 16–20 В, поэтому, если нет регулирования, электрические элементы будут повреждены из-за перезарядки. Как правило, для полной зарядки электрических накопителей требуется от 14 до 14,5 В. Контроллеры солнечного заряда доступны во всех характеристиках, стоимости и размерах. Диапазон контроллеров заряда от 4,5А до 60-80А.

Типы контроллеров солнечного зарядного устройства:

Существует три различных типа контроллеров заряда солнечных батарей:

1. Простое одно- или двухступенчатое управление
2. ШИМ (широтно-импульсная модуляция)
3. Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)

Простые 1 или 2 элемента управления: Имеет шунтирующие транзисторы для одно- или двухступенчатого регулирования напряжения.Этот контроллер просто закорачивает солнечную панель при достижении определенного напряжения. Их главным подлинным топливом для поддержания такой пресловутой репутации является их непоколебимое качество — у них так мало сегментов, что ломать очень мало.

PWM (широтно-импульсная модуляция): Это контроллер заряда традиционного типа, например, сибирской язвы, Blue Sky и т. Д. По сути, сейчас это отраслевой стандарт.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT): Контроллер заряда солнечной батареи MPPT — яркая звезда современных солнечных систем.Эти контроллеры действительно определяют лучшее рабочее напряжение и силу тока для солнечной панели и сопоставляют их с батареей электрических элементов. Результатом является на 10-30% больше энергии от вашего солнечного кластера по сравнению с контроллером PWM. Обычно это стоит спекуляции для любых солнечных электрических систем мощностью более 200 Вт.

Характеристики контроллера заряда солнечной батареи:

• Защищает аккумулятор (12 В) от перезарядки
• Снижает потребность в обслуживании системы и увеличивает срок службы батареи
• Индикация автоматической зарядки
• Надежность высокая
• От 10 до 40 ампер зарядного тока
• Контролирует обратный ток

Функция контроллера заряда солнечной батареи:

Самый важный контроллер заряда в основном контролирует напряжение устройства и размыкает цепь, останавливая зарядку, когда напряжение батареи поднимается до определенного уровня.В большем количестве контроллеров заряда использовалось механическое реле для размыкания или замыкания цепи, остановки или начала подачи питания к устройствам накопления электроэнергии.

Как правило, в солнечных энергосистемах используются батареи 12 В. Солнечные панели могут передавать гораздо большее напряжение, чем требуется для зарядки аккумулятора. Напряжение заряда может поддерживаться на оптимальном уровне, в то время как время, необходимое для полной зарядки устройств хранения электроэнергии, уменьшается. Это позволяет солнечным системам работать оптимально постоянно.Подавая более высокое напряжение в проводах от солнечных панелей к контроллеру заряда, рассеиваемая мощность в проводах существенно уменьшается.

Контроллеры заряда солнечной энергии также могут управлять обратным потоком энергии. Контроллеры заряда могут различать, когда от солнечных панелей нет энергии, и размыкать цепь, отделяющую солнечные панели от аккумуляторных устройств и останавливающую обратный ток.

Приложения:

В последние дни производство электроэнергии из солнечного света пользуется большей популярностью, чем другие альтернативные источники, а фотоэлектрические панели абсолютно не загрязняют окружающую среду и не требуют значительного обслуживания.Ниже приведены некоторые примеры использования солнечной энергии.

• Уличные фонари используют фотоэлектрические элементы для преобразования солнечного света в электрический заряд постоянного тока. Эта система использует солнечный контроллер заряда для хранения постоянного тока в батареях и использует его во многих областях.
В домашних системах
• используется фотоэлектрический модуль для домашних нужд.
• Гибридная солнечная система использует несколько источников энергии для обеспечения постоянного резервного питания других источников.

Пример солнечного контроллера заряда

В этом примере из приведенного ниже примера для зарядки аккумулятора используется солнечная панель.Набор операционных усилителей используется для непрерывного контроля напряжения панели и тока нагрузки. Если аккумулятор полностью заряжен, об этом будет сигнализировать зеленый светодиод. Для индикации недозаряда, перегрузки и глубокого разряда используется набор светодиодов. Полевой МОП-транзистор используется в качестве силового полупроводникового переключателя контроллером заряда солнечной батареи, чтобы обеспечить отключение разгрузки в условиях низкого уровня или перегрузки. Когда батарея полностью заряжается, солнечная энергия переходит через транзистор к фиктивной нагрузке.Это защитит аккумулятор от перезарядки.

Этот блок выполняет 4 основные функции:

• Заряжает аккумулятор.
• Указывает, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Контролирует напряжение батареи и, когда оно становится минимальным, отключает подачу питания на выключатель нагрузки, чтобы отключить соединение нагрузки.
• В случае перегрузки выключатель нагрузки находится в выключенном состоянии, обеспечивая отключение нагрузки от аккумуляторной батареи.

Солнечная панель — это совокупность солнечных элементов.Солнечная панель преобразует солнечную энергию в электрическую. В солнечной панели используется омический материал для соединений, а также для внешних клемм. Таким образом, электроны, созданные в материале n-типа, проходят через электрод к проводу, соединенному с батареей. Через батарею электроны достигают материала p-типа. Здесь электроны соединяются с дырками. Когда солнечная панель подключена к батарее, она ведет себя как другая батарея, и обе системы включены последовательно, как две батареи, подключенные последовательно.Солнечная панель полностью состоит из четырех этапов процесса: перегрузка, заряд, низкий заряд батареи и глубокая разрядка. Выход из солнечной панели подключается к переключателю, а оттуда выход подается на батарею. И настройка оттуда переходит к переключателю нагрузки и, наконец, к выходной нагрузке. Эта система состоит из 4 различных частей: индикация и обнаружение перенапряжения, обнаружение избыточного заряда, индикация избыточного заряда, индикация низкого заряда батареи и обнаружение. В случае перезарядки мощность от солнечной панели пропускается через диод на переключатель MOSFET.В случае низкого заряда питание переключателя MOSFET отключается, чтобы перевести его в выключенное состояние и, таким образом, отключить питание нагрузки.

Солнечная энергия — самый чистый и доступный возобновляемый источник энергии. Современные технологии могут использовать эту энергию для различных целей, в том числе для производства электроэнергии, освещения и нагрева воды для бытовых, коммерческих или промышленных применений.

Фото:

Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи для вашей фотоэлектрической системы

Дуглас Граббс, инженер по приложениям, Morningstar Corporation

В своих основных формах солнечные фотоэлектрические системы — это очень простая задача.Подключите солнечную панель к нагрузке постоянного тока, и она будет работать, пока не сядет солнце. Подключите солнечные панели к инвертору, подключенному к сети, и, пока светит солнце, энергия будет подаваться в сеть. Все довольно просто — пока солнце не перестанет светить.

Там, где это начинает усложняться, это с накоплением энергии, используемым, когда солнце не светит или когда сеть не работает. Для хранения электроэнергии для дальнейшей полезной работы требуются батареи, подключенные к солнечной фотоэлектрической системе. После добавления аккумулятора контроллер заряда становится одним из наиболее важных компонентов системы.

Всем, кто отключается от сети или желает использовать гибридную систему, которая может продавать вырабатываемую солнечными батареями электроэнергию в течение дня и хранить эту энергию для использования ночью, во время отключения электричества или в часы пик, будет нуждаться в контроллере заряда солнечной батареи.

Контроллер заряда ProStar PWM от Morningstar

Что делает контроллер солнечного заряда

Думайте о солнечном контроллере заряда как о регуляторе. Он подает питание от фотоэлектрической батареи на нагрузку системы и аккумуляторную батарею.Когда аккумуляторная батарея почти заполнена, контроллер будет снижать зарядный ток, чтобы поддерживать напряжение, необходимое для полной зарядки аккумулятора, и поддерживать его на высоком уровне. Имея возможность регулировать напряжение, солнечный контроллер защищает аккумулятор. Ключевое слово — «защищает». Батареи могут быть самой дорогой частью системы, и контроллер солнечного заряда защищает их как от перезаряда, так и от недозаряда.

Вторая роль может быть более сложной для понимания, но работа аккумуляторов в «частичном состоянии заряда» может значительно сократить их срок службы.Длительные периоды частичного заряда приводят к сульфатированию пластин свинцово-кислотных аккумуляторов и значительному сокращению срока службы, а химический состав литиевых аккумуляторов в равной степени уязвим для хронической недозарядки. Фактически, разряд батарей может быстро их убить. Поэтому контроль нагрузки для подключенных электрических нагрузок постоянного тока очень важен. Переключатель низкого напряжения (LVD), включенный в контроллер заряда, защищает батареи от чрезмерной разрядки.

Чрезмерная зарядка всех типов аккумуляторов может нанести непоправимый ущерб.Избыточная зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов может вызвать чрезмерное выделение газа, которое может фактически «вскипятить» воду, повредив пластины аккумулятора, обнажив их. В худшем случае перегрев и высокое давление могут стать причиной взрыва при выпуске.

Обычно контроллеры заряда меньшего размера включают в себя схему управления нагрузкой. На более крупных контроллерах, таких как Morningstar TriStar, отдельные переключатели и реле управления нагрузкой также могут использоваться для управления нагрузкой постоянного тока до 45 или 60 ампер. Наряду с контроллером заряда драйвер реле также обычно используется для включения и выключения реле для управления нагрузкой.Драйвер реле включает четыре отдельных канала для определения приоритета более критических нагрузок, чтобы они работали дольше, чем менее критические нагрузки. Это также полезно для автоматического управления запуском генератора и уведомления о тревоге.

Более совершенные контроллеры заряда солнечной батареи также могут контролировать температуру и регулировать зарядку аккумулятора для соответствующей оптимизации заряда. Это называется температурной компенсацией, при которой происходит зарядка более высокого напряжения при низких температурах и более низкого напряжения при высоких температурах.

Многие контроллеры заряда солнечных батарей включают локальный и удаленный мониторинг данных.Morningstar предлагает варианты последовательной связи, поэтому контроллеры можно контролировать локально или удаленно с помощью совместимого коммуникационного оборудования. Кроме того, возможна связь через Ethernet для локального мониторинга в локальной сети или удаленно через Интернет.

По этим и другим причинам солнечный контроллер можно рассматривать как сердце и мозг системы. Он обеспечивает долговременную работоспособность батареи при любых условиях эксплуатации, а также обеспечивает функции контроля критической нагрузки и мониторинга системы.

Два основных типа контроллера заряда

Хотя контроллеры заряда имеют широкий диапазон цен, номинальных мощностей и функций, все они попадают в одну из двух основных категорий: широтно-импульсная модуляция (PWM) и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT).

PWM относительно просты, в них используется переключатель между фотоэлектрической решеткой и батареей. Переключатель может быстро открываться и закрываться, таким образом, имея возможность пульсировать или «дросселировать» электричество, поступающее от солнечной панели, чтобы уменьшить ток заряда по мере того, как батареи становятся полностью заряженными.Поскольку контроллеры ШИМ работают только с переключателем, напряжение массива во время работы равно напряжению батареи. Это означает, что вам необходимо использовать солнечные панели номинального напряжения с ШИМ-контроллером (панели с 36 ячейками для номинала 12 В и панели с 72 ячейками для номинала 24 В).

Даже при номинальном напряжении, ШИМ-контроллер будет работать ниже максимального напряжения питания (Vmp). Когда на улице холодно или когда напряжение батареи падает, ШИМ-контроллер будет работать значительно ниже Vmp и максимальной мощности (Pmp) солнечной батареи.Чтобы в полной мере использовать максимальную выходную мощность фотоэлектрического массива, вам понадобится контроллер MPPT.

MPPT сравнительно сложнее. Они могут регулировать (или отслеживать) входное напряжение и ток фотоэлектрической батареи, чтобы найти оптимальное рабочее напряжение, которое будет генерировать наибольшую мощность в данный момент. Ниже приведены графики зависимости тока от напряжения (IV) и тока от мощности (IP) для фотоэлектрической батареи с номинальным напряжением. Постоянно отслеживая и работая на Vmp, контроллер MPPT сможет генерировать больше энергии, чем контроллер PWM во время массовой зарядки.

MPPT также могут использоваться с фотоэлектрическими массивами с более высоким напряжением, превышающим номинальное напряжение. Это позволяет использовать различные солнечные фотоэлектрические панели, которые могут стоить меньше или быть более оптимальными по размеру. Например, 60-ячеечные модули стоят меньше, чем 36-ячеечные, и имеют более удобный размер для установки, чем более крупные 72-ячеечные модули. Массивы с более высоким напряжением также позволяют использовать меньшее количество параллельных цепочек, что приводит к меньшему количеству предохранителей блока сумматора, меньшему току массива и меньшему падению напряжения, поэтому можно использовать меньшие провода, а это означает, что контроллеры MPPT могут сэкономить деньги за счет сокращения дорогостоящей медной проводки, особенно для более длинных проводов массива. бежит.

Обратите внимание: хотя технология MPPT дороже, она не обязательно лучше. Для системы правильного размера контроллеры MPPT и PWM отлично справятся с поддержанием заряда батарей. Выбор PWM или MPPT действительно зависит от приложения и местоположения.

Контроллер заряда TriStar MPPT от Morningstar

Если нет длинных проводов и используются солнечные модули с номинальным напряжением, ШИМ-контроллер часто является лучшим выбором. То же самое верно и для мест, где также может быть много постоянного и надежного солнечного света — в пустынях или тропиках.В этих местах контроллеры PWM являются правильным инструментом для работы, поскольку некоторая часть потраченной впустую солнечной электроэнергии не является критичной. Любое преимущество использования контроллера MPPT может быть минимальным, поскольку напряжение массива ниже в теплых условиях. Еще одно соображение — размер системы. Контроллеры PWM часто используются в небольших, чувствительных к стоимости системах, где дополнительные затраты на MPPT не окупаются.

В местах с переменным солнечным светом, колеблющимися температурами и затенением, в северных или южных широтах со снегопадом зимой MPPT намного более желателен, поскольку он может максимизировать производительность в сложных условиях.Все сводится к правильному инструменту для работы.

На что обратить внимание в контроллере заряда

Важно правильно выбрать контроллер заряда с точки зрения размера и характеристик. Для удаленных систем очень важны надежность и производительность. Более дешевые солнечные контроллеры часто не самые надежные и могут не соответствовать жизненно важным требованиям к зарядке. Низкая производительность или надежность могут в конечном итоге привести к тому, что стоимость контроллера солнечной батареи во много раз превысит стоимость замены батарейного блока, посещения объекта и потери рабочего времени.

Контроллеры заряда солнечных батарей должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать удары, поскольку они справляются с большим количеством тепла и должны управлять им должным образом. Преимущество небольших контроллеров заряда в том, что они безвентиляторные — они избавляются от тепла за счет простого пассивного охлаждения. Исключая вентилятор, они получают три преимущества:

1. Более высокая надежность — вентиляторы имеют движущиеся части, обычно это единственный компонент с движущимися частями на контроллере заряда. Устраните вентилятор, и вы устраните одну из наиболее частых точек отказа.
2. Более длительный срок службы — вентиляторы втягивают грязь, пыль и даже насекомых, которые могут забить внутренние части контроллера заряда и сократить срок его службы.
3. Повышенная эффективность — Вентиляторы требуют электричества для работы, и это электричество поступает от солнечной энергии, протекающей от панелей. Вентиляторы — это «паразитная нагрузка» в системе, отводящая и потребляющая мощность, которую можно было бы использовать в другом месте.

Некоторые более крупные контроллеры (включая все контроллеры Morningstar) также используют пассивное охлаждение без вентиляторов, включая очень передовую термомеханическую конструкцию и программное обеспечение.Они предпочтительны в удаленных критически важных установках, где обслуживание нечасто, а замена затруднительна.

Контроллеры заряда меньшего размера часто имеют только предустановленные настройки заряда. Если эти предустановки не обеспечивают достаточного удовлетворения требований к зарядке аккумулятора, можно выбрать контроллер с дополнительными параметрами настроек. Пользовательские настройки могут быть простыми корректировками заданных значений напряжения, конкретных приложений или условий. Например, система, которая не имеет большого количества циклов, может быть настроена с уменьшенным суточным временем поглощения, которое представляет собой количество времени до того, как батарея перейдет в плавучее состояние.

Select Morningstar также имеют индивидуальные параметры настройки для ежедневного управления включением / выключением освещения. Этот тип управления автоматически регулирует включение / выключение освещения независимо от времени года, поэтому свет будет включаться, когда темнеет вечером, и / или утром, прежде чем станет светло.

Каким бы ни было ваше приложение, местоположение или бюджет, наиболее важным шагом в управлении инвестициями в систему хранения данных Solar + является время и забота о выборе подходящего контроллера заряда.За последнюю четверть века компания Morningstar продала более 4 миллионов контроллеров заряда в 100 странах, и пока ни один клиент не сказал нам, что хотел бы сэкономить на этом критически важном компоненте системы.

Дуглас Граббс (Douglas Grubbs) — инженер по приложениям в Morningstar Corporation, который предоставляет приложения для продуктов и техническую поддержку продаж, а также обеспечивает соответствие техническим и электрическим нормам. Он имеет более чем 11-летний опыт работы в фотоэлектрической индустрии. До прихода в Morningstar Дуглас разрабатывал сетевые солнечные фотоэлектрические системы для интеграторов на северо-востоке, а также отвечал за исследования и разработки солнечных фотоэлектрических систем в муниципальном колледже округа Бакс, преподавая курсы начального уровня.Его прошлый опыт включает почти десять лет работы в Федеральной комиссии по связи (FCC) в качестве инженера-электронщика. Дуглас имеет степень бакалавра естественных наук Университета Мэриленда и ранее был сертифицированным специалистом по установке солнечных панелей, сертифицированным NABCEP.

Заявление об ограничении ответственности: Мы не можем предоставить консультации по конкретным потребностям вашего проекта. Свяжитесь с производителями контроллеров заряда для получения дополнительной информации или помогите друг другу в разделе комментариев ниже.

Charge Controller — обзор

9.3.1 Системы зарядки аккумуляторов

Эти системы основаны на контроллере заряда. Контроллер заряда батареи (BCC) регулирует поток электроэнергии от фотоэлектрического генератора к батарее. Его функция состоит в том, чтобы регулировать напряжение и ток от фотоэлектрической батареи, чтобы предотвратить перезарядку, а также переразряд батареи.

Существует четыре основных типа контроллеров заряда, разделенных на категории по методу, используемому для регулирования заряда от солнечных модулей к батареям: контроллеры заряда шунтового типа; контроллеры заряда серийного типа; контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией и контроллеры заряда MPPT.

Контроллер заряда шунта был первым типом разработанного зарядного устройства и является самым простым из имеющихся на рынке сегодня. Солнечная панель закорочена, чтобы предотвратить дальнейший поток энергии, когда батарея полностью заряжена. В целом, контроллеры заряда шунтового типа дешевы и надежны, с простой конструкцией, подходящей для небольших автономных фотоэлектрических систем. Контроллеры заряда серии

очень похожи на контроллеры заряда шунтового типа, но вместо короткого замыкания выхода солнечной панели они размыкают цепь, прерывая путь к батареям.Для отключения цепи этот тип контроллера использует реле или твердотельный переключатель. После того, как аккумуляторы достигают установленного значения напряжения, солнечный модуль отключается от аккумуляторов. Когда уровень заряда батареи уменьшается, переключатель сбрасывается, и панель снова подключается к батареям.

Контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией обеспечивают переменный зарядный ток, задаваемый переменной выходной мощностью солнечной панели или SOC батареи, переключая последовательный элемент с высокой частотой в течение переменных периодов.

Контроллеры MPPT представляют собой преобразователи постоянного тока в постоянный, обеспечивающие согласованный интерфейс между фотоэлектрическим генератором и батареей. Основная функция контроллера MPPT — регулировать мощность фотоэлектрического генератора для передачи максимальной энергии батареям. Это обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне рабочих точек.

Что касается их электрических характеристик, необходимо учитывать четыре важных параметра: номинальное напряжение батареи, количество входов MPPT, входное напряжение и теневыносливость MPPT.Обзор текущих контроллеров заряда MPPT на рынке с учетом этих параметров показан в Таблице 9.2.

Таблица 9.2. Некоторые важные параметры, относящиеся к контроллерам заряда MPPT

Что касается номинального напряжения батареи, обнаружены два диапазона: первый с 12, 24 или 48 В _DC (низкое напряжение) и другой с 120, 240 и 480 В _DC (высокое напряжение ).Входное напряжение связано с максимальным напряжением холостого хода фотоэлектрической батареи, которое может быть подключено к оборудованию. Итак, можно выделить два диапазона: низкое напряжение и высокое напряжение (600 В, _{, DC} ), также называемые HVI-MPPT. Преимущество использования высоковольтного контроллера заряда заключается в возможности иметь одну длинную последовательную цепочку солнечных панелей, соединенных вместе, или меньшее количество цепочек в системе. Это уменьшает количество кабелей, уменьшает размер проводов и проблемы, связанные с падением напряжения, а также уменьшает количество автоматических выключателей в системе для упрощения электромонтажа и более быстрой установки.

Еще одним важным параметром является возможность получения MPPT в затемненных условиях массива PV. Однако на практике эта тема ориентирована на отечественные приложения.

Кроме того, эти продукты часто имеют до четырех стадий загрузки: насыпную, абсорбционную, плавающую и дополнительное выравнивание; они часто включают температурную компенсацию на контроллере или на батарее при использовании дополнительного дистанционного датчика температуры вместе с защитой от обратной полярности, короткого замыкания, перегрузки по току, молнии и переходных скачков, высокой температуры и обратного тока в ночное время.

В настоящее время контроллеры заряда предоставляют несколько вариантов связи. Они могут использовать собственный протокол и / или непатентованный открытый стандарт, такой как протоколы Modbus и Modbus TCP / IP для сетей RS-232, EIA-485 и Ethernet. Кроме того, HTTP, SMTP и SNMP часто поддерживаются для поддержки веб-страниц, электронной почты и сетевых сообщений.

Объяснение контроллеров заряда солнечных батарей MPPT — Обзоры экологически чистой энергии

— Определение размера батареи —

Общая нагрузка в Ач или Втч используется для определения размера батареи. Свинцово-кислотные батареи имеют размер в Ач, а литиевые батареи — в Втч или Ач. Допустимая суточная глубина разряда (DOD) сильно различается для свинцово-кислотных и литиевых батарей, см. Более подробную информацию о свинцово-кислотных и литиевых батареях. В среднем свинцово-кислотные батареи не должны разряжаться ниже 70% SoC (State of Charge) ежедневно, в то время как литиевые (LFP) могут разряжаться до 20% SoC ежедневно. Примечание. Свинцово-кислотные (AGM или GEL) батареи могут быть сильно разряжены, но при регулярном использовании это значительно сократит срок службы батареи.

Например: если у вас ежедневная нагрузка 30 Ач, вам понадобится свинцово-кислотная батарея на 100 Ач или литиевая батарея на 40 Ач. Однако, учитывая плохую погоду, вам обычно требуется как минимум 2 дня автономной работы — это соответствует свинцово-кислотной батарее на 200 Ач или литиевой батарее на 80 Ач. В зависимости от вашего приложения, местоположения и времени года вам может потребоваться 3 или 4 дня автономной работы.

— Размер солнечной батареи —

Размер солнечной батареи (Вт) должен быть достаточно большим, чтобы полностью зарядить аккумулятор в обычный солнечный день в вашем регионе.Это непросто, поскольку необходимо учитывать множество переменных, включая ориентацию панели, время года и проблемы с затенением. На самом деле это довольно сложно, но для упрощения мы можем примерно вычислить, сколько ватт требуется для производства 20% емкости аккумулятора в усилителе . Некоторые производители также допускают увеличение размеров солнечной батареи, чтобы помочь преодолеть некоторые потери — см. Более подробную информацию ниже.

Подбор солнечной энергии Пример: Исходя из правила 20%, для аккумулятора 12 В, 200 Ач потребуется до 40 ампер заряда.Если мы используем обычную солнечную панель мощностью 250 Вт, мы можем выполнить базовое преобразование напряжения и тока — батарея 250 Вт / 12 В = 20,8 А. Таким образом, нам понадобятся как минимум 2 панели по 250 Вт, чтобы приблизиться к заряду до 40 Ампер. Помните, что есть несколько факторов потерь, которые необходимо учитывать, поэтому небольшой завышение размера солнечной батареи является обычной практикой.

— Размер контроллера заряда солнечной батареи (A) —

Размер контроллера заряда MPPT должен примерно соответствовать размеру солнечной батареи. Простой способ решить это — использовать формулу мощности:

Мощность (Вт) = Напряжение x Ток или (P = V * I)

Если мы знаем общую солнечную мощность в ваттах (Вт) и напряжение батареи ( В), чтобы вычислить максимальный ток в амперах, мы перегруппируем его, чтобы вычислить ток (I) — поэтому мы используем переставленную формулу:

Ток (A) = мощность (Вт) / напряжение или (I = P / V)

Например: если у нас есть 2 солнечные панели по 200 Вт и аккумулятор на 12 В, то максимальный ток = 400 Вт / 12 В = 33 Ампер.В этом примере мы могли бы использовать контроллер заряда MPPT на 30 А или 35 А.

Amazon.com: Y&H 80A Контроллер заряда от солнечной батареи 12 В 24 В ЖК-дисплей Выход USB Контроллер солнечной панели Защита от нескольких цепей Регулятор разряда солнечного зарядного устройства для системы освещения, с функцией активации темноты: Патио, лужайка и сад

Это новый интеллектуальный контроллер заряда от солнечных батарей 80a, контроллер имеет эффективную систему зарядки и может обрабатывать мощность до 1920 Вт. Этот контроллер оснащен микропроцессором промышленного уровня STM 8 для управления процессом зарядки и разрядки.И он имеет идеальное и надежное управление периодом заряда и разряда батареи. Схема зарядки характеризуется высокой эффективностью и низким потреблением за счет управления полевым МОП-транзистором сверхнизкого внутреннего сопротивления с помощью ШИМ. Этот контроллер имеет несколько режимов управления нагрузкой и может быть адаптирован к различным отраслям промышленности. Корпус этого контроллера изготовлен из высококачественного материала ABS, который отличается особой прочностью. Выходной порт USB также оснащен этим контроллером для зарядки электрических устройств.

Контроллер заряда от солнечной батареи PWM 80A 12 В / 24 В для системы освещения

Совместимость с панелью солнечных батарей 1920 Вт (24 В) с функцией активации темноты
Совместимость с панелью солнечных батарей MAX 1920 Вт Автоматический переключатель 12 В / 24 В
Настраиваемый рабочий режим нагрузки
Один ключ Включение / выключение нагрузки
One Key Factory Setting Restore
5V 500mA Выход USB-порта

Спецификация продукта:

Режим управления зарядкой: PWM
Номинальный ток: 80A
Номинальное напряжение: 12V / 24V Автоматическая идентификация
Максимальная входная мощность: 960 Вт (12 В), 1920 Вт (24 В)
Площадь установочного кабеля: 3 # AWG (25 мм2)
Максимальное напряжение солнечной панели: 48 В
Напряжение холостого хода: 13.8 В / 27,6 В
Отключение по низкому напряжению: 10,7 В / 21,4 В
Повторное подключение по низкому напряжению: 12,5 В / 25 В
Отсутствие потери нагрузки: падение напряжения в контуре: Температурная компенсация: -4 мВ / элемент / ° C
Рабочая температура: -10 ℃ ~ 60 ℃
Температура хранения: -30 ℃ ~ 70 ℃
Требования к влажности: ≤90 ％
Размеры: 128 мм × 188 мм × 61 мм
Расстояние между монтажными отверстиями: 98 мм × 178 мм —Φ5
Вес нетто: 720 г

Список пакетов:

1 контроллер зарядки от солнечных батарей 80A
1 датчик температуры
1 руководство пользователя

Аккумулятор глубокого цикла

Заряд Контроллеры — это штуковина, которая проходит между солнечной батареей и батареями и рассчитана на системы, которые они защищают, с помощью тока массива короткого замыкания и мощности, согласованной с напряжением батареи.Наиболее распространены 12, 24 и 48 вольт. Из-за низких температур и «края эффект облака », спорадически повышенные уровни тока не являются редкостью. По этим и другим причинам сила тока контроллера должна быть увеличена минимум на двадцать пять процентов от пикового значения солнечной батареи. текущие округлены в большую сторону. Вы также можете использовать калькулятор строки производителя, чтобы правильно выбрать контроллер заряда для вашей аккумуляторной системы с учетом вашего почтового индекса.

Контроллер заряда какого размера мне нужен?

Возьмите количество панелей x Вт, чтобы получить общую мощность солнечной батареи.Затем вы делите его на напряжение вашей аккумуляторной батареи, чтобы получить ток, добавляете 25%, чтобы учесть низкие температуры, и, как всегда, округляете. Пример: 2 солнечные панели мощностью 140 Вт последовательно = 280 Вт / 12 В постоянного тока + 25% = 29,18 ампер. В этом примере вы должны выбрать зарядное устройство на 30 А, 12 В постоянного тока. Другой пример: 4 — солнечные панели мощностью 250 Вт = 1000 Вт / блок батарей 24 В = 41,7 ампер + 25% = 52,09 с округлением в большую сторону = контроллер на 60 ампер. Примечание; Контроллеры солнечного заряда рассчитываются и рассчитываются по солнечной панели ток массива и напряжение системы.Эти примеры представляют собой простые вычисления для небольших систем. Если у вас есть более крупная система с несколькими струнами, которую вы рассматриваете, вам следует взглянуть на наши Страница Off-Grid Living для некоторых предварительно сконфигурированных систем, которые включают контроллер заряда подходящего размера, или проконсультируйтесь с калькулятором строки производителя контроллеров заряда.

Контроллеры заряда от солнечных батарей MidNite

Midnite Solar — это американский производитель, который производит широкий спектр продуктов на основе альтернативных источников энергии, которые в основном используются в автономных аккумуляторных приложениях.Классическая серия MidNite максимальной мощности Контроллеры заряда Point Tracking (MPPT) — это самые мощные, полнофункциональные контроллеры на рынке, а также единственные контроллеры из списка ETL, предназначенные для работать с солнечными, ветровыми и микрогидроэлектрическими системами.

Типичная солнечная цепочка для систем на батарейках это три обычные солнечные панели на 60 ячеек, соединенные последовательно. По всей Северной Америке 3 последовательно соединенных провода являются безопасной цепью для большинства контроллеров MPPT. Midnite Classic более высокого напряжения Контроллеры могут принимать цепочки из 4 или даже 5 штук, в зависимости от солнечных панелей и местного климата.

Большинство контроллеров заряда MPPT работают с более высокими напряжениями массива, что может значительно уменьшить требуемый размер провода между массивом и контроллером заряда. Хотя контроллеры заряда MPPT более дороги, чем контроллеры PWM, они могут повысить производительность системы до 30%, что делает их очень экономичными.

Outback FlEXmax Контроллеры заряда

OutBack Power Technologies — ведущий разработчик и производитель надежной силовой электроники для систем солнечной энергии, включая солнечную, ветровую, микрогидравлические и аккумуляторные энергетические системы.Продукция OutBacks установлена ​​в домах, на предприятиях, на промышленных и государственных объектах. вокруг света.

Контроллеры заряда Morningstar

С 1995 года контроллеры и инверторы Morningstar помогают обеспечивать автономную солнечную электроэнергию для многих удаленных домов, мобильных и морских систем, установки промышленных систем и коммерческих приложений по всему миру.Продукция Morningstar — это интегральные силовые электронные компоненты в более чем 2 миллионах внесетевые солнечные энергосистемы. Контроллеры и инверторы Morningstar известны своей надежной тепловой, механической и электронной схемой; высокое качество, выдающаяся надежность, длительный срок службы и безотказная работа.

На холоде ясно утром, если ваша солнечная панель или набор панелей Voc превысит предел контроллера, контроллер заряда защитит себя, отказавшись включиться.Если вы сильно превысите Voc, например, подключив большой например, если вы не сопоставите одну панель с контроллером, вы получите дым. Дым, идущий от вашего контроллера заряда, — это плохо.

Понижающие преобразователи постоянного тока Samlex

используются для вывода определенного напряжения (обычно обычного напряжения батареи) из Источник питания постоянного тока с другим напряжением. Samlex America производит продукты для преобразования энергии, которые распространяются по всему миру.Это синоним предоставления качественной продукции по конкурентоспособным ценам при поддержке лучшего обслуживания клиентов в отрасли. 2 года гарантии Зарегистрировано в UL

* Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — эффективное средство для достижения постоянного напряжения зарядки аккумулятора путем переключения (или импульса) контроллера заряда. силовые устройства.При ШИМ-регулировании ток от солнечной батареи уменьшается в зависимости от состояния батареи и потребностей в подзарядке. Контроллер заряда PWM постоянно проверяет состояние аккумулятора, чтобы определить, как быстро отправить электрический импульсы, и как долго они будут. В полностью заряженном аккумуляторе без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и отправлять короткий импульс на батарею. В разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными. Контроллер заряда проверяет состояние заряда аккумулятора между импульсами и каждый раз регулирует себя.

** Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — Идеальное напряжение солнечных панелей — это такое, при котором они могут выдавать максимальную мощность. Точка максимальной мощности, также называемая пиковым напряжением мощности, сокращенно Vpp. это максимальная произведенная энергия. Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — это электронная конструкция, которую производители контроллеров заряда используют для получения максимально возможной мощности от солнечная панель. Элементы, из которых состоит солнечная панель, имеют сложную взаимосвязь между солнечным излучением, температурой и сопротивлением. который дает нелинейную выходную эффективность, известную как ВАХ.Это цель контроллера MPPT для выборки выходных данных. ячеек и приложите соответствующую нагрузку, чтобы получить максимальную мощность для любых данных условий окружающей среды. По сути, это определяет ток, который инвертор должен потреблять от солнечной панели, чтобы получить максимально возможную мощность, поскольку мощность равна напряжению, умноженному на Текущий. Контроллеры MPPT более эффективны, чем контроллеры ШИМ, и позволяют сэкономить значительные средства на более крупных системах, поскольку они обеспечивают на 16–30% больше энергии для батареи.