Солнечная энергетика на бытовом уровне заключается в изготовлении фотоэлектрических панелей сравнительно невысокой мощности. В конструкции каждого фотоэлектрического преобразователя света Солнца в ток используется модуль, именуемый контроллером заряда солнечной батареи.
Схема установки фотосинтеза солнечного света включает аккумуляторную батарею — накопитель энергии от солнечной панели. В первую очередь контроллер обслуживает именно этот вторичный источник энергии.
В этой статье мы изучим устройство, принцип работы и способы подключения данного устройства.
Контроллеры для солнечных батарей
Электронный модуль, имеющий название «контроллер для солнечной батареи», создан для осуществления ряда контрольных действий при за charge/ разряде. аккумулятора солнечной батареи.
Солнечный свет, попадающий на поверхность солнечной панели, например, на крыше дома, фотоэлементы устройства превращают в электрический ток.
Энергия могла бы подаваться на аккумулятор-накопитель. Но процесс зарядки/разрядки аккумулятора имеет нюансы (уровни токов и напряжений). При игнорировании этих нюансов аккумулятор быстро выйдет из строя.
Для предотвращения подобных печальных исходов разработан модуль, называемый контроллером заряда для солнечных батарей.
Кроме мониторинга уровня заряда аккумулятора, модуль следит за расходом энергии. В зависимости от степени разряда контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи настраивает и задает уровень тока для начала и дальнейшего заряда.
Модуль обеспечивает беспроблемную работу аккумулятора, который поочередно подпитывает приборы.
Применяемые на практике виды
В промышленности выпускаются два вида электронных устройств, подходящих для использования в схемах солнечных энергетических систем.
- Устройства серии PWM.
- Устройства серии MPPT.
Первый тип регулятора для солнечных панелей называют «классикой». Такие конструкции проектировали и использовали с момента появления солнечной и ветроэнергетики.
Принцип действия схемы управления импульсами основывается на алгоритмах частотно-модулированного регулирования. Несмотря на то что функционал подобных устройств немного уступает более продвинутым устройствам серии MPPT, в общем, работа их эффективна.
Схемы с применением технологии отслеживания максимальной точки мощности обладают передовым дизайном и большей функциональностью.
Сравнение обоих типов контроллеров, особенно в контексте бытового использования, не оправдывает радужных представлений о MPPT устройствах, которые часто встречаются в рекламе.
Контроллер типа MPPT:
- имеет более высокую стоимость;
- обладает сложным алгоритмом настройки;
- Превосходит конкурентов по мощности лишь при больших размерах панелей.
Данное оборудование лучше всего использовать в системах глобального производства солнечной энергии.
Для пользователей с небольшими панелями в бытовых условиях более практично приобрести и использовать ШИМ-контроллер.
Структурные схемы контроллеров
Понимать принципиальные схемы контроллеров PWM и MPPT непросто из-за сложности электронных схем. Поэтому лучше рассмотреть их упрощённые структурные схемы, которые доступны для понимания большинству людей.
Вариант #1 — устройства PWM
От солнечной панели по двум проводам (плюсовому и минусовому) напряжение поступает на стабилизирующий элемент и разделительную резистивную цепочку. Это позволяет выровнять потенциалы входного напряжения, а также частично защищает вход контроллера от превышения допустимого значения напряжения.
Важно помнить, что у каждой модели аппарата есть определённая величина входного напряжения, указанная в инструкции.
Напряжение и ток ограничиваются силовыми транзисторами до требуемой величины. Чип контроллера управляет этими компонентами схемы через микросхему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливается нормальное значение напряжения и тока для аккумулятора.
В схему включены датчик температуры и драйвер, управляющий силовым транзистором. Транзистор регулирует мощность нагрузки, защищая аккумулятор от полной разрядки. Датчик температуры следит за нагревом ключевых элементов контроллера PWM.
Обычно измеряется уровень температуры внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. При превышении установленных настроек значения, прибор отключает все линии активного питания.
Вариант #2 — приборы MPPT
Сложность схемы определяется добавленными элементами, формирующими алгоритм контроля с большей тщательностью, учитывая условия эксплуатации.
Схемы компараторов контролируют уровни напряжения и тока, определяют максимальную мощность на выходе по сравнению их значениями.
Главное отличие этих контроллеров от устройств PWM в том, что могут регулировать солнечный модуль для максимальной производительности вне зависимости от погоды.
Несколько методов контроля реализуют схемы этих устройств.
- возмущения и наблюдения;
- возрастающей проводимости;
- токовой развёртки;
- постоянного напряжения.
В заключительной фазе функционирования используется алгоритм для сравнения всех рассмотренных методов.
Способы подключения контроллеров
При обсуждении подключений следует учитывать, что каждый прибор функционирует с определённой серией солнечных панелей.
Если контроллер рассчитан на максимальное входное напряжение в 100 вольт, солнечные панели должны выдавать на выходе напряжение не выше этого значения.
Перед подключением устройства нужно выбрать сухое и хорошо проветриваемое помещение для его размещения. Помещение не должно содержать легковоспламеняющихся материалов вблизи устройства.
Воздействие вибраций, тепла и влаги на прибор недопустимо. Место установки должно быть защищено от дождя, снега и солнечного света.
Техника подключения моделей PWM
Большинство изготовителей регуляторов частоты по методу PWM настаивают на чётком порядке подсоединения устройств.
Подключение устройств выполняется строго по маркировке контактов.
- Соедините провода аккумуляторной батареи на клеммах прибора для аккумулятора, следуя обозначенной полярности.
- В месте присоединения плюсового провода установите предохранитель.
- На контактах контроллера, назначенных для солнечной панели, установить провода от солнечных батарей. Учитывать полярность.
- Подсоедините к выводам нагрузки прибора контрольную лампочку подходящего напряжения (как правило, 12/24 В).
Нельзя нарушать указанную последовательность подключения. Например, первым подключить солнечные панели к незаряженному аккумулятору нельзя. этом материалеСхема сборки солнечных батарей с аккумулятором представлена более детально.
К клеммам нагрузки контроллеров серии PWM нельзя подключать инвертор напряжения. Инвертор нужно соединять непосредственно с клеммами аккумулятора.
Порядок подключения приборов MPPT
Общие требования к физической установке подобных аппаратов идентичны требованиям к предыдущим системам.
Однако технологическая конфигурация часто отличается, поскольку контроллеры MPPT обычно считаются устройствами большей мощности.
Для высокомощных систем производители советуют использовать кабели для линий силовых подключений с допустимой плотностью тока не ниже 4 А/мм². 2Например, контроллер с током нагрузки 60 ампер подразумевает кабель для подключения к аккумулятору сечением не менее 20 миллиметров. 2.
Соединительные провода непременно комплектуются медными наконечниками, тщательно прижатыми специальным инструментом. Клеммы солнечного модуля и аккумулятора должны быть укомплектованы переходниками со Sicherungsschaltern (предохранителями) и выключателями.
Этот метод предотвращает потерю энергии и гарантирует безопасное функционирование оборудования.
Перед подключением солнечных панелейПеред включением устройства проверьте, чтобы напряжение на контактах было не выше максимально допустимого для контроллера.
Подключение периферии к аппарату MTTP:
- Переведите выключатели панели и аккумулятора в положение «выкл».
- Снимите защитные предохранители с панели и аккумулятора.
- Подключить проводом клеммы аккумуляторной батареи к клеммам контроллера для АКБ.
- Соедините провода солнечной панели с клеммами контроллера, используя кабель, и следите за соответствием знаков.
- Присоедините кабель к клемме заземления и шине «земля».
- По установке температурного датчика на контроллере руководствуйтесь инструкцией.
После выполненных действий поставьте обратно предохранитель АКБ и переведите выключатель в режим «вкл». На дисплее контроллера загорится индикатор наличия аккумулятора.
После небольшого перерыва (1-2 минуты) установить предохранитель солнечной панели на прежнее место и перевести выключатель панели в положение «вкл».
Значение напряжения солнечной панели отобразится на экране прибора, что указывает на успешный запуск работы солнечной энергетической установки.
Выводы и полезное видео по теме
Промышленные устройства обладают разными схемами, поэтому единые рекомендации по подключению невозможны для всех установок.
Главный принцип для всех типов приборов одинаков: без подключения аккумуляторной батареи к шинам контроллера подключение к солнечным панелям запрещено. Такие же требования действуют и при включении в схему. инвертора напряженияЕго можно считать отдельным блоком, соединяемым с аккумуляторной батареей непосредственным контактом.
Поделитесь своим опытом или знаниями с читателями, оставив комментарий в поле ниже. В этом же разделе можно задать вопрос по статье.