Ladekontroll for solcellebatteri: krets, driftsprinsipp, tilkoblingsmetoder

Solenergi er så langt begrenset (på husholdningsnivå) til å lage solcellepaneler med relativt lav effekt.Men uavhengig av utformingen av den fotoelektriske omformeren av sollys til strøm, er denne enheten utstyrt med en modul kalt en solcellebatteriladekontroller.

Faktisk inkluderer solfotosynteseinstallasjonen et oppladbart batteri - en lagringsenhet for energien som mottas fra solcellepanelet. Det er denne sekundære energikilden som primært betjenes av kontrolleren.

I artikkelen vi presenterer, vil vi forstå design- og driftsprinsippene til denne enheten, og også vurdere hvordan du kobler den til.

Solcellekontrollere

En elektronisk modul kalt en solcellekontroller er designet for å utføre en rekke kontrollfunksjoner under lade-/utladingsprosessen solcellebatteri.

Når sollys faller på overflaten av et solcellepanel installert, for eksempel på taket av et hus, konverterer enhetens fotoceller dette lyset til elektrisk strøm.

Den resulterende energien kan faktisk tilføres direkte til lagringsbatteriet. Imidlertid har prosessen med å lade/utlade et batteri sine egne finesser (visse nivåer av strømmer og spenninger). Hvis du forsømmer disse finessene, vil batteriet ganske enkelt svikte i løpet av en kort driftsperiode.

For å unngå slike triste konsekvenser, er en modul kalt ladekontroller for et solcellebatteri designet.

I tillegg til å overvåke batteriladenivået, overvåker modulen også energiforbruket.Avhengig av graden av utlading, regulerer og stiller solcellebatteriets ladekontrollerkrets det gjeldende nivået som kreves for den første og etterfølgende ladingen.

Avhengig av kraften til solcellebatteriladekontrolleren, kan designene til disse enhetene ha svært forskjellige konfigurasjoner

Generelt sett gir modulen et bekymringsløst "liv" for batteriet, som med jevne mellomrom akkumulerer og frigjør energi til forbrukerenheter.

Typer brukt i praksis

På industrielt nivå har to typer elektroniske enheter blitt lansert og produseres, hvis design er egnet for installasjon i et solenergisystem:

1. enheter i PWM-serien.
2. MPPT-serien enheter.

Den første typen kontroller for et solcellebatteri kan kalles "gammel mann". Slike ordninger ble utviklet og satt i drift ved begynnelsen av utviklingen av sol- og vindenergi.

Driftsprinsippet til PWM-kontrollerkretsen er basert på pulsbreddemodulasjonsalgoritmer. Funksjonaliteten til slike enheter er noe dårligere enn de mer avanserte enhetene i MPPT-serien, men generelt fungerer de også ganske effektivt.

En av de populære modellene for batteriladekontroller for solstasjoner i samfunnet, til tross for at enhetskretsen er laget ved hjelp av PWM-teknologi, som anses som utdatert

Design som bruker Maximum Power Point Tracking-teknologi (sporer maksimal effektgrense) kjennetegnes av en moderne tilnærming til kretsløsninger og gir større funksjonalitet.

Men hvis vi sammenligner begge typer kontroller og spesielt med en skjevhet mot hjemmesfæren, ser ikke MPPT-enheter ut i det rosenrøde lyset de tradisjonelt annonseres i.

MPPT type kontroller:

• har en høyere kostnad;
• har en kompleks konfigurasjonsalgoritme;
• gir en gevinst i kraft bare på paneler av et stort område.

Denne typen utstyr er mer egnet for globale solenergisystemer.

En kontroller designet for drift som en del av en solenergiinstallasjon. Det er en representant for klassen MPPT-enheter - mer avansert og effektiv

For behovene til en vanlig bruker fra et hjemmemiljø, som som regel har små paneler, er det mer lønnsomt å kjøpe og betjene en PWM-kontroller (PWM) med samme effekt.

Blokkdiagrammer av kontrollere

Skjematiske diagrammer av PWM- og MPPT-kontrollere for å vurdere dem med lekmannsøyne er et for komplekst punkt assosiert med en subtil forståelse av elektronikk. Derfor er det logisk å vurdere kun strukturelle diagrammer. Denne tilnærmingen er forståelig for et bredt spekter av mennesker.

Alternativ #1 - PWM-enheter

Spenningen fra solcellepanelet går gjennom to ledere (positive og negative) til stabiliseringselementet og den separerende motstandskretsen. På grunn av denne delen av kretsen oppnås potensialutjevning av inngangsspenningen, og til en viss grad organiserer de beskyttelse av kontrollerinngangen fra å overskride inngangsspenningsgrensen.

Det skal understrekes her: hver enkelt enhetsmodell har en spesifikk inngangsspenningsgrense (angitt i dokumentasjonen).

Dette er omtrent slik blokkdiagrammet over enheter laget på grunnlag av PWM-teknologier ser ut.For drift som en del av små husholdningsstasjoner gir denne kretstilnærmingen ganske tilstrekkelig effektivitet

Deretter begrenses spenningen og strømmen til den nødvendige verdien av krafttransistorer. Disse kretskomponentene styres i sin tur av kontrollerbrikken gjennom driverbrikken. Som et resultat angir utgangen fra et par krafttransistorer normalverdien av spenning og strøm for batteriet.

Kretsen inneholder også en temperatursensor og en driver som styrer krafttransistoren, som regulerer lasteffekten (beskyttelse mot dyp utlading av batteriet). Temperatursensoren overvåker oppvarmingsstatusen til viktige elementer i PWM-kontrolleren.

Vanligvis temperaturnivået inne i dekselet eller på kjøleribbene til krafttransistorer. Hvis temperaturen går utover grensene som er satt i innstillingene, slår enheten av alle aktive strømledninger.

Alternativ #2 - MPPT-enheter

Kompleksiteten til kretsen i dette tilfellet skyldes dens tillegg til en rekke elementer som bygger den nødvendige kontrollalgoritmen mer nøye, basert på driftsforhold.

Spennings- og strømnivåer overvåkes og sammenlignes av komparatorkretser, og basert på sammenligningsresultatene bestemmes maksimal utgangseffekt.

Kretsdesign i strukturell form for laderegulatorer basert på MPPT-teknologier. En mer kompleks algoritme for overvåking og kontroll av perifere enheter er allerede nevnt her.

Hovedforskjellen mellom denne typen kontroller og PWM-enheter er at de er i stand til å justere solenergimodulen til maksimal effekt, uavhengig av værforhold.

Kretsløpet til slike enheter implementerer flere kontrollmetoder:

• forstyrrelser og observasjoner;
• øke ledningsevnen;
• gjeldende sveip;
• konstant spenning.

Og i det siste segmentet av den samlede handlingen brukes også en algoritme for å sammenligne alle disse metodene.

Tilkoblingsmetoder for kontroller

Med tanke på emnet tilkoblinger, bør det umiddelbart bemerkes: for installasjonen av hver enkelt enhet fungerer en karakteristisk funksjon med en bestemt serie solcellepaneler.

Så hvis det for eksempel brukes en kontroller som er designet for en maksimal inngangsspenning på 100 volt, bør en serie solcellepaneler gi ut en spenning som ikke er større enn denne verdien.

Enhver solenergiinstallasjon fungerer i henhold til regelen om å balansere utgangs- og inngangsspenningene til det første trinnet. Den øvre grensen for regulatorspenningen må tilsvare den øvre grensen for panelspenningen

Før du kobler til enheten, må du bestemme plasseringen av den fysiske installasjonen. I henhold til reglene skal installasjonsstedet velges i tørre, godt ventilerte områder. Unngå tilstedeværelse av brennbare materialer i nærheten av enheten.

Tilstedeværelsen av kilder til vibrasjon, varme og fuktighet i umiddelbar nærhet av enheten er uakseptabelt. Installasjonsstedet må beskyttes mot nedbør og direkte sollys.

Tilkoblingsteknologi for PWM-modeller

Nesten alle produsenter av PWM-kontrollere krever at enhetene kobles til i nøyaktig rekkefølge.

Teknikken for å koble PWM-kontrollere til perifere enheter er ikke spesielt vanskelig. Hvert kort er utstyrt med merkede terminaler. Her trenger du bare å følge handlingsrekkefølgen

Perifere enheter må kobles til i full overensstemmelse med betegnelsene til kontaktklemmene:

1. Koble batteriledningene til batteriterminalene på enheten i samsvar med den angitte polariteten.
2. Slå på beskyttelsessikringen direkte ved kontaktpunktet til den positive ledningen.
3. Fest lederne som kommer fra solcellepanelbatteriet til kontrollerkontaktene beregnet for solcellepanelet. Observer polariteten.
4. Koble en testlampe med riktig spenning (vanligvis 12/24V) til belastningsterminalene på enheten.

Den angitte rekkefølgen må ikke brytes. For eksempel er det strengt forbudt å koble til solcellepaneler først når batteriet ikke er tilkoblet. Ved å gjøre dette risikerer brukeren å "brenne" enheten. I dette materialet Diagrammet for montering av solcellepaneler med batteri er beskrevet mer detaljert.

For kontrollere i PWM-serien er det heller ikke tillatt å koble en spenningsomformer til kontrollerens belastningsterminaler. Omformeren skal kobles direkte til batteripolene.

Prosedyre for tilkobling av MPPT-enheter

De generelle fysiske installasjonskravene for denne typen enheter skiller seg ikke fra tidligere systemer. Men det teknologiske oppsettet er ofte noe annerledes, siden MPPT-kontrollere ofte regnes som kraftigere enheter.

For kontrollere designet for høye effektnivåer, anbefales det å bruke kabler med stort tverrsnitt utstyrt med metallendestykker for strømkretstilkoblinger.

For kraftige systemer er disse kravene for eksempel supplert med det faktum at produsenter anbefaler å bruke en kabel for strømtilkoblingslinjer designet for en strømtetthet på minst 4 A/mm². Det vil si, for eksempel for en kontroller med en strøm på 60 A, trenger du en kabel for å koble til batteriet med et tverrsnitt på minst 20 mm².

Tilkoblingskabler må være utstyrt med kobbersko, tett krympet med et spesialverktøy. De negative polene til solcellepanelet og batteriet må være utstyrt med adaptere med sikringer og brytere.

Denne tilnærmingen eliminerer energitap og sikrer sikker drift av installasjonen.

Blokkskjema for tilkobling av en kraftig MPPT-kontroller: 1 – solcellepanel; 2 – MPPT-kontroller; 3 - rekkeklemme; 4.5 - sikringer; 6 - strømbryter for kontroller; 7.8 – jordbuss

Før du kobler til solcellepaneler Når du kobler til enheten, sørg for at spenningen på terminalene tilsvarer eller er mindre enn spenningen som kan tilføres kontrollerinngangen.

Koble periferiutstyr til MTTP-enheten:

1. Sett panelet og batteribryterne til "av"-posisjon.
2. Fjern beskyttelsessikringene på panelet og batteriet.
3. Koble batteriterminalene med en kabel til kontrollerterminalene for batteriet.
4. Koble terminalene til solcellepanelet med en kabel til kontrollterminalene som er angitt med det tilsvarende tegnet.
5. Koble jordterminalen til jordbussen med en kabel.
6. Installer temperatursensoren på kontrolleren i henhold til instruksjonene.

Etter disse trinnene må du sette inn den tidligere fjernede batterisikringen igjen og vri bryteren til "på" -posisjon. Et batterideteksjonssignal vil vises på kontrollerskjermen.

Deretter, etter en kort pause (1-2 minutter), skift ut den tidligere fjernede solcellepanelsikringen og vri panelbryteren til "på"-posisjon.

Enhetsskjermen vil vise spenningsverdien til solcellepanelet. Dette øyeblikket indikerer den vellykkede lanseringen av solenergiinstallasjonen.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Industrien produserer enheter som er mangefasetterte når det gjelder kretsdesign. Derfor er det umulig å gi entydige anbefalinger om tilkobling av alle installasjoner uten unntak.

Imidlertid forblir hovedprinsippet for enhver type enhet det samme: uten å koble batteriet til kontrollerbussene, er tilkobling til solcellepaneler uakseptabelt. Tilsvarende krav gjelder for innlemmelse i ordningen spenningsomformer. Den bør betraktes som en egen modul koblet til batteriet via direkte kontakt.

Hvis du har den nødvendige erfaringen eller kunnskapen, vennligst del den med våre lesere. Legg igjen dine kommentarer i blokken nedenfor. Her kan du stille et spørsmål om emnet for artikkelen.