Regulator punjenja solarne baterije: krug, princip rada, metode povezivanja

Solarna energija je za sada ograničena (na razini kućanstava) na izradu fotonaponskih panela relativno male snage.No, bez obzira na dizajn fotoelektričnog pretvarača sunčeve svjetlosti u struju, ovaj uređaj opremljen je modulom koji se zove regulator punjenja solarne baterije.

Doista, instalacija za solarnu fotosintezu uključuje punjivu bateriju - uređaj za pohranu energije dobivene iz solarne ploče. Upravo taj sekundarni izvor energije primarno opslužuje regulator.

U članku koji predstavljamo razumjet ćemo dizajn i načela rada ovog uređaja, a također ćemo razmotriti kako ga spojiti.

Solarni regulatori

Elektronički modul koji se zove solarni regulator dizajniran je za obavljanje brojnih kontrolnih funkcija tijekom procesa punjenja/pražnjenja solarna baterija baterija.

Kada sunčeva svjetlost padne na površinu solarne ploče postavljene, na primjer, na krovu kuće, fotoćelije uređaja pretvaraju tu svjetlost u električnu struju.

Rezultirajuća energija bi se zapravo mogla izravno isporučiti akumulatoru. Međutim, proces punjenja / pražnjenja baterije ima svoje suptilnosti (određene razine struja i napona). Ako zanemarite ove suptilnosti, baterija će jednostavno propasti u kratkom razdoblju rada.

Kako bi se izbjegle takve tužne posljedice, dizajniran je modul nazvan regulator punjenja za solarnu bateriju.

Osim praćenja razine napunjenosti baterije, modul prati i potrošnju energije.Ovisno o stupnju pražnjenja, krug regulatora punjenja solarne baterije regulira i postavlja razinu struje potrebnu za početno i naknadno punjenje.

Ovisno o snazi ​​regulatora punjenja solarne baterije, dizajni ovih uređaja mogu imati vrlo različite konfiguracije

Općenito, jednostavnim rječnikom, modul osigurava bezbrižan "život" za bateriju, koja povremeno akumulira i otpušta energiju potrošačkim uređajima.

Vrste koje se koriste u praksi

Na industrijskoj razini lansirane su i proizvode se dvije vrste elektroničkih uređaja čiji je dizajn pogodan za ugradnju u solarni energetski sustav:

1. Uređaji serije PWM.
2. Uređaji serije MPPT.

Prvi tip regulatora za solarnu bateriju može se nazvati "starac". Takve su sheme razvijene i puštene u rad u zoru razvoja solarne energije i energije vjetra.

Princip rada sklopa PWM regulatora temelji se na algoritmima modulacije širine impulsa. Funkcionalnost takvih uređaja je nešto inferiorna u odnosu na naprednije uređaje serije MPPT, ali općenito rade i prilično učinkovito.

Jedan od popularnih modela regulatora punjenja baterija solarnih stanica u društvu, unatoč činjenici da je krug uređaja izrađen pomoću PWM tehnologije, koja se smatra zastarjelom

Dizajni koji koriste tehnologiju Maximum Power Point Tracking (praćenje ograničenja maksimalne snage) odlikuju se modernim pristupom rješenjima sklopova i pružaju veću funkcionalnost.

Ali ako usporedimo obje vrste kontrolera i, posebno, s pristranošću prema domaćoj sferi, MPPT uređaji ne izgledaju u ružičastom svjetlu u kojem se tradicionalno reklamiraju.

Kontroler tipa MPPT:

• ima veći trošak;
• ima složen algoritam konfiguracije;
• daje dobitak na snazi ​​samo na pločama velike površine.

Ova vrsta opreme je prikladnija za globalne sustave solarne energije.

Regulator dizajniran za rad kao dio solarne elektrane. Predstavnik je klase MPPT uređaja - napredniji i učinkovitiji

Za potrebe običnog korisnika iz domaćeg okruženja, koji u pravilu ima panele male površine, isplativije je kupiti i koristiti PWM kontroler (PWM) s istim učinkom.

Blok dijagrami regulatora

Shematski dijagrami PWM i MPPT kontrolera da bi ih se moglo promatrati laičkim okom previše su složena točka povezana sa suptilnim razumijevanjem elektronike. Stoga je logično razmatrati samo strukturne dijagrame. Ovaj pristup je razumljiv širokom krugu ljudi.

Opcija #1 - PWM uređaji

Napon iz solarne ploče putuje kroz dva vodiča (pozitivan i negativan) do stabilizirajućeg elementa i razdjelnog otpornog kruga. Zahvaljujući ovom dijelu kruga, postiže se izjednačavanje potencijala ulaznog napona i, u određenoj mjeri, organiziraju zaštitu ulaza regulatora od prekoračenja granice ulaznog napona.

Ovdje treba naglasiti: svaki pojedini model uređaja ima određeno ograničenje ulaznog napona (navedeno u dokumentaciji).

Ovako otprilike izgleda blok dijagram uređaja izrađenih na temelju PWM tehnologija.Za rad u sklopu malih kućnih stanica ovaj pristup krugu daje sasvim dovoljnu učinkovitost

Zatim se napon i struja ograničavaju na traženu vrijednost tranzistorima snage. Ovim komponentama strujnog kruga zauzvrat upravlja upravljački čip preko pogonskog čipa. Kao rezultat toga, izlaz para tranzistora snage postavlja normalnu vrijednost napona i struje za bateriju.

Krug također sadrži senzor temperature i driver koji upravlja tranzistorom snage, koji regulira snagu opterećenja (zaštita od dubokog pražnjenja baterije). Senzor temperature prati status zagrijavanja važnih elemenata PWM kontrolera.

Obično razina temperature unutar kućišta ili na hladnjacima tranzistora snage. Ako temperatura prijeđe granice postavljene u postavkama, uređaj isključuje sve aktivne vodove.

Opcija #2 - MPPT uređaji

Složenost kruga u ovom slučaju je zbog njegovog dodavanja nizu elemenata koji pažljivije grade potrebni algoritam upravljanja, na temelju radnih uvjeta.

Razine napona i struje prate se i uspoređuju komparatorskim sklopovima te se na temelju rezultata usporedbe utvrđuje maksimalna izlazna snaga.

Projektiranje sklopova u strukturnom obliku za regulatore naboja temeljene na MPPT tehnologijama. Ovdje je već spomenut složeniji algoritam za nadzor i kontrolu perifernih uređaja.

Glavna razlika između ovog tipa kontrolera i PWM uređaja je u tome što mogu podesiti solarni energetski modul na maksimalnu snagu, neovisno o vremenskim uvjetima.

Strujni krug takvih uređaja provodi nekoliko metoda upravljanja:

• smetnje i zapažanja;
• povećanje vodljivosti;
• trenutno brisanje;
• stalni napon.

I u završnom segmentu cjelokupnog djelovanja koristi se i algoritam za usporedbu svih ovih metoda.

Metode spajanja regulatora

S obzirom na temu veza, odmah treba napomenuti: za instalaciju svakog pojedinog uređaja karakteristična je značajka rad s određenom serijom solarnih panela.

Tako, na primjer, ako se koristi regulator koji je dizajniran za maksimalni ulazni napon od 100 volti, serija solarnih panela ne bi trebala emitirati napon veći od ove vrijednosti.

Svaka solarna elektrana radi prema pravilu uravnoteženja izlaznog i ulaznog napona prvog stupnja. Gornja granica napona regulatora mora odgovarati gornjoj granici napona ploče

Prije spajanja uređaja morate odlučiti o mjestu njegove fizičke instalacije. Prema pravilima, mjesto postavljanja treba odabrati u suhim, dobro prozračenim prostorima. Izbjegavajte prisutnost zapaljivih materijala u blizini uređaja.

Nedopustiva je prisutnost izvora vibracija, topline i vlage u neposrednoj blizini uređaja. Mjesto ugradnje mora biti zaštićeno od padalina i izravne sunčeve svjetlosti.

Tehnologija povezivanja za PWM modele

Gotovo svi proizvođači PWM kontrolera zahtijevaju da se uređaji spajaju točnim redoslijedom.

Tehnika povezivanja PWM kontrolera s perifernim uređajima nije osobito teška. Svaka ploča je opremljena označenim terminalima. Ovdje jednostavno trebate slijediti slijed radnji

Periferni uređaji moraju biti spojeni u potpunosti u skladu s oznakama kontaktnih stezaljki:

1. Spojite žice baterije na priključke baterije uređaja u skladu s naznačenim polaritetom.
2. Uključite zaštitni osigurač izravno na mjestu kontakta pozitivne žice.
3. Pričvrstite vodiče koji dolaze iz baterije solarne ploče na kontakte regulatora namijenjene solarnoj ploči. Pridržavajte se polariteta.
4. Spojite ispitnu žaruljicu odgovarajućeg napona (obično 12/24V) na stezaljke opterećenja uređaja.

Navedeni redoslijed ne smije se prekršiti. Na primjer, prvo spajanje solarnih panela kada baterija nije spojena strogo je zabranjeno. Čineći to, korisnik se izlaže opasnosti da "spali" uređaj. U ovaj materijal Detaljnije je opisan dijagram za sastavljanje solarnih panela s baterijom.

Također, za kontrolere serije PWM, nije dopušteno priključiti pretvarač napona na priključke opterećenja regulatora. Pretvarač treba spojiti izravno na stezaljke akumulatora.

Postupak povezivanja MPPT uređaja

Opći zahtjevi fizičke instalacije za ovu vrstu uređaja ne razlikuju se od prethodnih sustava. No, tehnološka postavka je često nešto drugačija, jer se MPPT kontroleri često smatraju snažnijim uređajima.

Za kontrolere dizajnirane za visoke razine snage, preporuča se korištenje kabela velikog presjeka opremljenih metalnim završnim kapama za spajanje strujnog kruga.

Na primjer, za snažne sustave, ovi zahtjevi su dopunjeni činjenicom da proizvođači preporučuju korištenje kabela za električne priključne vodove dizajnirane za gustoću struje od najmanje 4 A/mm². To je, na primjer, za regulator sa strujom od 60 A, potreban vam je kabel za spajanje na bateriju s presjekom od najmanje 20 mm².

Priključni kabeli moraju biti opremljeni bakrenim stopicama, čvrsto stegnutim posebnim alatom. Negativni terminali solarne ploče i baterije moraju biti opremljeni adapterima s osiguračima i prekidačima.

Ovakav pristup eliminira gubitke energije i osigurava siguran rad instalacije.

Blok dijagram povezivanja snažnog MPPT kontrolera: 1 – solarni panel; 2 – MPPT kontroler; 3 – terminalni blok; 4,5 – osigurači; 6 – prekidač napajanja regulatora; 7.8 – sabirnica za uzemljenje

Prije spajanja solarni paneli Prilikom spajanja na uređaj provjerite odgovara li napon na stezaljkama ili je manji od napona koji se može dovesti na ulaz regulatora.

Spajanje perifernih uređaja na MTTP uređaj:

1. Prebacite prekidače ploče i baterije u položaj "isključeno".
2. Uklonite zaštitne osigurače na ploči i bateriji.
3. Priključke baterije spojite kabelom na priključke kontrolera za bateriju.
4. Priključke solarne ploče spojite kabelom na priključke upravljača označene odgovarajućim znakom.
5. Spojite terminal uzemljenja na sabirnicu uzemljenja pomoću kabela.
6. Ugradite senzor temperature na regulator prema uputama.

Nakon ovih koraka morate ponovno umetnuti prethodno uklonjeni osigurač baterije i okrenuti prekidač u položaj "uključeno". Na zaslonu kontrolera pojavit će se signal detekcije baterije.

Zatim, nakon kratke pauze (1-2 minute), zamijenite prethodno uklonjeni osigurač solarne ploče i okrenite sklopku na ploči u položaj "uključeno".

Zaslon uređaja će prikazati vrijednost napona solarne ploče. Ovaj trenutak označava uspješno pokretanje solarne instalacije.

Zaključci i koristan video na tu temu

Industrija proizvodi uređaje koji su višestruki u smislu dizajna krugova. Stoga je nemoguće dati nedvosmislene preporuke za povezivanje svih instalacija bez iznimke.

Međutim, glavno načelo za bilo koju vrstu uređaja ostaje isto: bez spajanja baterije na upravljačke sabirnice, povezivanje s fotonaponskim pločama je neprihvatljivo. Slični zahtjevi vrijede za uključivanje u program pretvarač napona. Treba ga smatrati zasebnim modulom koji je povezan s baterijom izravnim kontaktom.

Ako imate potrebno iskustvo ili znanje, podijelite ga s našim čitateljima. Ostavite svoje komentare u bloku ispod. Ovdje možete postaviti pitanje o temi članka.