Régulateurs solaires

Le principe de fonctionnement des contrôleurs de charge des panneaux solaires, un dispositif à prendre en compte lors du choix

Dans les centrales solaires modernes, différents schémas de connexion des sources de courant sont utilisés pour transférer l'électricité produite aux batteries de travail. Ils n'utilisent pas les mêmes algorithmes, sont basés sur des technologies de microprocesseurs, appelées contrôleurs.

Fonctionnement des contrôleurs de charge solaire

L'électricité générée par la batterie solaire peut être transmise aux batteries d'accumulateurs:

1. directement, sans utiliser d'appareils de commutation et de commande,

2. via le contrôleur.

Dans la première méthode, le courant électrique de la source ira aux batteries et augmentera la tension à leurs bornes. Initialement, il atteindra une certaine valeur limite, selon la conception (type) de la batterie et la température ambiante. Ensuite, surmontera le niveau recommandé.

Au stade initial de la charge, le circuit fonctionne bien. Et ici commencent des processus extrêmement indésirables: la fourniture continue du courant de charge provoque une augmentation de la tension supérieure aux valeurs admissibles (de l'ordre de 14 V), la recharge se produit avec une forte augmentation de la température de l'électrolyte, ce qui conduit à son ébullition avec une décharge intense de vapeur d'eau distillée des éléments. Parfois jusqu'à ce que les conteneurs sèchent complètement. Naturellement, la durée de vie de la batterie est fortement réduite.

Par conséquent, la tâche de limiter le courant de charge est résolue par des contrôleurs ou manuellement. La dernière façon: surveillez constamment la valeur de la tension par les appareils et commutez les interrupteurs avec vos mains si ingrats que cela n'existe qu'en théorie.

Voir aussi: Énergie solaire pour la maison

Schéma de connexion typique du contrôleur

Algorithmes pour les contrôleurs de charge solaire

Par la complexité de la méthode de limitation de la tension maximale, les appareils sont fabriqués selon les principes de:

1. Arrêt / Marche (ou Marche / Arrêt), lorsque le circuit commute simplement les batteries vers le chargeur en fonction de la tension aux bornes,

2. transformations de largeur d'impulsion (PWM),

3. Puissance maximale du point de numérisation.

Principe # 1: Circuit marche / arrêt

Il s'agit de la méthode la plus simple mais la moins fiable. Son principal inconvénient est qu'avec l'augmentation de la tension aux bornes de la batterie, la valeur limite de la pleine charge de la capacité ne se produit pas. Dans ce cas, il atteint environ 90% de la valeur nominale.

Les batteries ont constamment un manque d'énergie régulier, ce qui réduit considérablement leur durée de vie.

Principe # 2: Circuit du contrôleur PWM

La désignation abrégée de ces appareils en anglais est: PWM. Ils sont disponibles sur la base de conceptions de puces. Leur tâche consiste à contrôler l'unité de puissance pour réguler la tension à son entrée dans une plage donnée à l'aide de signaux de rétroaction.

Les contrôleurs PWM peuvent en outre:

• prendre en compte la température de l'électrolyte avec un capteur intégré ou à distance (cette dernière méthode est plus précise),

• créer des compensations de température pour les tensions de charge,

• syntonisez un type spécifique de batterie (GEL, AGM, acide liquide) avec différents graphiques de tension aux mêmes points.

L'augmentation des fonctions des contrôleurs PWM augmente leur coût et leur fiabilité.

Horaire solaire

Principe 3: Numérisation du point de puissance maximale

Ces appareils sont désignés en anglais par MPPT. Ils fonctionnent également selon la méthode des convertisseurs de largeur d'impulsion, mais sont extrêmement précis car ils prennent en compte la plus grande quantité d'énergie que les panneaux solaires peuvent fournir.Cette valeur est toujours déterminée avec précision et entrée dans la documentation.

Par exemple, pour les cellules solaires 12 V, le point de retour de puissance maximum est d'environ 17,5 V. Un contrôleur PWM ordinaire arrêtera de charger la batterie lorsque la tension atteint 14 - 14,5 V, et travailler sur la technologie MPPT permettra une utilisation supplémentaire de la batterie solaire jusqu'à 17,5 B.

Avec l'augmentation de la profondeur de décharge des batteries, les pertes d'énergie de la source augmentent. Les contrôleurs IRM les réduisent.

La nature du suivi de tension, correspondant à la sortie de la puissance maximale de la batterie solaire de 80 watts, est démontrée par un graphique moyen.

De cette façon, les contrôleurs IRM, en utilisant la conversion de largeur d'impulsion dans tous les cycles de charge de la batterie, augmentent l'efficacité de la batterie solaire. Selon divers facteurs, les économies peuvent atteindre 10 à 30%. Dans ce cas, le courant de sortie de la batterie dépassera le courant d'entrée de la batterie solaire.

Les principaux paramètres des contrôleurs de charge solaire

Lors du choix d'un contrôleur pour une batterie solaire, en plus de connaître les principes de son fonctionnement, il convient de prêter attention aux conditions pour lesquelles il est conçu.

Les principaux indicateurs des appareils sont:

• valeur de tension d'entrée

• la valeur de la puissance totale de l'énergie solaire,

• nature de la charge connectée.

Tension solaire

Le contrôleur peut être alimenté en tension par un ou plusieurs panneaux solaires connectés de différentes manières. Pour le bon fonctionnement de l'appareil, il est important que la valeur totale de la tension qui lui est fournie, en tenant compte du ralenti de la source, ne dépasse pas la valeur limite spécifiée par le constructeur dans la documentation technique.

Dans ce cas, une marge (réserve) ≥ 20% doit être réalisée en raison d'un certain nombre de facteurs:

• ce n'est un secret pour personne que certains paramètres de la batterie solaire peuvent parfois être légèrement surestimés à des fins publicitaires,

• les processus se produisant sur le Soleil ne sont pas stables, et avec des explosions d'activité anormalement accrues, un transfert d'énergie est possible, ce qui crée une tension de circuit ouvert de la batterie solaire au-dessus de la limite calculée.

Énergie solaire

Il est important de choisir un contrôleur, car l'appareil doit pouvoir le transférer de manière fiable vers des batteries de travail. Sinon, il brûlera simplement.

Pour déterminer la puissance (en watts), l'amplitude de la sortie de courant du contrôleur (en ampères) est multipliée par la tension (en volts) générée par la batterie solaire, en tenant compte de la marge de 20% créée pour elle.

La nature de la charge connectée

Vous devez comprendre le but du contrôleur. Vous ne devez pas l'utiliser comme source d'alimentation universelle en y connectant divers appareils ménagers. Bien sûr, certains d'entre eux pourront fonctionner normalement sans créer de conditions anormales.

Mais ... combien de temps cela durera-t-il? L'appareil fonctionne sur la base de transformations de largeur d'impulsion, utilise des technologies de microprocesseur et de transistor, qui ne prennent en compte que la charge caractéristiques de la batterieplutôt que des consommateurs aléatoires avec des transitoires complexes lors de la commutation et la nature changeante de la consommation d'énergie.

Les fabricants en bref

La production de contrôleurs pour les centrales solaires impliquées dans de nombreux pays. Les produits des entreprises sont populaires sur le marché russe:

• Morningstar Corporation (premier fabricant américain),

• Beijing Epsolar Technology (opérant depuis 1990 à Pékin),

• AnHui SunShine New Energy Co (Chine),

• Phocos (Allemagne),

• Steca (Allemagne),

• Xantrex (Canada).

Parmi eux, vous pouvez toujours choisir un modèle de contrôleur fiable qui convient le mieux aux conditions de fonctionnement spécifiques des centrales solaires avec certaines caractéristiques techniques. Pour ce faire, utilisez simplement les recommandations de cet article.

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