Kontrolery słoneczne

Zasada działania sterowników do ładowania paneli słonecznych, urządzenia, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze

W nowoczesnych elektrowniach słonecznych stosuje się różne schematy podłączenia źródeł prądu do przeniesienia wytworzonej energii elektrycznej do pracujących akumulatorów. Nie używają tych samych algorytmów, są oparte na technologiach mikroprocesorowych, zwanych kontrolerami.

Jak działają kontrolery ładowania słonecznego

Energia elektryczna wytwarzana przez akumulator słoneczny może być przekazywana do akumulatorów:

1. bezpośrednio, bez użycia urządzeń przełączających i sterujących,

2. przez kontroler.

W pierwszej metodzie prąd elektryczny ze źródła trafi do akumulatorów i zwiększy napięcie na ich zaciskach. Początkowo osiągnie pewną wartość graniczną, w zależności od projektu (typu) akumulatora i temperatury otoczenia. Następnie pokona zalecany poziom.

Na początkowym etapie ładowania obwód działa dobrze. I tu zaczynają się wyjątkowo niepożądane procesy: ciągłe dostarczanie prądu ładowania powoduje wzrost napięcia przekraczający dopuszczalne wartości (rzędu 14 V), następuje doładowanie z gwałtownym wzrostem temperatury elektrolitu, co prowadzi do jego wrzenia z intensywnym rozładowaniem pary destylowanej wody z elementów. Czasami, aż pojemniki całkowicie wyschną. Oczywiście żywotność baterii jest znacznie zmniejszona.

Dlatego zadanie ograniczenia prądu ładowania jest rozwiązywane przez sterowniki lub ręcznie. Ostatni sposób: stale monitoruj wartość napięcia za pomocą urządzeń i przełączaj przełączniki rękami tak niewdzięcznymi, że istnieją tylko w teorii.

Zobacz także: Energia słoneczna dla domu

Typowy schemat połączeń kontrolera

Algorytmy dla kontrolerów ładowania słonecznego

Ze względu na złożoność metody ograniczania maksymalnego napięcia urządzenia są wytwarzane zgodnie z zasadami:

1. Wyłączone / Włączone (lub Włączone / Wyłączone), gdy obwód po prostu przekazuje baterie do ładowarki zgodnie z napięciem na zaciskach,

2. przekształca szerokość impulsu (PWM),

3. Maksymalna moc punktu skanowania.

Zasada nr 1: Obwód wyłączony / włączony

To najprostsza, ale najbardziej zawodna metoda. Jego główną wadą jest to, że wraz ze wzrostem napięcia na zaciskach akumulatora do wartości granicznej nie dochodzi do pełnego naładowania pojemności. W tym przypadku osiąga około 90% wartości nominalnej.

Baterie stale mają regularny brak energii, co znacznie skraca ich żywotność.

Zasada nr 2: Obwód kontrolera PWM

Skrócone oznaczenie tych urządzeń w języku angielskim to: PWM. Są one dostępne na podstawie układów scalonych. Ich zadaniem jest sterowanie jednostką mocy w celu regulacji napięcia na jej wejściu w danym zakresie za pomocą sygnałów sprzężenia zwrotnego.

Kontrolery PWM mogą dodatkowo:

• wziąć pod uwagę temperaturę elektrolitu ze zintegrowanym lub zdalnym czujnikiem (ta druga metoda jest dokładniejsza),

• tworzyć kompensacje temperaturowe dla napięć ładowania,

• dostroić do określonego rodzaju baterii (GEL, AGM, płynny kwas) z różnymi wykresami napięcia w tych samych punktach.

Zwiększenie funkcji sterowników PWM zwiększa ich koszt i niezawodność.

Harmonogram słoneczny

Zasada 3: Skanowanie maksymalnego punktu mocy

Takie urządzenia są oznaczone w języku angielskim przez MPPT. Działają również metodą przetworników szerokości impulsu, ale są niezwykle dokładne, ponieważ uwzględniają największą ilość mocy, jaką mogą dać panele słoneczne.Ta wartość jest zawsze dokładnie określona i wprowadzana do dokumentacji.

Na przykład dla akumulatorów słonecznych 12 V maksymalny punkt zwrotu mocy wynosi około 17,5 V. Zwykły sterownik PWM przerwie ładowanie akumulatora, gdy napięcie osiągnie 14 - 14,5 V, a praca w technologii MPPT pozwoli na dodatkowe wykorzystanie żywotności akumulatora słonecznego do 17,5 B.

Wraz ze wzrostem głębokości rozładowania akumulatorów rosną straty energii ze źródła. Kontrolery MRI zmniejszają je.

Charakter śledzenia napięcia, odpowiadający mocy maksymalnej mocy baterii słonecznej wynoszącej 80 watów, ilustruje wykres średni.

W ten sposób kontrolery MRI, wykorzystujące konwersję szerokości impulsu we wszystkich cyklach ładowania akumulatora, zwiększają wydajność akumulatora słonecznego. W zależności od różnych czynników oszczędności mogą wynosić 10-30%. W takim przypadku prąd wyjściowy z akumulatora przekroczy prąd wejściowy z akumulatora słonecznego.

Główne parametry kontrolerów ładowania słonecznego

Wybierając sterownik do baterii słonecznej, oprócz znajomości zasad jego działania, należy zwrócić uwagę na warunki, dla których jest on przeznaczony.

Główne wskaźniki urządzeń to:

• wartość napięcia wejściowego

• wartość całkowitej mocy energii słonecznej,

• charakter podłączonego obciążenia.

Napięcie słoneczne

Regulator może być zasilany napięciem z jednego lub więcej paneli słonecznych podłączonych na różne sposoby. Dla prawidłowego działania urządzenia ważne jest, aby całkowita wartość dostarczonego do niego napięcia, biorąc pod uwagę bieg jałowy źródła, nie przekraczała wartości dopuszczalnej określonej przez producenta w dokumentacji technicznej.

W takim przypadku należy wprowadzić margines (rezerwę) wynoszący ≥ 20% z powodu wielu czynników:

• nie jest tajemnicą, że niektóre parametry baterii słonecznej mogą być czasem nieco zawyżone w celach reklamowych,

• procesy zachodzące na Słońcu z natury nie są stabilne, a przy anormalnie zwiększonych wybuchach aktywności możliwy jest transfer energii, który wytwarza napięcie w obwodzie otwartym baterii słonecznej powyżej obliczonego limitu.

Energia słoneczna

Jest to ważne przy wyborze kontrolera, ponieważ urządzenie musi być w stanie niezawodnie przenieść go na działające baterie. W przeciwnym razie po prostu spłonie.

Aby określić moc (w watach), należy pomnożyć wielkość prądu wyjściowego ze sterownika (w amperach) przez napięcie (w woltach) generowane przez akumulator słoneczny, biorąc pod uwagę utworzony dla niego margines 20%.

Charakter podłączonego obciążenia

Musisz zrozumieć cel kontrolera. Nie należy go używać jako uniwersalnego źródła zasilania, podłączając do niego różne urządzenia domowe. Oczywiście niektóre z nich będą w stanie normalnie pracować bez tworzenia nienormalnych warunków.

Ale ... jak długo to potrwa? Urządzenie działa w oparciu o transformacje szerokości impulsu, wykorzystuje technologie mikroprocesorowe i tranzystorowe, które uwzględniają tylko obciążenie charakterystyka bateriizamiast losowych odbiorców ze złożonymi stanami nieustalonymi podczas przełączania i zmieniającego się charakteru zużycia energii.

Producenci w skrócie

Produkcja sterowników do elektrowni słonecznych zaangażowanych w wielu krajach. Produkty firm są popularne na rynku rosyjskim:

• Morningstar Corporation (wiodący amerykański producent),

• Beijing Epsolar Technology (działająca od 1990 roku w Pekinie),

• AnHui SunShine New Energy Co (Chiny),

• Phocos (Niemcy),

• Steca (Niemcy),

• Xantrex (Kanada).

Spośród nich zawsze możesz wybrać niezawodny model sterownika, który jest najbardziej odpowiedni dla konkretnych warunków pracy elektrowni słonecznych o określonych właściwościach technicznych. Aby to zrobić, skorzystaj z zaleceń tego artykułu.

Przeczytaj także na ten temat: Falownik do domowej elektrowni słonecznej