Regulátor nabíjania batérie pre solárny panel. Schéma a opis

Tu sa dozviete:

• Keď potrebujete ovládač
• Funkcie solárneho regulátora
• Ako funguje regulátor nabíjania batérie
• Vlastnosti zariadenia
• Typy
• Možnosti výberu
• Spôsoby pripojenia radičov
• Domáci ovládač: funkcie, príslušenstvo
• Čo môže nahradiť niektoré komponenty
• Princíp činnosti

Regulátor nabíjania solárnej batérie je povinným prvkom napájacieho systému na solárnych paneloch, s výnimkou batérií a samotných panelov. Za čo je zodpovedný a ako si ho vyrobiť sám?

Keď potrebujete ovládač

Solárna energia je stále obmedzená (na úrovni domácnosti) na vytváranie fotovoltaických panelov s relatívne nízkym výkonom. Ale bez ohľadu na konštrukciu fotoelektrického meniča solárny prúd, je toto zariadenie vybavené modulom nazývaným solárny regulátor nabíjania batérie.

Fotosyntéza slnečného svetla v skutočnosti obsahuje nabíjateľnú batériu, ktorá uchováva energiu prijatú zo solárneho panelu. Je to tento sekundárny zdroj energie, ktorý je primárne obsluhovaný regulátorom.

Ďalej pochopíme zariadenie a princípy fungovania tohto zariadenia a tiež hovoríme o tom, ako ho pripojiť.

S maximálnym nabitím batérie bude regulátor regulovať prúdový prísun, ktorý ho zníži na požadovanú hodnotu kompenzácie samovybíjania prístroja. Ak je batéria úplne vybitá, regulátor odpojí všetky prichádzajúce záťaže do zariadenia.

Potrebu tohto zariadenia možno zredukovať na tieto body:

1. Viacstupňové nabíjanie batérie;
2. Úprava zapnutia / vypnutia batérie pri nabíjaní / vybíjaní zariadenia;
3. Pripojenie batérie pri maximálnom nabití;
4. Pripojenie nabíjania z fotobuniek v automatickom režime.

Regulátor nabíjania batérie pre solárne zariadenia je dôležitý v tom, že vykonávanie všetkých jeho funkcií v dobrom stave výrazne zvyšuje životnosť zabudovanej batérie.

Kde je nainštalovaný

Ovládač je pripojený medzi batériu a solárny panel. V schéme zapojenia však musí byť zahrnutý solárny invertor. Striedač sa používa na prevod 12 V jednosmerného prúdu zo solárneho panelu na 220 V striedavý prúd z ktorejkoľvek zásuvky v dome namontovanej za batériou.

Je tiež dôležité mať poistku, ktorá vykonáva ochrannú funkciu proti rôznym preťaženiam a skratom. Preto, aby ste zabezpečili svoj domov, musíte nainštalovať poistku. V prítomnosti veľkého počtu solárnych panelov je žiaduce inštalovať poistky medzi každý prvok obvodu.

Nasledujúci obrázok ukazuje, ako vyzerá striedač (čierna skrinka):

Štandardná schéma zapojenia vyzerá asi ako schéma znázornená na obrázku nižšie.

Diagram ukazuje, že solárne panely sú pripojené k regulátoru, elektrická energia sa dodáva do regulátora a potom sa ukladá do batérie. Z batérie sa vráti späť do ovládača a potom do invertora. A za invertorom je distribúcia na spotrebu.

Funkcie solárneho regulátora

Elektronický modul, nazývaný regulátor solárnej batérie, je navrhnutý tak, aby vykonával rôzne monitorovacie funkcie počas procesu nabíjania / vybíjania solárnej batérie.

Vyzerá to ako jeden z mnohých existujúcich modelov regulátorov nabíjania pre solárne panely. Tento modul patrí k vývoju typu PWM

Keď slnečné svetlo dopadá na povrch solárneho panelu nainštalovaného napríklad na strechu domu, fotobunky zariadenia premieňajú toto svetlo na elektrický prúd.

Výsledná energia sa v skutočnosti mohla dodávať priamo do akumulátora. Proces nabíjania / vybíjania batérie má však svoje vlastné jemnosti (určité úrovne prúdov a napätí). Ak zanedbáme tieto jemnosti, batéria jednoducho zlyhá v krátkom čase.

Aby to nemalo také smutné následky, je navrhnutý modul nazývaný regulátor nabíjania pre solárnu batériu.

Okrem sledovania úrovne nabitia batérie modul sleduje aj spotrebu energie. Podľa stupňa vybitia obvod regulátora nabíjania batérie zo solárnej batérie reguluje a nastavuje úroveň prúdu potrebného na počiatočné a následné nabitie.

V závislosti na kapacite regulátora nabíjania solárnej batérie môžu mať konštrukcie týchto zariadení veľmi odlišné konfigurácie.

Všeobecne povedané, modul zjednodušene poskytuje bezstarostný „život“ batérii, ktorá periodicky akumuluje a uvoľňuje energiu do spotrebných zariadení.

Čo sa stane, ak nenainštalujete

Ak nenainštalujete regulátory MPPT alebo PWM pre solárne panely, budete musieť nezávisle monitorovať úroveň napätia na batériách. To je možné vykonať pomocou voltmetra, ako je znázornené na obrázku nižšie.

Pri takomto pripojení však nebude úroveň nabitia batérie fixná, v dôsledku čoho sa môže spáliť a zlyhať. Tento spôsob pripojenia je možný pri pripájaní malých solárnych panelov k energetickým zariadeniam s výkonom najviac 0,1 kW. U panelov, ktoré budú napájať celý dom, sa inštalácia bez ovládača neodporúča, pretože zariadenie zlyhá oveľa skôr. Môžu tiež zlyhať z dôvodu prebitia batérie: invertor, pretože nebude schopný zvládnuť také napätie, môže z toho spáliť vedenie atď. Preto by sa mala vykonať správna inštalácia, mali by sa vziať do úvahy všetky faktory.

Ako funguje regulátor nabíjania batérie

Pri absencii slnečného žiarenia na fotobunkách konštrukcie je v režime spánku. Keď sa lúče objavia na prvkoch, ovládač je stále v režime spánku. Zapne sa, iba ak akumulovaná energia zo slnka dosiahne 10 voltov v elektrickom ekvivalente.

Len čo napätie dosiahne túto hodnotu, prístroj sa zapne a začne napájať batériu prúdom cez Schottkyho diódu. Proces nabíjania batérie v tomto režime bude pokračovať, kým napätie prijaté regulátorom nedosiahne 14 V. Ak k tomu dôjde, v obvode regulátora dôjde k zmenám pre solárny akumulátor 35 W alebo akýkoľvek iný. Zosilňovač otvorí prístup na MOSFET a ďalšie dva, slabšie, sa zatvoria.

Týmto sa prestane nabíjať batéria. Akonáhle napätie poklesne, obvod sa vráti do pôvodnej polohy a nabíjanie bude pokračovať. Čas pridelený tejto operácii na kontrolór je asi 3 sekundy.

Ovládač nabíjania pre domácich majstrov

Ak máte skúsenosti s prácou s elektrickými zariadeniami, môžete si sami vytvoriť ovládač na nabíjanie solárnej batérie. Nasledujúci obrázok zobrazuje najjednoduchšiu schému takého zariadenia.

Zvážme princíp fungovania takejto schémy. Fotobunka alebo fotorezistor LDR je zariadenie, ktoré mení svoj odpor, keď na neho dopadá svetlo, to znamená, že ide o solárny panel. Ovládané tranzistormi. Počas vystavenia slnku sú tranzistory zatvorené. Prúd sa prenáša z panelu do batérie cez diódu D2, tu je potrebný, aby prúd neprúdil opačným smerom.Po úplnom nabití regulátor ZD vyšle signál červenej LED žiarovke, ktorá sa rozsvieti načerveno a nabíjanie sa zastaví. Keď napätie na batérii poklesne, stabilizátor sa vypne a dôjde k nabíjaniu. Rezistory sú potrebné na zníženie intenzity prúdu, aby nedochádzalo k poruchám prvkov. Schéma tiež označuje transformátor, z ktorého môže tiež dôjsť k nabíjaniu, princíp je rovnaký. Pozdĺž tejto vetvy začne prúdiť prúd v noci alebo za oblačného počasia.

Vlastnosti zariadenia

Nízka spotreba energie pri nečinnosti. Obvod bol navrhnutý pre malé a stredne veľké olovené batérie a pri nečinnosti odoberá slaboprúd (5mA). Tým sa predlžuje výdrž batérie.

Ľahko dostupné komponenty. Prístroj používa bežné komponenty (nie SMD), ktoré sa dajú ľahko nájsť v obchodoch. Nič nemusí byť zošívané, jediné, čo potrebujete, je voltmetr a nastaviteľný zdroj napájania na vyladenie obvodu.

Najnovšia verzia zariadenia. Toto je tretia verzia zariadenia, takže väčšina chýb a nedostatkov, ktoré sa vyskytli v predchádzajúcich verziách nabíjačky, bola opravená.

Regulácia napätia. Zariadenie používa paralelný regulátor napätia, aby napätie batérie neprekročilo normu, zvyčajne 13,8 Voltov.

Podpäťová ochrana. Väčšina solárnych nabíjačiek používa Schottkyho diódu na ochranu pred únikom batérie zo solárneho panelu. Keď je batéria úplne nabitá, použije sa regulátor bočníkového napätia. Jedným z problémov tohto prístupu sú straty diód a v dôsledku toho ich zahrievanie. Napríklad solárny panel s výkonom 100 W, 12 V, dodáva do batérie 8A, pokles napätia na Schottkyho dióde bude 0,4 V, t.j. stratový výkon je asi 3,2 wattu. Jedná sa jednak o straty, jednak o to, aby dióda potrebovala na odvod tepla radiátor. Problém je v tom, že nebude fungovať na zníženie poklesu napätia, niekoľko paralelne zapojených diód zníži prúd, ale pokles napätia tak zostane. Na nižšie uvedenom diagrame sa namiesto bežných diód používajú mosfety, preto sa výkon stráca iba pre aktívny odpor (straty odporu).

Pre porovnanie, na 100 W paneli pri použití mosfetov IRFZ48 (KP741A) je strata výkonu iba 0,5 W (pri Q2). To znamená menej tepla a viac energie pre batérie. Ďalším dôležitým bodom je, že mosfety majú kladný teplotný koeficient a je možné ich zapojiť paralelne, aby sa znížil odpor.

Vyššie uvedený diagram používa niekoľko neštandardných riešení.

Nabíjanie. Medzi solárnym panelom a záťažou sa nepoužíva žiadna dióda, namiesto toho je tu mosadz Q2. Dióda v mosfete umožňuje prúdiť prúd z panelu do záťaže. Ak sa na Q2 objaví významné napätie, potom sa otvorí tranzistor Q3, nabije sa kondenzátor C4, ktorý donúti operačný zosilňovač U2c a U3b k otvoreniu mosfetu Q2. Teraz sa pokles napätia počíta podľa Ohmovho zákona, t.j. I * R, a je to oveľa menej, ako keby tam bola dióda. Kondenzátor C4 je periodicky vybíjaný cez odpor R7 a Q2 sa zatvára. Ak z panelu prúdi prúd, potom samočinná indukcia EMF induktora L1 okamžite prinúti otvoriť Q3. Stáva sa to veľmi často (mnohokrát za sekundu). V prípade, že prúd ide do solárneho panelu, Q2 sa zatvorí, ale Q3 sa neotvorí, pretože dióda D2 obmedzuje samočinnú indukciu EMF tlmivky L1. Dióda D2 môže byť dimenzovaná na prúd 1A, ale počas testovania sa ukázalo, že taký prúd sa vyskytuje zriedka.

Zastrihávač VR1 nastavuje maximálne napätie. Keď napätie prekročí 13,8 V, operačný zosilňovač U2d otvorí mosfet Q1 a výstup z panelu je „skratovaný“ na zem.Operačný zosilňovač U3b navyše vypína Q2 a tak ďalej. panel je odpojený od záťaže. Je to nevyhnutné, pretože Q1 okrem solárneho panelu „skratuje“ záťaž a batériu.

Správa mosfetov s N-kanálom. Mosfety Q2 a Q4 vyžadujú na pohon väčšie napätie ako tie, ktoré sa používajú v obvode. Za týmto účelom vytvára operačný zosilňovač U2 s páskami diód a kondenzátorov zvýšené napätie VH. Toto napätie sa používa na napájanie U3, ktorého výstupom bude prepätie. Mnoho U2b a D10 zaisťuje stabilitu výstupného napätia pri 24 voltoch. Pri tomto napätí bude cez hradlový zdroj tranzistora napätie najmenej 10V, takže generovanie tepla bude malé. Mosfety s N-kanálom majú zvyčajne oveľa nižšiu impedanciu ako P-kanály, a preto sa v tomto obvode používali.

Podpäťová ochrana. Operačný zosilňovač Mosfet Q4, U3a s externým páskovaním rezistorov a kondenzátorov je navrhnutý pre podpäťovú ochranu. Tu sa Q4 používa neštandardne. Mosfetová dióda poskytuje konštantný tok prúdu do batérie. Keď je napätie nad stanoveným minimom, mosfet je otvorený, čo umožňuje malý pokles napätia pri nabíjaní batérie, ale čo je dôležitejšie, umožňuje prúdiť prúd z batérie k záťaži, ak solárny článok nedokáže poskytnúť dostatočný výstupný výkon. Poistka chráni pred skratom na strane záťaže.

Nižšie sú obrázky usporiadania prvkov a dosiek plošných spojov.

Nastavenie zariadenia. Pri bežnom používaní zariadenia nesmie byť zapojený jumper J1! Na nastavenie slúži LED dióda D11. Ak chcete nakonfigurovať zariadenie, pripojte nastaviteľný zdroj napájania na svorky „zaťaženia“.

Nastavenie podpäťovej ochrany Vložte prepojku J1. V napájacom zdroji nastavte výstupné napätie na 10,5V. Otáčajte vyžínačom VR2 proti smeru hodinových ručičiek, kým sa nerozsvieti LED D11. Otočte VR2 mierne v smere hodinových ručičiek, kým nezhasne LED. Odstráňte prepojku J1.

Nastavenie maximálneho napätia V napájacom zdroji nastavte výstupné napätie na 13,8V. Otáčajte trimrom VR1 v smere hodinových ručičiek, kým LED D9 nezhasne. VR1 pomaly otáčajte proti smeru hodinových ručičiek, kým sa nerozsvieti LED D9.

Ovládač je nakonfigurovaný. Nezabudnite odstrániť prepojku J1!

Ak je kapacita celého systému malá, potom je možné mosfety nahradiť lacnejším IRFZ34. A ak je systém výkonnejší, môžu byť mosfety nahradené výkonnejším IRFZ48.

Regulátor solárneho nabíjania

Toto zariadenie je hlavné v celom systéme - je to ovládač, ktorý zaisťuje interakciu všetkých komponentov - solárneho panelu, záťaže a batérie (je potrebné iba vtedy, ak chceme akumulovať energiu v batérii, ak dodávame energie priamo do elektrickej siete, je potrebný iný typ radiča viazania do siete).
Na trhu existuje pomerne veľa ovládačov pre nízke prúdy (10 - 20 A), ale od tej doby V našom prípade sa namiesto olovenej batérie používa lítiová batéria, potom je potrebné zvoliť ovládač s nastaviteľnými (nastaviteľnými) parametrami. Bol zakúpený radič, ako na fotografii, cena emisie od 13 dolárov na eBay do 20 - 30 dolárov, v závislosti od chamtivosti miestnych predajcov. Regulátor sa hrdo nazýva „Intelligent PWM Solar Panel Charge Controller“, aj keď v skutočnosti celá jeho „inteligencia“ spočíva v schopnosti nastaviť prahové hodnoty pre nabitie a vybitie a štrukturálne sa veľmi nelíši od bežného prevodníka DC-DC.

Pripojenie ovládača je celkom jednoduché, má iba 3 konektory - pre solárny panel, záťaž, respektíve batériu. V mojom prípade bol 12V LED pásik pripojený ako záťaž, batéria je stále rovnaká testovacia batéria s Hobbykingom. Rovnako na ovládači sú 2 USB konektory, z ktorých môžete nabíjať rôzne zariadenia.

Celkovo to vyzeralo takto:

Pred použitím radiča ho musíte nakonfigurovať. Ovládače tohto modelu sa predávajú v rôznych modifikáciách pre rôzne typy batérií, rozdiely sú s najväčšou pravdepodobnosťou iba v prednastavených parametroch. Pre svoju trojčlánkovú lítiovú batériu (3S1P) som nastavil nasledujúce hodnoty:

Ako vidíte, nabíjacie napätie (PV OFF) je nastavené na 12,5 V (na základe 4,2 V je možné vložiť 12,6 na článok, ale mierne podbitie má pozitívny vplyv na počet cyklov batérie). Nasledujúce 2 parametre odpojia záťaž, v mojom prípade je nastavená na 10V a opätovné povolenie nabíjania na 10,5V. Minimálna hodnota sa dala nastaviť ešte menej, až na 9,6V, ostala malá rezerva pre samotnú činnosť ovládača, ktorý je napájaný rovnakou batériou.

Typy

Zapnuté / Vypnuté

Tento typ zariadenia sa považuje za najjednoduchší a najlacnejší. Jeho jedinou a hlavnou úlohou je vypnúť napájanie z batérie, keď sa dosiahne maximálne napätie, aby sa zabránilo prehriatiu.

Tento typ má však určitú nevýhodu, ktorou je príliš skoré vypnutie. Po dosiahnutí maximálneho prúdu je potrebné udržiavať proces nabíjania niekoľko hodín a tento regulátor ho okamžite vypne.

Vďaka tomu bude nabitie batérie na hranici 70% maxima. To negatívne ovplyvňuje batériu.

PWM

Tento typ je pokročilý Zap / Vyp. Aktualizácia spočíva v tom, že má zabudovaný systém modulácie pulznej šírky (PWM). Táto funkcia umožnila regulátoru po dosiahnutí maximálneho napätia nevypínať prúdové napájanie, ale znižovať jeho silu.

Z tohto dôvodu bolo možné zariadenie takmer úplne nabiť.

MRRT

Tento typ je považovaný za najpokročilejší v súčasnosti. Podstata jeho práce vychádza z toho, že je schopný určiť presnú hodnotu maximálneho napätia pre danú batériu. Neustále sleduje prúd a napätie v systéme. Vďaka neustálemu prijímaniu týchto parametrov je procesor schopný udržiavať najoptimálnejšie hodnoty prúdu a napätia, čo umožňuje vytvárať maximálny výkon.

Ak porovnáme regulátor MPPT a PWN, potom je účinnosť prvého z nich vyšší asi o 20 - 35%.

MRRT zariadenia

Za najefektívnejšie a najstabilnejšie regulátory sa považujú regulátory solárnych batérií modifikácie MPRT - Maximum Power Point Tracking. Tieto zariadenia monitorujú nabíjací výkon po dosiahnutí maximálneho limitu. Tento proces využíva sofistikované algoritmy na riadenie odpočtov napätia a prúdu a stanovuje najoptimálnejší pomer charakteristík, ktoré zaisťujú maximálnu účinnosť solárneho systému.

V procese prevádzky sa prakticky zistilo, že solárny regulátor mppt je pokročilejší a výrazne sa líši od ostatných modelov. V porovnaní so zariadeniami PWM je to asi o 35% efektívnejšie, respektíve, samotný systém sa ukáže byť rovnaký.

Vyššia kvalita a spoľahlivosť takýchto zariadení sa dosahuje komplexným obvodom doplneným o komponenty, ktoré poskytujú dôkladnú kontrolu v súlade s prevádzkovými podmienkami. Špeciálne obvody monitorujú a porovnávajú úrovne prúdu a napätia a potom určujú maximálny výstupný výkon.

Hlavnou vlastnosťou regulátorov MPRT je schopnosť nastaviť solárny panel na maximálny výkon bez ohľadu na momentálne počasie. Batéria tak pracuje efektívnejšie a poskytuje potrebné nabitie batérie.

Možnosti výberu

Existujú iba dve kritériá výberu:

1. Prvým a veľmi dôležitým bodom je prichádzajúce napätie. Maximum tohto indikátora by malo byť vyššie asi o 20% napätia naprázdno solárnej batérie.
2. Druhým kritériom je menovitý prúd.Ak je zvolený typ PWN, potom musí byť jeho menovitý prúd vyšší ako skratový prúd batérie asi o 10%. Ak je zvolený MPPT, potom jeho hlavnou charakteristikou je výkon. Tento parameter musí byť väčší ako napätie celého systému vynásobené menovitým prúdom systému. Pre výpočty sa napätie sníma pri vybitých batériách.

Výber podľa výkonu poľa solárnych panelov

Hlavným parametrom solárneho regulátora nabíjania je prevádzkové napätie a maximálna intenzita prúdu, s ktorou môže regulátor nabíjania pracovať. Je veľmi dôležité poznať také parametre solárnych panelov, ako sú:

• Menovité napätie je prevádzkové napätie obvodu solárnej batérie, uzavreté k záťaži, t.j. na kontrolóra;
• Napätie v otvorenej slučke je maximálne dosiahnuteľné napätie solárneho okruhu, ktorý nie je pripojený k záťaži. Toto napätie sa tiež nazýva napätie naprázdno. Ak je regulátor pripojený k solárnemu regulátoru, musí byť schopný odolávať tomuto napätiu.
• Maximálny solárny vstupný prúd, skratový prúd solárneho okruhu. Tento parameter je zriedka uvedený v charakteristikách regulátora. Aby ste to dosiahli, musíte zistiť hodnotu poistky v regulátore a vypočítať veľkosť skratového prúdu solárnych modulov v obvode. U solárnych panelov je skratový prúd zvyčajne vždy uvedený. Skratový prúd je vždy vyšší ako maximálny prevádzkový prúd.
• Menovitý prevádzkový prúd. Prúd pripojeného solárneho okruhu, ktorý je generovaný solárnymi panelmi za normálnych prevádzkových podmienok. Tento prúd je zvyčajne nižší ako špecifikovaný prúd v charakteristikách regulátora, pretože výrobcovia ako vždy označujú maximálny prúd regulátora.
• Menovitý výkon pripojených solárnych panelov. Táto sila predstavuje súčin prevádzkového napätia a prevádzkového prúdu solárnych panelov. Výkon solárnych panelov pripojených k regulátoru musí byť rovnaký alebo menší ako uvedený, nie však vyšší. Ak dôjde k prekročeniu výkonu, môže dôjsť k spáleniu regulátora pri absencii poistiek. Aj keď väčšina ovládačov má prirodzene poistky dimenzované na 10 - 20% preťaženie po dobu 5 - 10 minút.

Spôsoby pripojenia radičov

Vzhľadom na tému pripojení je potrebné hneď poznamenať: pre inštaláciu každého jednotlivého zariadenia je charakteristickou vlastnosťou práca s konkrétnou sériou solárnych panelov.

Napríklad, ak sa použije regulátor, ktorý je navrhnutý na maximálne vstupné napätie 100 voltov, séria solárnych panelov by mala vydávať napätie nepresahujúce túto hodnotu.

Akákoľvek solárna elektráreň pracuje podľa pravidla rovnováhy medzi výstupným a vstupným napätím prvého stupňa. Horná hranica napätia na ovládači sa musí zhodovať s hornou hranicou napätia na paneli

Pred pripojením zariadenia je potrebné určiť miesto jeho fyzickej inštalácie. Podľa pravidiel by sa miesto inštalácie malo vyberať na suchých, dobre vetraných miestach. Prítomnosť horľavých materiálov v blízkosti zariadenia je vylúčená.

Prítomnosť zdrojov vibrácií, tepla a vlhkosti v bezprostrednej blízkosti prístroja je neprijateľná. Miesto inštalácie musí byť chránené pred atmosférickými zrážkami a priamym slnečným žiarením.

Technika pripojenia modelov PWM

Takmer všetci výrobcovia PWM regulátorov požadujú presnú postupnosť pripojovacích zariadení.

Technika pripojenia radičov PWM k periférnym zariadeniam nie je nijak zvlášť náročná. Každá doska je vybavená označenými svorkami. Tu musíte jednoducho sledovať postupnosť akcií.

Periférne zariadenia musia byť pripojené v úplnom súlade s označením kontaktných svoriek:

1. Pripojte vodiče batérie ku svorkám batérie prístroja v súlade s označenou polaritou.
2. Zapnite ochrannú poistku priamo v mieste dotyku kladného vodiča.
3. Na kontaktoch ovládača určených pre solárny panel zafixujte vodiče vychádzajúce zo solárnych panelov panelov. Dbajte na polaritu.
4. Pripojte testovaciu žiarovku s príslušným napätím (zvyčajne 12 / 24V) k záťažovým svorkám prístroja.

Zadaná postupnosť nesmie byť porušená. Napríklad je prísne zakázané pripájať solárne panely predovšetkým vtedy, keď nie je pripojená batéria. Takýmito činnosťami používateľ riskuje „spálenie“ zariadenia. Tento materiál podrobnejšie popisuje montážnu schému solárnych článkov s batériou.

Rovnako pre regulátory série PWM je neprijateľné pripájať k záťažovým svorkám regulátora napäťový menič. Menič by mal byť pripojený priamo k svorkám batérie.

Postup pripojenia zariadení MPPT

Všeobecné požiadavky na fyzickú inštaláciu tohto typu prístroja sa nelíšia od predchádzajúcich systémov. Ale technologické nastavenie je často trochu odlišné, pretože ovládače MPPT sa často považujú za výkonnejšie zariadenia.

Pre regulátory určené pre vysoké úrovne výkonu sa odporúča na pripojenie silového obvodu použiť káble s veľkým prierezom vybavené kovovými zakončeniami.

Napríklad pre vysoko výkonné systémy tieto požiadavky dopĺňa skutočnosť, že výrobcovia odporúčajú použiť kábel na napájacie prípojky určené pre prúdovú hustotu najmenej 4 A / mm2. To znamená napríklad pre regulátor s prúdom 60 A je potrebný kábel na pripojenie k batérii s prierezom najmenej 20 mm2.

Prepojovacie káble musia byť vybavené medenými očkami, pevne zvlnené špeciálnym nástrojom. Záporné vývody solárneho panelu a batérie musia byť vybavené poistkovými a spínacími adaptérmi.

Tento prístup eliminuje energetické straty a zaisťuje bezpečnú prevádzku zariadenia.

Bloková schéma pre pripojenie výkonného regulátora MPPT: 1 - solárny panel; 2 - regulátor MPPT; 3 - svorkovnica; 4,5 - poistky; 6 - vypínač napájania radiča; 7,8 - pozemný autobus

Pred pripojením solárnych panelov k zariadeniu sa uistite, či sa napätie na svorkách zhoduje alebo je menšie ako napätie, ktoré je povolené priviesť na vstup regulátora.

Pripojenie periférií k zariadeniu MTTP:

1. Prepnite panel a vypínač batérie do vypnutej polohy.
2. Odstráňte ochrannú poistku panelu a batérie.
3. Pripojte kábel od svoriek batérie k svorkám ovládača batérie.
4. Pripojte vodiče solárneho panelu k svorkám regulátora označeným príslušným znakom.
5. Pripojte kábel medzi uzemňovacou svorkou a uzemňovacou zbernicou.
6. Nainštalujte teplotný snímač na regulátor podľa pokynov.

Po týchto krokoch musíte vložiť predtým vybratú poistku batérie na miesto a prepnúť prepínač do polohy „zapnuté“. Signál detekcie batérie sa objaví na obrazovke ovládača.

Potom po krátkej pauze (1 - 2 minúty) vymeňte predtým vybratú poistku solárneho panelu a prepnite prepínač panela do polohy „zapnuté“.

Na obrazovke prístroja sa zobrazí hodnota napätia solárneho panelu. Tento moment svedčí o úspešnom uvedení solárnej elektrárne do prevádzky.

Výber ovládača pre napätie a prúd solárnych panelov a batérie

Väčšina vyrobených solárnych panelov má menovité napätie 12 alebo 24 voltov. To sa deje tak, aby bolo možné nabíjať batérie bez ďalšej konverzie napätia. Nabíjateľné batérie sa objavili oveľa skôr ako solárne panely a majú bežný štandard menovitého napätia 12 alebo 24 voltov. Väčšina solárnych regulátorov je preto k dispozícii s menovitým prevádzkovým napätím 12 alebo 24 voltov, ako aj s dvojitým rozsahom 12 a 24 voltov s automatickým snímaním a prepínaním napätia.

Nominálne napätie 12 a 24 V je pre systémy s vysokým výkonom dostatočne nízke. Na získanie potrebného výkonu je potrebné zvýšiť počet solárnych panelov a akumulátorov, zapojiť ich do paralelných obvodov a výrazne zvýšiť silu prúdu. Zvýšenie sily prúdu vedie k zahrievaniu kábla a k elektrickým stratám. Je potrebné zvýšiť hrúbku kábla, zvyšuje sa spotreba kovu. Tiež sú potrebné výkonné vysokoprúdové ovládače, ktoré sú veľmi drahé.

Na elimináciu nárastu prúdu sú regulátory pre vysoko výkonné systémy vyrobené pre menovité prevádzkové napätie 36, 48 a 60 voltov. Stojí za zmienku, že napätie regulátorov je násobkom napätia 12 voltov, aby bolo možné pripojiť solárne panely a batériu k sériovým zostavám. Viaceré regulátory napätia sú k dispozícii iba pre technológiu nabíjania PWM.

Ako vidíte, regulátory PWM sa vyberajú s napäťovým násobkom 12 voltov a v nich musí byť menovité vstupné napätie zo solárnych panelov a menovité napätie obvodu pripojených batérií rovnaké, t.j. 12V z SB - 12V na batériu, 24V pri 24, 48V pri 48V.

Pre regulátory MPPT môže byť vstupné napätie niekoľkokrát rovnaké alebo ľubovoľne vyššie bez násobku 12 Voltov. Regulátory MPPT majú typicky solárne vstupné napätie 50 V pre jednoduché modely a až 250 V pre vysoko výkonné regulátory. Je však potrebné mať na pamäti, že výrobcovia opäť označujú maximálne vstupné napätie a pri sériovom zapojení solárnych panelov by sa malo pripočítať ich maximálne napätie alebo napätie naprázdno. Zjednodušene: maximálne vstupné napätie je ľubovoľné od 50 do 250 V, v závislosti od modelu bude nominálny alebo minimálny vstup 12, 24, 36 alebo 48V. Zároveň je štandardné výstupné napätie na nabíjanie batérie pre regulátory MPPT, často s automatickou detekciou a podporou napätia 12, 24, 36 a 48 voltov, niekedy 60 alebo 96 voltov.

Existujú sériové priemyselné veľmi výkonné regulátory MPPT so vstupným napätím zo solárnych panelov pri 600 V, 800 V a dokonca 2 000 V. Tieto ovládače je tiež možné voľne kúpiť od ruských dodávateľov zariadení.

Okrem výberu regulátora podľa prevádzkového napätia by sa regulátory mali vyberať podľa maximálneho vstupného prúdu zo solárnych panelov a maximálneho nabíjacieho prúdu batérie.

Pre PWM regulátor pôjde maximálny vstupný prúd zo solárnych panelov do nabíjacieho prúdu batérie, t.j. radič sa nenabije väčším prúdom, ako vydávajú solárne panely k nemu pripojené.

V regulátore MPPT je všetko inak, vstupný prúd zo solárnych panelov a výstupný prúd na nabíjanie batérie sú odlišné parametre. Tieto prúdy môžu byť rovnaké, ak sa menovité napätie pripojených solárnych panelov rovná menovitému napätiu pripojenej batérie, ale potom sa stratí podstata premeny MPPT a účinnosť regulátora sa zníži. V regulátoroch MPPT by malo byť menovité vstupné napätie zo solárnych panelov 2 - 3 krát vyššie ako menovité napätie pripojených batérií. Ak je vstupné napätie nižšie ako 2-krát vyššie, napríklad 1,5-krát, potom bude mať menšia účinnosť a viac ako 3-krát vyššia, potom dôjde k veľkým stratám kvôli rozdielu v premene napätia.

Podľa toho bude vstupný prúd vždy rovnaký alebo nižší ako maximálny výstupný prúd nabitia batérie. Z toho teda vyplýva, že regulátory MPPT musia byť vybrané podľa maximálneho nabíjacieho prúdu batérie. Ale aby sa neprekročil tento prúd, je uvedený maximálny výkon pripojených solárnych panelov pri menovitom napätí obvodu pripojených batérií. Príklad pre 60 Amp MPPT regulátor nabíjania:

• 800 W pri napätí batérie elektrárne 12V;
• 1 600 W pri napätí batérie elektrárne 24 V;
• 2 400 W pri napätí batérie elektrárne 36 V;
• 3 200 W pri napätí batérie elektrárne 48V.

Je potrebné poznamenať, že tento výkon pri 12 voltoch je indikovaný na nabíjacie napätie zo solárnych panelov 13 - 14 voltov a je násobkom pre ďalšie systémy s napätím 24, 36 a 48 voltov.

Domáci ovládač: funkcie, príslušenstvo

Prístroj je navrhnutý tak, aby pracoval iba s jedným solárnym panelom, ktorý generuje prúd so silou nepresahujúcou 4 A. Kapacita batérie, ktorú nabíja regulátor, je 3 000 A * h.

Na výrobu ovládača je potrebné pripraviť nasledujúce prvky:

• 2 mikroobvody: LM385-2,5 a TLC271 (je operačný zosilňovač);
• 3 kondenzátory: C1 a C2 majú nízku spotrebu, majú 100n; C3 má kapacitu 1000 u, dimenzovanú na 16 V;
• 1 kontrolka LED (D1);
• 1 Schottkyho dióda;
• 1 dióda SB540. Namiesto toho môžete použiť ľubovoľnú diódu, hlavnou vecou je, že vydrží maximálny prúd solárnej batérie;
• 3 tranzistory: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 rezistorov (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 a R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Všetky môžu byť 5%. Ak chcete väčšiu presnosť, môžete si vziať 1% rezistory.

Čo môže nahradiť niektoré komponenty

Ktorýkoľvek z týchto prvkov je možné nahradiť. Pri inštalácii ďalších obvodov musíte premýšľať o zmene kapacity kondenzátora C2 a výbere predpätia tranzistora Q3.

Namiesto tranzistora MOSFET môžete nainštalovať akýkoľvek iný. Prvok musí mať nízky odpor otvoreného kanála. Je lepšie nevymeniť Schottkyho diódu. Môžete nainštalovať bežnú diódu, ale musí byť umiestnená správne.

Rezistory R8, R10 majú hodnotu 92 kOhm. Táto hodnota je neštandardná. Z tohto dôvodu je ťažké nájsť také odpory. Ich plnohodnotnou náhradou môžu byť dva odpory s 82 a 10 kOhm. Je potrebné ich zahrnúť postupne.

Ak sa ovládač nebude používať v nepriateľskom prostredí, môžete nainštalovať rezistor rezistora. Umožňuje regulovať napätie. V agresívnom prostredí to nebude dlho fungovať.

Ak je potrebné použiť radič pre silnejšie panely, je potrebné vymeniť tranzistor a diódu MOSFET za výkonnejšie analógy. Všetky ostatné komponenty nie je potrebné meniť. Nemá zmysel inštalovať chladič na reguláciu 4 A. Inštaláciou MOSFET na vhodný chladič bude zariadenie schopné pracovať s efektívnejším panelom.

Hlavné typy

1. Regulátory nabíjania PWM (PWM)... Umožňuje dosiahnuť 100% nabitie batérie. Ale kvôli nedostatku mechanizmu na premenu prebytočného napätia na prúd a technológie na sledovanie maximálneho bodu nie je tento typ regulátora schopný vytlačiť zo solárnych panelov všetko, čoho je schopný. Zariadenia tohto typu sa zvyčajne používajú v malých systémoch do 2 kW.
2. Kontroléry nabíjania MRPT... Najpokročilejšie a doposiaľ najnáročnejšie. Sú efektívne a spoľahlivé v prevádzke, majú širokú škálu nastavení a rôzne bezpečnostné prvky. Použitie regulátorov tohto typu vám umožňuje urýchliť návratnosť solárnych elektrární. Vďaka mechanizmu premeny napätia na prúd a inteligentnému systému sledovania maximálneho bodu je ich účinnosť o 20 - 30% vyššia v porovnaní s predchádzajúcimi modelmi. Tento typ zariadenia sa používa v malých aj veľkých (priemyselných) zariadeniach. A tiež na miestach s obmedzenou plochou pre umiestnenie solárnych panelov v situácii, keď z nich potrebujete vyťažiť maximum (napríklad na autách, člnoch alebo jachtách)

Princíp činnosti

Ak nie je k dispozícii prúd zo solárnej batérie, regulátor je v režime spánku. Nepoužíva nijakú vlnu batérie. Po dopade slnečných lúčov na panel začne do ovládača tiecť elektrický prúd. Malo by sa to zapnúť. Indikátor LED spolu s 2 slabými tranzistormi sa však rozsvieti, až keď napätie dosiahne 10 V.

Po dosiahnutí tohto napätia bude prúd tiecť Schottkyho diódou do batérie.Ak napätie stúpne na 14 V, začne pracovať zosilňovač U1, ktorý zapne tranzistor MOSFET. Výsledkom bude, že LED dióda zhasne a dva tranzistory s nízkou spotrebou energie budú zatvorené. Batéria sa nebude nabíjať. V tomto okamihu bude C2 vybitá. V priemere to trvá 3 sekundy. Po vybití kondenzátora C2 sa prekoná hysterézia U1, MOSFET sa uzavrie, batéria sa začne nabíjať. Nabíjanie bude pokračovať, kým napätie nezvýši na spínaciu úroveň.

Nabíja sa pravidelne. Jeho dĺžka navyše závisí od toho, aký je nabíjací prúd batérie a ako výkonné sú zariadenia k nej pripojené. Nabíjanie pokračuje, kým napätie nedosiahne 14 V.

Okruh sa zapne vo veľmi krátkom čase. Jeho zahrnutie je ovplyvnené dobou nabíjania C2 prúdom, ktorý obmedzuje tranzistor Q3. Prúd nemôže byť väčší ako 40 mA.