Контроллер заряда солнечной батареи своими руками: схема сборки, калибровка
Это автоматически включающаяся схема, которая контролирует зарядку аккумулятора от солнечных панелей и других источников питания. Она основана на интегральных схемах 555 и заряжает батарейку, когда её заряд становится ниже заданного уровня, а затем останавливает зарядку во время того, когда батарейка достигает верхнего лимита по вольтажу.
Шаг 1: Моя цель
«Создать дешевый и эффективный контроллер заряда солнечной батареи»
Шаг 2: Схема
Для сборки контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи своими руками понадобятся:
- Интегральная схема NE555 IC с сокетом IC
- Один транзистор 2N2222 или PN222a
- Три резистора на 1K Ом
- Один резистор на 330 Ом и один на 100 Ом
- Два резистора на 330 Ом 1/5 w (опционально)
- Два потенциометра на 10K
- Два светодиода (зеленый и красный)
- Диод 1N4007
- Реле 5V SPDT
- Два трехпиновых коннектора для макетной платы
- Провода
- Макетная плата
- LM7805 (тип TO-220)
- Два конденсатора(я использую на .1uF, можете использовать любой)
- МОП-транзисторами IRF 540 (MOSFET)
На рисунке вы увидите завершенную схему контроллера . 5V реле — главный компонент схемы, это Ключ (SPDT, Single Pole Double Throw). У него одна обычная клемма и два контакта разных конфигураций. Один — обычно открыт (NO), второй — обычно закрыт (NC).
В нашем случае мы подключаем плюс солнечной панели на полюс реле (обычную клемму) и плюс батарейки на обычно открытый контакт; когда батарейка подключена к контроллеру солнечной зарядки, схема проверяет вольтаж батарейки. Если вольтаж меньше или равен обычному, то ток начинает поступать на батарейку, и она заряжается. Когда вольтаж батарейки начинает превышать верхний предел, реле активируется и ток перенаправляется в обычно закрытый контакт.
Шаг 3: Калибровка
После завершения схемы, нужно настроить нижний и верхний пороги. Калибровка батарейки нужна, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку или зарядку. Я использую 12V в качестве нижнего предела и 14.9V в качестве верхнего. Это означает, что когда заряд батареи понижается до 12V, начинается зарядка и когда вольтаж поднимается до 14.9V, реле активируется, и схема перестает заряжать батарейку.
Чтобы настроить лимиты, вам понадобится мультиметр и два источника питания на 12V и 15V, или один универсальный. Сначала нужно установить нижний порог. Для этого установите вольтаж на 12V и подключите его к схеме. Соедините землю с мультиметром и замерьте показатель на пине 2 схемы 555. Настройте вольтаж так, чтобы получить 1.66V. Затем переключите вольтаж на 14.9V и возьмите замер на пине 6 схемы 555. Настройте вольтаж на 3.33V. Теперь контроллер готов к работе.
Шаг 4: Соединение
Приложенная картинка показывает электрическую схему устройства. Сначала соедините плюс от солнечной панели к центральному полюсу реле, затем соедините красный провод от батарейки с NO на реле. Соедините минус от солнечной панели с минусом на схеме, а затем присоедините минус батарейки к схеме.
Шаг 5: Работа
Когда вольтаж батарейки меньше, чем 14.9V, она начинает заряжаться путём передачи тока через NO на реле. Когда вольтаж батарейки достигает 14.9 вольт, реле автоматически переключается на NC.
Шаг 6: Момент истины
masterclub.online
10А контроллер заряда АКБ от солнечных батарей
Здравствуйте. Попробую я сегодня рассказать про достаточно маломощный (10А ток заряда и разряда) контроллер заряда аккумуляторной батареи от солнечных панелей.В обзоре подробные фото контроллера внутри и снаружи, а также тестирование…
Итак, всем известно, что солнечные панели преобразовывают световое излучение в электрический ток, таким образом в дневное время можно получать электрическую энергию от Солнца. Для того, чтобы сохранить эту энергию для использования в тёмное время суток, солнечную силовую установку необходимо оборудовать аккумулятором, который в светлое время суток будет заряжаться, а в тёмное отдавать энергию потребителям.
Комплект состоит из самого контроллера и инструкции на английском языке:
Могу сказать, что подобные инструкции читаю редко, но в эту заглянул.
Общий вид и раз
mysku.me
Сделать контроллер заряда для солнечной батареи в два счета!
Одним из важнейших компонентов солнечной системы является контроллер заряда. Он может поставляться отдельно либо в комплекте с инвертором. Как понятно из названия, это устройство предназначено для контроля заряда АКБ, то есть контроллеры заряда для солнечной батареи следят за уровнем напряжения на аккумуляторе и служат для предотвращения полного разряда или перезаряда батареи.
Век глобальной доступности, когда можно найти абсолютно любой товар и информацию, позволяет не только приобрести контроллеры в любом специализирующемся магазине, но и собрать его своими руками. Для этого Вам понадобится схема устройства, которое Вы планируете изготовить, в нашем случае – это контроллер зарядки, и умение разбираться в электронике. Попытаемся снабдить Вас и тем, и другим.
Контроллеры зарядки для СБ: краткое описание
Существует несколько разновидностей описываемого устройства. Самые простые из них выполняет лишь одну функцию: включает и выключает батареи в зависимости от их заряда. Более «продвинутые» модели снабжены функцией отслеживания точки максимального значения мощности, что обеспечивает более высокий выходной ток по сравнению с током солнечной батареи. А это, в свою очередь, повышает КПД всей установки в целом.
Более усовершенствованные модели – способны понижать напряжение на СБ и поддерживать его на требуемом уровне. Наличие данной функции способствует более полной зарядке АКБ.
Любой контроллер, в том числе и самодельный, должен отвечать определенным требованиям:
- 1,2P ≤ I×U, где P – суммарная мощность солнечных батарей всей системы; I – выходной ток контроллера; U – напряжение системы при разряженных аккумуляторах.
- 1,2Uвх = Uх.х, где Uвх – максимально допустимое входное напряжение, Uх.х – суммарное напряжение холостого хода всех солнечных батарей системы.
Если нет возможности купить…
Конечно, зачастую прибор, собранный своими руками, будет хуже, чем аналогичное устройство, произведенное на заводе. Но сегодня мало кому можно доверять. И дешевые контроллеры для солнечной батареи, поставляемые из Китая, также могли быть собраны в какой-нибудь подсобке. Так зачем покупать устройство, в качестве которого Вы не уверены, если есть возможность соорудить его дома.
На рисунке 1 приведена простейшая схема, воспользовавшись которой Вы сможете своими руками собрать контроллер, пригодный для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора 12 В с помощью маломощной СБ с током в несколько ампер. Изменив номиналы используемых элементов, Вы сможете адаптировать собранный прибор под АКБ с другими техническими характеристиками. Следует отметить, что данная схема предполагает использование вместо защитного диода полевого транзистора, управляемого компаратором.
Видео Вам в помощь:
Принцип работы достаточно прост: когда напряжение на АКБ достигнет заданного значения, контроллер остановит зарядку, в случае его снижения ниже порогового значения, зарядка будет вновь включена. При напряжении меньше 11 В нагрузка будет отключаться, а при напряжении больше 12,5 В, наоборот, подключаться к аккумулятору. Этот небольшой прибор спасет Ваш аккумулятор от самопроизвольного разряда в отсутствие солнца. На рисунке 2 представлен уже собранный комплект, состоящий из двух аккумуляторов, DC/DC-конверторов и индикации.
Контроллеры заряда солнечной батареи, собранные своими руками по более сложным схемам, смогут гарантировать Вам надежную и стабильную работу. Поэтому, если Вы чувствуете в себе силы, то ниже представлена еще одна схема. Она состоит из большего числа компонентов, зато и функционирует без «глюков» (рисунок 3).
Самодельный контроллер, собранный по данной схеме, подойдет для системы энергообеспечения, работающей, как от СБ, так и от ветрогенератора. Сигнал, который приходит от используемого источника альтернативной энергии, коммутируется реле, которое в свою очередь управляется полевым транзисторным ключом. Для регулировки порогов переключения режимов используются подстроечные резисторы.
Не бойтесь экспериментировать, ведь у самых лучших умов человечества тоже случались ошибки и падения, поэтому, если с первого раза Вам не удалось собрать своими руками надежный контроллер, не отчаивайтесь. Попробуйте еще раз, и, возможно, со второго раза у Вас все получится. Зато Вас будет «греть» само осознание того, что Вы сделали его сами.
Статью подготовила Абдуллина Регина
Как доработать устройство для контроля заряда:
altenergiya.ru
Выбор контроллера заряда для солнечных батарей
Гелиосистемы на солнечных батареях — альтернативные источники энергии, приобретающие все большую популярность. Это экологическая чистота, практичность и экономия финансов. Монтаж устройства преобразования света в ток не так уж прост. Солнечная батарея функционирует в системе, состоящей из панелей, аккумуляторов, инверторов, проводов и контроллера заряда. Благодаря этому комплексу энергия солнца используется более эффективно. Наиболее популярные системы работают автономно. Это возможно потому, что ключевым элементом является регулятор или контроллер заряда солнечных батарей.
Элементы цепи гелиосистемы и их функция
Каждый элемент в схеме солнечной батареи отвечает за выполнение определенной функции.
Солнечная панель, состоящая из фотоэлементов, преобразует энергию излучения солнца в ток.
Аккумулятор накапливает энергию и выдает ее при потреблении.
Инвертор создает переменный ток из постоянного, а также изменяет выходную частоту, напряжение.
Роль контроллера в схеме системы
Возможно ли соединить солнечную панель с блоком аккумуляторов (АКБ) напрямую, не используя контроллер заряда? При такой схеме на батарею аккумуляторов зарядный ток поступает постоянно, что приводит к росту напряжения. При максимальном значении 14, 4 В электролит начнет в ней выкипать, что сократит срок службы. Когда именно подобный процесс, свойственный аккумуляторам, начнется, зависит от типа АКБ. Контроллер солнечных батарей следит за значением напряжения, хотя тоже не очень благоприятен для долговечности зарядного устройства. Но он делает систему автономной, освобождая человека от ручного контролирования. Однако, можно было бы применить вольтметр для контрольных измерений. А в критический момент отключать питание вручную.
Итак, контроллер следит в автоматическом режиме за процессами получения аккумулятором энергии и выдачи ее на потребляющие устройства — нагрузку. Это не единственная его функция. Также различные типы могут выполнять следующие важные роли в цепи солнечных батарей.
- Автоматически соединяет аккумулятор с солнечными модулями для зарядки.
- Выбирает оптимальный режим для накопления заряда.
- Полный контроль за процессом, а также включение и отключение потребляющих устройств.
- Поддерживает нужную полярность.
- Предохраняет от короткого замыкания или перебоя в подаче энергии.
- Учитывает уровень мощности.
- Контролирует расход энергии.
Виды:
Для конкретной системы солнечных панелей подойдет один из трех типов контроллеров, имеющихся в продаже. Хотя их так же возможно изготовить своими руками. Как можно выбрать контроллер заряда для солнечной батареи, подскажет следующее описание каждого вида.
On/Off
On/Off — простейший контроллер, отключающий подачу напряжения при максимуме 14,4 В. Аккумулятор защищается от перегрева и перезарядки. Но полный заряд АКБ при этом не обеспечивается. Ведь когда максимальное значение напряжения достигается, процесс должен длится еще некоторое время, но он производит отключение. Поэтому уровень заряда бывает не более 70 %. Это уменьшает срок службы аккумуляторов, ухудшает состояние его пластин.
Такие устройства сейчас почти не используются. Да и контроллерами их не всегда называют. Чаще это автомат отключения.
ШИМ (PWM)
ШИМ (PWM) — контроллер, решающий проблему неполного заряда. Это управляющее устройство нового поколения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) поступающего тока. Когда напряжение приходит к максимуму, номинал заряжающего тока уменьшается. Уровень заряда в таком процессе достигает 100%, а эффективность работы системы повышается до 30%. Отдельные модели ШИМ регуляторов корректно изменяют напряжение входящего тока по отношению к температуре окружающей среды. Батарея при этом защищена от перегрева, а способность принимать напряжение увеличивается при автономно регулирующемся процессе.
MPPT
MPPT контроллер — самое совершенное устройство, применяющееся для регуляции заряда от солнечной батареи. С его применением повышается эффективность вырабатывания электроэнергии, а также ее количество. Устройство отслеживает точку максимальной мощности, так как непрерывно контролирует параметры. Аналитический блок на микропроцессоре рассчитывает соотношение тока и напряжения, оптимальное для получения полной мощности. При этом учитывается стадия зарядки.
Устройство MPPT снимает большое напряжение с панелей, которое преобразовывается в оптимальное для заряда аккумулятора. Оно не совпадает с напряжением питания, указанным в паспорте АКБ. Эффективность работы системы может увеличиться на 35 % по сравнению со схемой на других типах контроллеров. Регуляторы MPPT заставляют работать систему при пониженной на 40% освещенности. На выходе тоже создается значительное напряжение. Сечение проводов при этом можно применить меньшее, а расстояние от аккумуляторов до модуля увеличить.
Характеристики выбора
Выбирая контроллер для солнечных батарей, рекомендуется обращать внимание на следующие параметры.
Напряжение при входе, указанное в тех. паспорте устройства. Максимальное значение должно быть на 20% больше напряжения «холостого хода» солнечной батареи.
Контроллеры заряда PWM должны иметь номинальный ток на 10% более высокий по значению, чем такой же параметр при коротком замыкании батареи.
Контроллёр заряда солнечной батареи типа MPPT нужно выбирать по мощности. Она должна быть не менее величины напряжения солнечной батареи (для разряженных аккумуляторов), умноженной на выходной ток. Для интенсивного солнца к значению прибавляют 20 % запаса.
Как сделать своими руками
Контроллеры для солнечных панелей можно сделать своими руками. Особенно это уместно при самостоятельной сборке конструкции гелиосистемы. Конечно, подобные устройства уступают по возможностям и характеристикам заводским моделям, что не исключает достаточности для небольшой установки, например, из единственной солнечной панели. В наше время разработано множество схем. Чтобы сделать самодельный контроллер — регулятор заряда для солнечных батарей, можно воспользоваться данной схемой:
Также можете просмотреть видео:
Главное следует придерживаться следующих параметров:
Напряжение зарядки — 13,8 В;
Отключение производится при 8 В;
Включение заряда при 12,5 В.
Обобщение функций
Применение контроллеров заряда не ограничивается тем, что они укомплектовывают конструкцию солнечных батарей. В США и некоторых странах Европы распространенным источником электроэнергии являются ветрогенераторы. В их схемы тоже входят контроллеры заряда. Если ветряной генератор совмещен с модулями солнечной батареи, контроллер применяется гибридного типа. Его конструкция основывается на МРРТ или PWM регуляторах, но с другими характеристиками по току и напряжению.
Данное электронное устройство предотвращает полную разрядку аккумулятора или его чрезмерный заряд. Можно перечислить следующие обобщенные функции.
Заряжает аккумулятор по стадиям.
При максимальном заряде или разряде отключает поступление тока или потребляющие электричество приборы.
Вновь включают нагрузку при восстановлении заряда.
Автоматически включает зарядку аккумулятора.
В заключение можно сказать: регулятор заряда — это важный узел гелиосистемы. Благодаря тому, что зарядка и разрядка аккумуляторов управляемая, последние не подвергнутся такому режиму, вследствие которого невозможно будет восстановить их функцию.
svetuvas.ru
Как грамотно выбрать контроллер для солнечных батарей
Дата публикации: 2 января 2019
Автономные гелиосистемы, которые не требуют подключения к общей сети, состоят из множества элементов: солнечных батарей, инвертора, аккумулятора, реле и т.д. Ключевую роль в системе занимает контроллер. Он регулирует работу гелиосистемы и управляет аккумулятором. Главная задача контроллера — не допустить разрядки аккумулятора, а также не позволить ему перегружаться. Это позволяет продлить срок службы аккумулятора и предупредить его поломку в случае перегрузок.
Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей
В первую очередь стоит обратить внимание на такие параметры, как:
- Входное напряжение. Взгляните на информацию в техпаспорте: там указывается максимальное напряжение и напряжение «холостого хода» солнечной батареи. Первый параметр должен быть на 20% выше «холостого хода». Даже если производители указали в документациях завышенные показатели, с этим нехитрым расчетом подобрать подходящий контроллер — реально и без специалиста. Учитывайте и то, что при высокой активности Солнца (в летний период), напряжение в солнечных батареях будет на порядок выше, чем указано в техпаспорте.
- Наличие защиты. Многие модели оснащаются дополнительной защитой от различных неприятных ситуаций: неправильное подключение полярности, короткие замыкания, удар молнии, перегрев, разрядка в ночное время и т.п. Выбирайте контроллер с учетом индивидуальных потребностей: например, если в вашем регионе грозы — частое явление, тогда защита от удара молнии пригодится.
- Номинальный ток. Для моделей каждого типа устройства он свой. Для PWM-контроллеров номинальный ток на 10% выше тока короткого замыкания солнечного модуля. Для MPPT моделей номинальный ток вычисляется, исходя из мощности, которая должна быть равна или немного превышать произведение напряжения солнечной батареи на ток регулятора.
В период высокой инсоляции без контроллера не обойтись: случаются перегрузки, и вся гелиосистема способна выйти из строя. Чтобы этого не произошло, необходимо дополнительно рассчитать показатели номинального тока «про запас». Всегда лучше приобрести более дорогой контроллер с высокими параметрами мощности. Для вычисления показателей, необходимых для расчета «запаса», к полученным значениям по номинальному току прибавьте еще 20% мощности — этого достаточно, чтобы спасти гелиосистему от перегрузок.
Обзор контроллеров солнечной батареи: разновидности
По своему устройство различают четыре типа контроллеров (не считая самодельных):
- On\Off — отключает заряд по достижению верхнего предела напряжения;
- PWM — для понижения заряжающего тока при максимальных нагрузках;
- МРРТ — сложная система, снимающая высокое напряжение с батарей с последующей оптимизацией нагрузки;
- гибридные — созданы для комбинированных систем (солнечные модули + ветряки) для сброса избыточной энергии.
Чем сложнее модель, тем выше ее стоимость. Поэтому устройства типа «On\Off» всегда будут стоить дешевле, чем МРРТ. Необязательно покупать последнюю новинку техники, если вам необходим простой контроллер для солнечной батареи на даче. В этих случаях модели «On\Off» будет достаточно. Если вам необходимо позаботиться о гелиосистеме, работающей на постоянной основе и служащей для обеспечения электроэнергией жилого дома, тогда стоит задуматься о приобретении PWM или МРРТ моделей. Гибридные модели актуальны только для владельцев комбинированных систем. Они строятся на базе МРРТ или PWM с той разницей, что у них используются вольтамперные системы исчисления.
Советы по выбору контроллера для солнечной батареи
Чтобы не совершить ошибку при покупке, учитывайте такие аспекты:
- Мощность солнечных батарей не должна превышать мощности контроллера — это приводит к поломке. Учитывайте, что не каждое устройство располагает функцией ограничения мощности. На деле такой опцией оснащены только модели от продвинутых производителей. К примеру, линейка «Tracer A» от компании EpSolar. Подобный ограничитель указывается в технических характеристиках.
- В расчетах учитывайте, что из-за низких температур общий показатель КПД гелиосистемы увеличивается, в то время как показатель номинальной мощности (в техпаспорте) указывается для средней температуры 25°С. Для примера: у кремниевых батарей температурный коэффициент колеблется от 0,3% до 0,5% на градус по Цельсию. Значит, для -25°С мощность увеличится на 20%. Если не брать это во внимание, то высок риск купить неподходящий контроллер.
- Никогда не устанавливайте контроллер с меньшим номиналом — он сломается, даже если вы собираетесь использовать его для неполной нагрузки. Ситуации случаются разные, и от капризов погоды не застрахован никто.
- Сами производители отмечают, что лучший контроллер для солнечных батарей — тот, который оснащен температурной компенсацией зарядных напряжений. От температуры аккумулятора зависит предельное напряжение зарядки. Иными словами, с наличием встроенного или подключенного температурного датчика вы сможете следить за перегревом устройства. Это позволяет избежать поломок и повысить точность работы аккумулятора.
- Для измерения выработки энергии от Солнца учитывайте среднемесячные значения за пять-семь лет — не только последние показатели. Это позволяет увидеть широту колебаний солнечного массива и выбрать не только подходящие модули, но и соответствующий им контроллер.
altenergiya.ru
Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей
Статья посвящена выбору характеристик контроллера заряда аккумуляторов для солнечной электростанции
Как подобрать контроллер заряда
Вопрос – как выбрать контроллер заряда для солнечной электростанции является одним из главных при расчете солнечной системы. При всей кажущейся сложности этого вопроса, его можно существенно упростить. Это мы и попытаемся сделать в этой статье.
Итак:
Выбор контроллера заряда является четвертым этапом при расчете солнечной системы. После выбора требуемого инвертора (ссылка), расчета требуемой емкости аккумуляторов и определения требуемой суммарной мощности солнечных панелей можно приступить к выбору контроллера заряда.
О том какие контроллеры бывают и какой тип контроллера выбрать вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171898-chto-takoe-kontroller.html
Поэтому останавливаться на этом мы не будем, а приведем способы расчета для двух типов контроллеров PWM (ШИМ) и MPPT.
Подбор PWM (ШИМ) контроллера заряда АКБ
При подборе контроллера данного типа мы будем прежде всего опираться на 2 основных характеристики это допустимая сила тока (5А, 10А, 20А, 50А) и рабочее напряжение (12В, 24В, 48В).
Немного подробнее об этих характеристиках:
Допустимая сила тока определяет максимальный ток от солнечных панелей который будет выдерживать контроллер.
Рабочее напряжение – это режимы в которых контроллер может функционировать. В зависимости от схемы соединения солнечных панелей и аккумуляторов – мы можем выбрать режим работы – рабочее напряжение.
О том какие варианты соединения Аккумуляторов и Солнечных панелей могут быть, а также как будут определяться рабочие токи и напряжения – вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171380-varianty-podklyucheniya-akkmulyatorov.html
И тут – http://oporasolar.ru/a171460-kak-podklyuchit-solnechnye.html
Номинальная сила тока одной панели определяется как Номинальная Мощность делить на Номинальное Напряжение
Например:
для 100 ватной панели на 12 вольт мы получим 100/12=8.33А ― для одной такой панели контроллера заряда на 10А и 12В будет достаточно, но при этом надо убедиться, что банк аккумуляторов (если их несколько) собран на 12В.
Включая 2 таких панели последовательно мы получаем номинальное напряжение равное 12В*2=24В и в данном случае потребуется уже контроллер заряда который может работать в режиме 24В, при этом допустимая номинальная сила тока по прежнему остается 10А, поскольку при последовательном включении солнечных панелей, номинальный ток будет равен току одной панели – 8.33А.
Если мы включим 2 солнечных панели параллельно, то напряжение останется равным 12 В но при этом ток будет суммироваться. В нашем случае 8.33А*2=16.66А а значит контроллера заряда 20А будет достаточно.
При выборе режима включения PWM контроллера очень важно, чтобы вся система была собрана на одно номинальное напряжение – т.е. если мы включаем аккумуляторы на 24В, то и панели и контроллер и инвертор должны быть включены на 24В.
Для того чтобы определить какое максимальное количество панелей можно включить в PWM контроллер при различных режимах включения нужно умножить ток на напряжение режима включения.
Для примера определим какие панели можно включить в контроллер 30А 12/24/48В:
Итак – при включении контроллера в режиме 12 В мы имеем максимальную мощность панелей равную 12В*30А=360Вт – это может быть одна панель на 360Вт с номинальным напряжением 12В, 2 панели по 180Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно, 4 панели по 90Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно и так далее
При включении контроллера в режиме 24В ― имеем 24В*30А=720Вт – можно включить 6 панелей по 120Вт с номинальным напряжением 12В при этом соединив по 2 панели последовательно и затем 3 таких цепи параллельно, или другие различные варианты как в предыдущем режиме
Мы также можем включить этот контроллер в режиме 48В и тогда получим максимальную мощность панелей 48В*30А=1440Вт.
Другим важным ограничением при выборе PWM контроллера заряда считается Емкость банка аккумуляторов. Считается, что ток заряда аккумуляторов должен быть не менее 10% от значения емкости банка аккумуляторов, т.е. для аккумулятора на 100Ач нужен ток контроллера не менее 10А. При последовательном включении аккумуляторов номинальное напряжение остается неизменным, а вот емкость суммируется соответственно для двух 100Ач АКБ включенных последовательно, ток нужен уже 20А. Поэтому старайтесь выбирать режим работы контроллера так, чтобы ток заряда банка аккумуляторов не был больше номинального тока контроллера.
Подбор MPPT контроллера заряда АКБ
В случае выбора такого контроллера ситуация обстоит немного проще. Такие контроллеры преобразовывают любое напряжение панелей на входе в контроллер в требуемое номинальное для зарядки аккумуляторов.
У таких контроллеров важна еще одна характеристика – максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей и в данном случае она определяет количество панелей и схему включения.
Напряжение холостого хода любой панели указано в инструкции к солнечной панели или на самой панели с обратной стороны называется Uoc (U open circuit). Например для панели 150Вт (Моно) 12В напряжение холостого хода составляет порядка 23В.
Что касается подбора контроллера по току – ситуация аналогичная PWM контроллерам.
Например в контроллер MPPT на 60А и 150В Напряжение холостого хода можно включить последовательно 6 моно панелей по 150 Вт с напряжением холостого хода 23В (23В* 6=138В меньше 150В). При этом включить параллельно эти же 6 панелей мы не сможем, поскольку для каждой панели номинальный ток будет равен 150Вт/12В=12,5А. А это значит что включив параллельно 4 таких панели мы получим ток уже 50А. Поэтому в данном случае очень важно определить схему включения панелей так, чтобы получить максимальную суммарную мощность.
При использовании данных панелей мы можем подключить до 24 таких панелей – по 6 панелей последовательно и далее 4 цепочки параллельно.
На этом все сложности выбора контроллеров заряда заканчиваются.
Есть более научные способы расчета требуемых характеристик контроллеров, но в целом результаты таких расчетов не будут существенно отличаться от предложенного нами способа. Если Вам интересны такие способы расчета ― следите за появлением новых статей ― мы будем стараться подробно разбирать все нюансы.
Если у вас возникли сложности при расчетах – звоните +7-903-008-34-37 и мы с радостью поможем вам разобраться. Кроме того мы сделаем для вас расчет системы любой сложности абсолютно бесплатно!
oporasolar.ru
Контроллеры для солнечных батарей. Работа и особенности
В системах электростанций, работающих на солнечных батареях, для подачи полученной энергии на аккумуляторную батарею используют всевозможные схемы подключения, которые выполнены на разных алгоритмах на основе технологии микропроцессорной электроники. На основе таких схем созданы устройства, которые называются контроллеры для солнечных батарей.
Принцип действия
Существует несколько методов передачи электроэнергии от солнечных элементов к аккумуляторной батареи:
- Без применения приборов коммутации и регулировки, напрямую.
- Через контроллеры для солнечных батарей
Первый способ обуславливает прохождение электрического тока от источника на аккумуляторы для повышения их напряжения. Сначала напряжение повысится до предельного определенного значения, которое зависит от типа и разновидности конструкции аккумуляторной батареи и температуры внешней обстановки. Далее превысит этот уровень.
В начальный период зарядка аккумуляторов идет в норме. Далее начинаются процессы, характеризующиеся отрицательными моментами: зарядный ток продолжает поступать, вызывает увеличение напряжения выше допустимой величины, наступает перезаряд, и как следствие, повышается температура электролита. Это приводит его к закипанию и выбросу водяного пара со значительной интенсивностью из отдельных элементов батареи. Такой процесс может продолжаться до момента высыхания банок. Понятно, что ресурс батареи аккумуляторов от этого явления не возрастает.
Чтобы ограничить ток заряда, пользуются специальными устройствами – контроллерами заряда, или делают это вручную. Последним способом практически никто не пользуется, так как это доставляет неудобство следить за величиной напряжения по приборам, делать переключения руками, требуется назначать для этого специального работника, чтобы он обслуживал контроллеры для солнечных батарей.
Порядок действий контроллера во время заряда
Контроллеры для солнечных батарей изготавливают различных модификаций по принципам и сложности метода ограничения напряжения:
- Простое отключение и включение. Контроллер переключает зарядное устройство к аккумулятору в зависимости от значения напряжения на клеммах.
- Преобразования широтно-импульсного вида.
- Контроль наибольшей мощности.
Первый принцип простой коммутации
Это самый простой вид работы, однако он менее надежный. Основным недостатком метода является то, что при увеличении напряжения на клеммах батареи аккумуляторов до максимального значения, окончательного заряда не наступает. Заряд доходит до 90% от номинала. Аккумуляторы постоянно находятся в состоянии недозаряда. Это пагубно влияет на их срок службы.
Широтно-импульсный принцип
Такие приборы производятся на основе микросхем. Они управляют силовым блоком для поддержания напряжения на входе в определенном интервале сигналами обратной связи.
Контроллеры с широтно-импульсным управлением имеют возможности:
- Измерять температуру электролита в батарее датчиком температуры выносного или встроенного типа.
- Образовывать компенсацию температуры напряжением заряда.
- Подстраиваться под свойства конкретного типа аккумуляторов с разными значениями по графику напряжения.
Чем больше функций встроено в контроллеры для солнечных батарей, тем их надежность и стоимость выше.
График действия солнечной батареи
Ограничение напряжения по точке наибольшей мощности
Эти устройства тоже могут работать по широтно-импульсному способу. Их точность высока, так как идет учет максимального значения мощности, отдаваемой солнечной батареей. Значение мощности вычисляется и сохраняется.
Для гелиобатарей с напряжением 12 вольт максимальная мощность находится на 17,5 вольтах. Простой контроллер выключит заряд аккумулятора уже при 14 В, а контроллер со специальной технологией позволяет применять запас солнечных батарей до 17,5 вольт.
Чем сильнее разрядилась батарея, тем больше потери энергии от солнечных элементов, контроллеры для солнечных батарей снижают эти потери. В результате, контроллеры, применяя преобразования широтно-импульсного вида, на всех зарядных циклах повышают отдачу энергии солнечной батареей. Процент экономии может достигать до 30%, в зависимости от различных факторов. Выходной ток аккумулятора при этом будет выше входного.
Свойства
При осуществлении выбора типа контроллера нужно обращать внимание не только на принципы работы, но и на условия, предназначенные для его работы. Такими показателями устройств являются:
- Величина напряжения входа.
- Значение общей мощности солнечных элементов.
- Вид нагрузки.
Напряжение
На схему контроллера может идти напряжение от нескольких батарей, которые соединены по-разному. Для правильного функционирования устройства нужно, чтобы общая величина напряжения вместе с холостым ходом не была больше предела, указанного изготовителем в инструкции.
Назовем некоторые факторы, благодаря которым необходимо делать 20% запас напряжения:
- Нужно учесть фактор рекламного завышения данных контроллера.
- Процессы, происходящие в фотоэлементах, нестабильны, при чрезмерных солнечных вспышках света энергия, которая создает напряжение холостой работы батареи, может быть превышена.
Мощность солнечной батареи
Эта величина важна в работе контроллера, так как устройство должно иметь достаточную мощность, чтобы передавать ее аккумуляторным батареям, если мощности не будет хватать, то схема прибора выйдет из строя.
Для вычисления мощности значение выходного тока из контроллера умножают на напряжение, которое выработано солнечной батареей, не забывая про 20% резерв.
Вид нагрузки
Контроллер должен использоваться по своему назначению. Не нужно применять его как обычный источник напряжения, подключать к нему разные устройства бытового назначения. Может быть, некоторые из них будут нормально работать, и не выведут контроллер из строя.
Другой вопрос, сколько времени это будет продолжаться. Устройство работает на принципе преобразований широтно-импульсного типа, применяет технологии микропроцессорного производства. Эти технологии учитывают нагрузку, заложенную в свойствах аккумуляторной батареи, а не разного рода потребителях, имеющих своеобразные свойства поведения при изменении нагрузки.
Как сделать контроллер своими руками
Чтобы изготовить такое устройство, достаточно иметь некоторые знания электротехники и электроники. Самодельное устройство будет уступать промышленному образцу по наличию функций и эффективности, но для простых сетей с небольшой мощностью, такой самодельный контроллер вполне подойдет.
Самодельный контроллер должен иметь следующие параметры:
- 1,2 P ≤ I × U. В данном выражении применяются обозначения общей мощности источников (Р), тока выхода контроллера (I), напряжения при разряженном аккумуляторе (U).
- Наибольшее напряжение входа контроллера должно соответствовать общему напряжению аккумуляторов на холостом ходу без нагрузки.
Простая схема модуля самодельного контроллера:
Контроллеры для солнечных батарей, собранные самостоятельно, имеют свойства:
- Напряжение заряда – 13,8 вольт, меняется от номинального тока.
- Отключающее напряжение – 11 вольт, может настраиваться.
- Включающее напряжение – 12,5 вольта.
- Снижение напряжения на ключах – 20 милливольт при токе 0,5 А.
Контроллеры для солнечных батарей входят в состав любых гелиосистем, а также систем на солнечных батареях и ветряных генераторах. Они дают возможность создания нормального режима зарядки батарей аккумуляторов, увеличивают эффективность и снижают износ, могут собираться собственными силами.
Разбор схемы контроллера для гибридного питания
Для примера будем рассматривать источник аварийного освещения или охранной сигнализации, работающей в круглосуточном режиме.
Применение энергии солнечной батареи позволяет сократить расход электрической энергии от питающей центральной сети, а также защитить электроустройства от возможности веерного отключения питания.
В темное время, когда нет солнечного света, система переключается на сетевое питание 220 вольт. Запасным источником стала аккумуляторная батарея на 12 вольт. Эта система функционирует в любую погоду.
Схема простейшего контроллера
Фоторезистор осуществляет управление транзисторами Т1 и Т2.
Днем, когда есть солнечный свет, транзисторы закрываются. Напряжение 12 вольт подается на батарею аккумуляторов от панели через диод D2. Он не дает разряжаться аккумулятору через панель. При достаточном освещении панель выдает ток мощностью 15 ватт, 1 ампер.
Когда аккумуляторы получат полный заряд до 11,6 вольта, то стабилитрон открывается и включается красный светодиод (LED Red). При снижении напряжения на контактах аккумулятора до 11 вольт, красный светодиод отключается. Это обозначает, что батарея аккумуляторов требует зарядки. Резисторы R1 и R3 осуществляют ограничение тока светодиода и стабилитрона.
Ночью, или в темное время, когда нет света солнца, сопротивление фотоэлемента снижается, подключаются транзисторы Т1 и Т2. Аккумуляторная батарея получает заряд от блока питания. Ток заряда от линии питания 220 вольт через трансформатор, выпрямитель, резистор и транзисторы поступает на аккумуляторную батарею. Емкость С2 сглаживает пульсации напряжения сети.
Предел светового потока, при котором включается фотодатчик, настраивают переменным резистором.
Похожие темы:
electrosam.ru