Вибір контролера для сонячної батареї

Вибір контролера для сонячної батареї

8 бер, 2016 переглядів: 1427 коментарів: 0

Принцип роботи контролерів для заряду сонячних батарей,будова, що враховувати при виборі

Принцип роботи контролерів для заряду сонячних батарей,будова, що враховувати при виборі

В сучасних сонячних електростанціях для передачі виробленої електроенергії робочим акумуляторам застосовуються різні схеми підключення джерел струму. Вони використовують не однакові алгоритми, створені на основі мікропроцесорних технологій, називаються контролерами.

Як працюють контролери заряду сонячних батарей


Електроенергія, що виробляється сонячною батареєю, може передаватися накопичувальним акумуляторним батареям:

1. безпосередньо, без використання комутаційних приладів і регулюючих пристроїв,

2. через контролер.

При першому способі електричний струм від джерела піде до акумуляторів і стане збільшувати напругу на їх клемах. Спочатку вона дійде до певного, граничного значення, що залежить від конструкції (типу) акумуляторної батареї і навколишньої температури. Потім подолає рекомендований рівень.

На початковому етапі заряду схема працює нормально. А ось далі починаються вкрай небажані процеси: тривале надходження зарядного струму викликає підвищення напруги понад допустимі значення (близько 14 В), виникає перезаряд з різким зростанням температури електроліту, що приводить до його закипання з інтенсивним викидом парів дистильованої води з елементів. Іноді аж до повного висихання ємностей. Природно, що ресурс акумуляторної батареї різко знижується.

Тому завдання обмеження зарядного струму вирішують контролерами або вручну. Останній спосіб: постійно контролювати за приладами величину напруги і комутувати перемикачі руками такий невдячний, що існує тільки в теорії.




Типова схема підключення контроллера

Алгоритми роботи контролерів заряду сонячних батарей

За складністю способу обмеження граничної напруги прилади виготовляють за принципами:

1. Вимкнути / Увімкнути (або On / Off), коли схема просто комутує акумулятори із зарядним пристроєм за величиною напруги на клемах,

2. широтно-імпульсних (ШІМ) перетворень,

3. сканування точки максимальної потужності.

Принцип №1: Схема Вимкнути / Увімкнути


Це найбільш простий, але найбільш ненадійний метод. Його головний недолік в тому, що при зростанні напруги на клемах аккумумляторной батареї до граничного значення повного заряду ємності не відбувається. Вона доходить в цьому випадку приблизно до 70-90% номінального значення.

У акумуляторів постійно відбувається регулярний недобір енергії, який значно знижує термін їх експлуатації.

Принцип №2: Схема ШІМ контролерів(Широтно-імпульсна модуляція)


Скорочене позначення цих пристроїв на англійській мові: PWM. Вони випускаються на основі конструкцій мікросхем. Їх завданням є управління силовим блоком для регулювання напруги на його вході в заданому діапазоні за допомогою сигналів зворотного зв'язку.

PWM контролери додатково можуть:

    враховувати температуру електроліту вбудованим або виносним датчиком (останній спосіб точніше),

    створювати температурні компенсації зарядною напругою,

    налаштовуватися під певний тип акумуляторів (GEL, AGM, рідко-кислотні) з різними показниками графіків напруги в однакових точках.

Збільшення функцій PWM контролерів підвищує їх вартість і надійність роботи.




Графік роботи сонячної батареї

Принцип №3: сканування точки максимальної потужності


Такі пристрої позначають англійськими літерами MPPT. Вони теж працюють за способом широтно-імпульсних перетворювачів, але гранично точні тому, що враховують найбільшу величину потужності, яку здатні віддати сонячні батареї. Це значення завжди точно визначається і вноситься в документацію.

Наприклад, для геліобатареї 12 В точка віддачі максимальної потужності становить близько 17,5 В. Звичайний PWM контролер припинить заряд аккумумляторной батареї при досягненні напруги 14 - 14,5 В, а контролер, що працює за технологією MPPT - дозволить додатково використовувати ресурс сонячних батарей до 17,5 В.

Зі збільшенням глибини розряду акумуляторів зростають втрати енергії від джерела. МРРТ контролери зменшують їх.

Характер відстеження напруги, відповідного віддачі максимальної потужності сонячної батареї в 80 ват, демонструється усередненим графіком.

Таким способом МРРТ контролери, використовуючи широтно-імпульсні перетворення у всіх циклах заряду акумуляторів, збільшують віддачу сонячної батареї. Залежно від різних чинників економія може становити 10 - 30%. При цьому струм виходу з акумулятора буде перевищувати струм входу в нього з сонячної батареї.
контролер MPPT

Основні параметри контролерів заряду сонячних батарей


При виборі контролера для сонячної батареї крім знання принципів його роботи слід звернути увагу на умови, для яких він розроблений.

Головними показниками приладів є:

    значення вхідної напруги,

    величина сумарної потужності сонячної енергії,

    характер  навантаження, що підключається.

Напруга сонячної батареї


На контролер може подаватися напруга від однієї або декількох сонячних батарей, з'єднаних за різними схемами. Для правильної роботи приладу важливо, щоб сумарна величина поданої на нього напруги з урахуванням холостого ходу джерела не перевищувала граничної величини, зазначеної виробником у технічній документації.

При цьому слід зробити запас (резерв) ≥ 20% через низку факторів:

    - не секрет, що окремі параметри сонячної батареї іноді можуть бути трохи завищені в рекламних цілях,

   - процеси, що відбуваються на Сонці, не носять стабільного характеру, а при аномально підвищених спалахи активності можлива передача енергії, що створює напругу холостого ходу сонячної батареї вище розрахункової межі.


Потужність сонячної батареї


Вона важлива для вибору контролера тому, що прилад повинен бути здатний надійно передавати її робочим акумуляторам. В іншому випадку він просто згорить.

Для визначення потужності (у ВАТ) множать величину струму виходу з контролера (в амперах) на напругу (в вольтах), що виробляється сонячною батареєю з урахуванням, створеного для нього, 20% запасу.

Характер  навантаження, що підключається.


Треба добре розуміти призначення контролера. Не варто використовувати його в якості універсального джерела живлення, підключаючи до нього різні побутові пристрої. Звичайно, частина з них зможе нормально працювати, не створюючи аномальних режимів.

Але ... наскільки довго це триватиме? Прилад працює на основі широтно-імпульсних перетворень, використовує мікропроцесорні і транзисторні технології, які врахували в якості навантаження тільки характеристики акумуляторів, а не випадкових споживачів зі складними перехідними процесами при комутаціях і мінливим характером споживаної потужності.

Посилання на публікацію: http://ishop.sutem.com.ua/articles/topics/solar_energy/controler_choice

повязані публікації

 

Коментарі