1. Для чого потрібен сонячний контролер?
2. параметри вибору
3. види контролерів
4. контролери PWM
5. Регулятори типу MPPT
6. Гібридні контролери заряду
7. саморобні контролери
8. Деякі особливості контролерів заряду сонячних батарей

Серед сучасних геліосистем особливо популярними стали ті, що працюють автономно і не підключаються до електричної мережі. Тобто, вони функціонують в замкнутому режимі. Наприклад, в рамках енергопостачання одного будинку. До складу подібних систем входять сонячні панелі (і / або вітряної генератор), контролер заряду, інвертор, реле, акумулятор, дроти. Контролер в цій схемі є ключовим елементом. У цій статті ми поговоримо про те, для чого потрібен контролер сонячних батарей, які бувають різновиди і як вибрати такий пристрій.

Зміст статті

Для чого потрібен сонячний контролер?

Як вже було сказано, контролер заряду є ключовим елементом геліосистеми. Це електронний пристрій, що працює на базі чіпа, який контролює роботу системи і управляє зарядом акумулятора. Контролери для сонячних батарей не допускають повної розрядки акумулятора і його зайвого заряду. Коли заряд акумуляторної батареї знаходиться на максимальному рівні, то величина струму від фотоелементів зменшується. В результаті подається струм, необхідний для компенсації саморозряду. Якщо акумулятор надмірно розряджений, то контролер відключить від нього навантаження.

Отже, можна узагальнити функції, які виконує контролер сонячних батарей:

• багатостадійний заряд акумулятора;
• відключення зарядки або навантаження при максимальному заряді або розряді, відповідно;
• включення навантаження, коли заряд батареї відновлений;
• автоматичне включення струму з фотоелементів для зарядки акумулятора.

Можна зробити висновок, що подібний пристрій продовжує термін служби акумуляторів і їх поломку.

Контролер заряду сонячних батарей

параметри вибору

На що ж слід звернути увагу при виборі контролера для сонячних батарей? Основні характеристики викладені нижче:

• Вхідна напруга. Максимальна напруга, вказане в технічному паспорті, повинно бути на 20 відсотків вище напруги «холостого ходу» батареї фотоелементів. Ця вимога постала через те, що виробники часто ставлять завищені параметри контролерів в специфікаціях. Крім того, при високій сонячній активності напруга сонячних модулів може бути вище, ніж вказано в документації;
• Номінальний струм. Для контролера типу PWM номінал по току повинен на 10 відсотків перевищувати струм короткого замикання батареї. Контролер типу MPPT потрібно підбирати по потужності. Його потужність повинен дорівнювати або вище напруги геліосистеми помноженого на струму регулятора на виході. Напруга системи береться для виряджених акумуляторів. У період високої сонячної активністю до отриманої потужності слід додати 20 відсотків про запас.

Не потрібно економити на цьому запасі. Адже економія може плачевно позначитися в період високої сонячної інсоляції. Система може вийти з ладу і збитки будуть набагато більше.

види контролерів

Контролери On / Off

Ці моделі є найпростішими з усього класу контролерів заряду для сонячних батарей.

Контролер заряду On / Off для геліосистем

Моделі типу On / Off призначені для того, щоб можна було відключати заряд акумулятора, коли досягається верхня межа напруги. Зазвичай це 14,4 вольта. В результаті запобігається перегрів і зайвий заряд.

За допомогою контролерів On / Off не вийде забезпечити повну зарядку акумуляторної батареї. Адже тут відключення відбувається в той момент, коли досягнуто максимальний струм. А процес зарядки до повної ємності ще необхідно підтримувати кілька годин. Рівень заряду в момент відключення знаходиться десь 70 відсотків від номінальної ємності. Природно, що це негативно відбивається на стані акумулятора і знижує термін його експлуатації.

контролери PWM

У пошуках рішення неповної зарядки акумулятора в системі з пристроями On / Off були розроблені блоки управління, засновані на принципі широтно-імпульсної модуляції (скорочено ШІМ) заряджає струму. Сенс роботи такого контролера полягає в тому, що він знижує заряджаючий ток, коли досягається граничне значення напруги. При такому підході заряд акумулятора доходить практично до 100 відсотків. Ефективність процесу збільшується до 30 відсотків.

Контролер заряду PWM

Є моделі PWM, які вміють в залежності від температури ОС регулювати струм. Це добре позначається на стані акумулятора, зменшується нагрівання, краще приймається заряд. Процес стає регульованим в автоматичному режимі.

ШІМ контролери заряду для сонячних батарей фахівці рекомендують застосовувати в тих регіонах, де спостерігається висока активність сонячних променів. Їх часто можна зустріти в геліосистемах маленької потужності (менше двох кіловат). Як правило, в них працюють акумуляторні батареї невеликої ємності.

Регулятори типу MPPT

Контролери заряду МРРТ сьогодні є найдосконалішими пристроями для регулювання процесу заряду акумуляторної батареї в геліосистемах. Ці моделі збільшують ефективність генерації електрики на одних і тих же сонячних батареях. Принцип роботи пристроїв MPPT заснований на визначенні точки максимального значення потужності.

Контролер заряду MPPT

MPPT в постійному режимі стежить за струмом і напругою в системі. На підставі цих даних мікропроцесор підраховує оптимальне співвідношення параметрів для того, щоб досягти максимальної вироблення по потужності. При регулюванні напруги і враховується навіть етап процесу зарядки. MPPT контролери сонячних батарей навіть дозволяють знімати велике напруження з модулів, потім перетворюючи його в оптимальне. Під оптимальним розуміється те, яке забезпечує повну зарядку АКБ.

Якщо оцінювати роботу MPPT в порівнянні з PWM, то ефективність функціонування геліосистеми зросте від 20 до 35 відсотків. До плюсів також варто віднести можливість роботи при затіненні сонячної панелі до 40 відсотків. Завдяки можливості підтримки високого значення напруги на виході контролера можна використовувати проводку невеликого перерізу. А також можна поставити сонячні панелі і блок на більшу відстань, ніж у випадку з PWM.

Гібридні контролери заряду

У деяких країнах, наприклад, США, Німеччини, Швеції, Данії значну частину електроенергії виробляють вітрогенератори. У деяких маленьких країнах альтернативна енергетика займає велику частку в енергомережах цих держав. У складі вітряних систем також працюють пристрої для управління процесом заряду. Якщо ж електростанція являє собою комбінований варіант з вітрогенератора і сонячних батарей, то застосовують гібридні контролери.

гібридний контролер

Ці пристрої можуть бути побудовані схемою МРРТ або PWM. Основна відмінність полягає в тому, що в них використовуються інші вольтамперні характеристики. В процесі роботи вітряні генератори дають дуже нерівномірне вироблення електроенергії. В результаті на акумуляторні батареї надходить нерівномірне навантаження, і вони працюють в стресовому режимі. Завдання гібридного контролера полягає в скиданні надлишкової енергії. Для цього, як правило, використовуються спеціальні тени.

саморобні контролери

Люди, які розбираються в електротехніці, часто самі збирають контролери заряду для вітрогенераторів і сонячних батарей. Функціональність подібних моделей часто поступається за ефективністю і набору функцій фабричним пристроїв. Однак в невеликих установках малої потужності саморобного контролера цілком достатньо.

Саморобний контролер заряду для геліосистем

При створенні контроллера заряду своїми руками слід пам'ятати про те, що сумарна потужність повинна задовольняти наступні умови: 1,2P ≤ I * U. I - це вихідний струм контролера, U - це напруга при розрядженою батареї.

Схем саморобних контролерів існує досить багато. Їх можна пошукати на відповідних форумах в мережі. Тут слід сказати лише про деякі загальні вимоги до такого пристрою:

• Напруга зарядки повинно бути 13,8 вольта і змінюється в залежності номінального значення сили струму;
• Напруга, при якому відбувається відключення заряду (11 вольт). Ця величина повинна бути настроюється;
• Напруга, при якому включається заряд 12,5 вольта.

Так, що якщо ви вирішили зібрати геліосистему своїми руками, то доведеться зайнятися виготовленням контролера заряду. Без нього при експлуатації сонячних батарей і ветрогенератров не обійтися.

Деякі особливості контролерів заряду сонячних батарей

На завершення слід сказати ще про декілька особливості контролерів заряду. У сучасних системах вони мають ряд захистів для підвищення надійності роботи. У таких пристроях можуть бути реалізовані наступні види захисту:

• Від неправильного підключення полярності;
• Від коротких замикань у навантаженні і на вході;
• Від блискавки;
• Від перегріву;
• Від вхідних перенапруг;
• Від розряду акумулятора в нічний час.

Крім того, в них встановлюються всілякі електронні запобіжники. Щоб полегшити експлуатацію геліосистем, контролери заряду мають інформаційні дисплеї. На них відображається інформація про стан акумуляторної батареї і системи в цілому. Тут можуть бути такі дані, як:

• Ступінь заряду, напруга АКБ;
• Струм, що віддають фотоелементами;
• Струм для заряду батареї і в навантаженні;
• Запасені і віддані ампер-години.

На дисплеї може також видаватися повідомлення про зниження заряду, попередження про відключення живлення в навантаження.

Деякі моделі контролерів для сонячних батарей мають таймери для активації нічного режиму роботи. Існують складні пристрої, що керують роботою двох незалежних батарей. У їх назві зазвичай є приставка Duo. Варто також відзначити моделі, які вміють скидати зайву енергію на тени.

Цікаві моделі, що мають інтерфейс для підключення до комп'ютера. Так можна значно розширити функціонал спостереження за геліосистемою і управління нею.
Якщо стаття виявилася для вас корисною, розповсюдьте посилання на неї в соціальних мережах. Цим ви допоможете розвитку сайту. Голосуйте в опитуванні нижче і оцінюйте матеріал! Виправлення і доповнення до статті залишайте в коментарях.