Контролер заряду акумулятора для сонячної батареї

Завдяки тому, що людина навчилася перетворювати сонячне випромінювання в електроенергію, ми маємо можливість забезпечувати наші будинки електрикою за допомогою сонця без шкоди для навколишнього середовища. Приватний будинок з безліччю різних приладів і систем, які споживають електрику, вимагає споруди цілої сонячної електростанції. Вона комплектується за допомогою таких приладів, як контролер, інвертор, акумулятори та, звичайно ж, сонячні панелі. Знайомимося з докладною інформацією про те, для чого в цій системі потрібен контролер, з принципом його дії, а також з видами цього приладу, і дізнаємося, як вибрати контролер заряду акумуляторів для сонячної батареї.

Призначення і принцип роботи

Контролер – це електронний прилад, який, як випливає з назви, контролює рівні заряду і розряду акумуляторів для сонячних батарей. Для кращого уявлення про сутність цього пристрою розглянемо особливості роботи теплових панелей.

Сонячне світло потрапляє на поверхню батареї, де починається процес його перетворення в електричний струм за допомогою фотоелементів. Від сонячних батарей струм постійного значення надходить в акумулятор. Інвертор змінює постійний струм на змінний перед розподілом останнього між споживачами електрики. Контролер заряду сонячної батареї запобігає повний розряд і перезаряд акумуляторів.

Схема підключення

Стежити за рівнем заряду дуже важливо з кількох причин.

По перше, повинні дотримуватися максимальні і мінімальні значення заряду, які бувають різними і залежать від типу акумулятора. Це істотно продовжить термін експлуатації акумуляторної батареї (АКБ), а в окремих випадках дозволить уникнути її поломки. Перезарядка деяких видів АКБ може привести до виділення шкідливих речовин або навіть до вибуху пристрою.

По-друге, численні моделі акумуляторів працюють з різними показниками напруги. Контролер сонячних батарей встановлює необхідний рівень, з яким може працювати конкретний прилад.

Крім цього, акумулятор відключає подачу струму від сонячної батареї до гранично зарядженого накопичувача, а максимально виряджене пристрій відключає від споживачів електрики.

Загалом, цей пристрій виконує широкий спектр функцій:

  1. Забезпечення багатоступінчастого заряду акумулятора.
  2. Відключення і підключення приладів в автоматичному режимі від джерел енергії або від споживачів в залежності від рівня заряду.

Таким чином, контролер заряду відстежує умови роботи акумуляторів, страхуючи їх від простою, перезарядки і зайвого навантаження. Ці функції продовжують час експлуатації приладів.

види приладів

Контролери для сонячних батарей представлені в декількох видах:

  • Пристрої On / Off.
  • PWM контролери.
  • MPPT контролери.
  • Пристрої гібридного типу.
  • Саморобні контролери.

Познайомимося з кожним з цих видів. На сьогоднішній день найпопулярнішими вважаються PWM контролер і контролер MPPT.

Пристрої On / Off

Такі контролери заряду акумуляторів є найпростішими з усіх моделей, які представлені на сучасному ринку. Їх функціональність дуже обмежена. Пристрої цього типу відключають процес зарядки акумулятора при досягненні максимального значення напруги. Таким чином, запобігає перегрів і перезарядка АКБ.

Контролер on / off

Важливо підкреслити, що контролер такого типу не зможе забезпечити 100% рівень заряду АКБ. Цей нюанс пояснюється тим, що відключення відбувається після досягнення максимального значення струму. На момент знеструмлення рівень заряду може перебувати в межах від 70 до 90%. Щоб завантажити акумуляторну батарею повністю, буде потрібно ще кілька годин. Неповна зарядка несприятливо позначається на функціонуванні приладу і зменшує термін його експлуатації.

Контролери типу PWM

Контролер рівня заряду PWM (Pulse-Width Modulation) по-іншому називається ШІМ. ШІМ контролер – пристрій, принцип дії якого заснований на широтно-імпульсної модуляції струму. Прилад розроблений з метою усунення проблеми неповної зарядки. 100% рівень досягається завдяки тому, що механізм при виявленні максимального значення струму, знижує його продовжуючи таким чином зарядку акумулятора.

PWM

Описаний пристрій запобігає перегріванню акумуляторної батареї, сприяє підвищенню прийняття заряду. Загалом, добре позначається на її стані. Прилад цього типу вважається досить ефективним, але MPPT контролер, якщо порівнювати його принцип дії з PWM, є кращим варіантом по ряду функціональних можливостей.

MPPT контролери

МРРТ контролер (Maximum Power Point Tracking) – пристрій, який відстежує максимальну межу потужності заряду. За допомогою складного алгоритму пристрій цього типу стежить за показаннями струму і напруги системи енергопостачання, визначаючи оптимальне співвідношення параметрів для забезпечення максимальної продуктивності всієї сонячної електростанції.

МРРТ

Без перебільшення можна стверджувати, що саме MPPT контролер є найбільш вдосконаленою і ефективною моделлю в порівнянні з іншими. Для порівняння: MPPT контролер підвищує продуктивність системи енергозабезпечення до 35% щодо PWM.

На сьогоднішній день MPPT контролер вважається більш підходящим для систем, в яких сонячні панелі займають значні площі. Але висока вартість приладів даного типу вводить певні обмеження при його використанні. Тому PWM модель є доступною для експлуатації в системах енергопостачання приватних будинків.

Пристрої гібридного типу

Використовуються в разі енергопостачання за допомогою комбінування джерел енергії, наприклад, вітру і сонця. В основу розробки гібридного приладу покладено принцип роботи МРРТ і PWM контролерів Єдине, чим він відрізняється від інших моделей, – це вольтамперні параметри.

гібрид

Головна мета моделей гібридного типу полягає в своєрідному вирівнюванні навантаження на акумулятори. Ця проблема виникає в результаті роботи вітрогенераторів, які виробляють струм непостійній величини. При цьому акумулятори працюють в посиленому режимі, який значно зменшує термін експлуатації.

саморобні прилади

У деяких випадках, при наявності відповідного досвіду і навичок, збирають контролер акумуляторів для сонячної панелі самостійно. Але, швидше за все, такий прилад буде значно поступатися в плані функціональності і ефективності. Пристрої подібного типу підходять тільки для дуже маленької системи енергозабезпечення, яка працює з низькою потужністю.

саморобний контролер

Для виготовлення контролера заряду акумуляторів вам знадобиться його схема. Похибка роботи саморобного контролера повинна дозволяти фіксувати перепади вимірюваних величин з точністю до однієї десятої.

Способи підключення пристроїв

Контролер для сонячних батарей може бути як вбудованим в інвертор або блок живлення, так і існувати самостійним приладом.

При виборі методу підключення всіх компонентів системи слід враховувати співвідношення значень. Наприклад, напруга від сонячних батарей не повинно перевищувати максимальний показник, з яким може працювати контролер. Перед підключенням приладу в схему для нього слід вибрати сухе місце, дотримуючись при цьому правил протипожежної безпеки. Нижче наводиться опис способів підключення найпоширеніших типів контролерів: PWM і MPPT.

При підключенні PWM контролерів потрібно дотримуватися чітко визначену послідовність:

  1. Провід акумуляторної батареї з’єднати на клемах контролера заряду сонячних батарей.
  2. Включити захисний запобіжник біля проводу з позитивною полярністю.
  3. Приєднати виходи сонячних батарей до контактів контролера.
  4. Підключення лампи необхідного напруги 12 вольт (стандартне звичайне значення) до висновків навантаження контролера.

підключення pwm

При цих діях важливо підключати прилади зі строгим дотриманням маркувань клем і полярності. Порушення послідовності підключення приладів може призвести до їх поломки. Інвертор можна підключати до клем контролера. Він повинен приєднуватися до клем акумуляторної батареї.

МРРТ контролер, будучи пристроєм більш потужним, технологічно підключається трохи по-іншому. Хоча загальні вимоги, що стосуються фізичної установки, дотримуються відповідно до вищеописаної схемою.

підключення МРРТ

Кабелі, за допомогою яких МРРТ контролер з’єднується з іншими приладами, оснащені мідними обтискними наконечниками. Клеми негативної полярності, що з’єднуються з контролером, слід обладнати перехідниками з вимикачами і запобіжниками. Це дозволить вам запобігти втраті енергії, а також забезпечить безпечне використання системи. Важливо перевірити відповідність значення напруги на сонячних батареях і ці ж показники у пристрої.

Перед підключенням приладів в систему необхідно перевести вимикачі клем у відключене стан і вийняти запобіжники. Процес відбувається в кілька етапів:

  1. З’єднати клеми контролера і акумуляторної батареї.
  2. З’єднати сонячні батареї з контролером.
  3. Підключити заземлення.
  4. Встановити на контролері датчик температури.

Все це повинно робитися відповідно до маркуванням клем і дотриманням полярностей. Після того як установка завершена, переводимо вимикач в стан «включено» і вставляємо запобіжники. Якщо установка виконана правильно, на екрані повинні висвітитися показники заряду акумулятора.

Критерії вибору контролера

Контролер процесу зарядки акумуляторів для сонячних панелей є дуже важливим елементом системи енергопостачання. Різноманітний асортимент моделей може трохи спантеличити при виборі пристрою.

Підібрати підходящу модель простіше, якщо при покупці взяти до уваги наступні критерії:

  1. Показник вхідної напруги. Дане значення обраного приладу повинно бути вище приблизно на 20% показників напруги батарей, які генерують перетворювачі сонячного світла в струм.
  2. Значення загальної потужності батарей. Воно не повинно бути вище за показник струму на виході.

Сучасні моделі мають ряд додаткових функцій, призначених для підвищення безпеки при використанні регуляторів процесу зарядки. Пристрої управління процесами зарядки-розрядки можуть мати захист від впливу погодних умов, зайвого навантаження, коротких замикань, перегріву, а також від неправильного підключення (це стосується недотримання полярності). Тому вибирати прилад слід не тільки в залежності від описаних критеріїв, але і з урахуванням функцій захисту, які найкращим чином забезпечать безпечну експлуатацію пристрою.

Ссылка на основную публикацию