Solar batteriladdningsregulator: krets, funktionsprincip, anslutningsmetoder

Solenergi är än så länge begränsad (på hushållsnivå) till skapandet av solcellspaneler med relativt låg effekt.Men oavsett utformningen av den fotoelektriska omvandlaren av solljus till ström, är denna enhet utrustad med en modul som kallas en solbatteriladdningskontroll.

Faktum är att solfotosyntesinstallationen inkluderar ett laddningsbart batteri - en lagringsenhet för den energi som tas emot från solpanelen. Det är denna sekundära energikälla som i första hand betjänas av styrenheten.

I artikeln som vi presenterar kommer vi att förstå design- och driftsprinciperna för denna enhet, och också överväga hur man ansluter den.

Solpaneler

En elektronisk modul som kallas en solstyrenhet är utformad för att utföra ett antal kontrollfunktioner under laddnings-/urladdningsprocessen solcellsbatteri.

När solljus faller på ytan av en solpanel installerad, till exempel på taket av ett hus, omvandlar enhetens fotoceller detta ljus till elektrisk ström.

Den resulterande energin skulle faktiskt kunna tillföras direkt till ackumulatorbatteriet. Processen att ladda/urladda ett batteri har dock sina egna subtiliteter (vissa nivåer av strömmar och spänningar). Om du försummar dessa subtiliteter kommer batteriet helt enkelt att misslyckas under en kort driftsperiod.

För att undvika sådana tråkiga konsekvenser designas en modul som kallas laddningsregulator för ett solbatteri.

Förutom att övervaka batteriladdningsnivån övervakar modulen även energiförbrukningen.Beroende på graden av urladdning reglerar och ställer solbatteriets laddningskontrollkrets den aktuella nivån som krävs för den första och efterföljande laddningen.

Beroende på kraften hos solbatteriets laddningskontroller kan designen av dessa enheter ha mycket olika konfigurationer

Generellt sett ger modulen en bekymmersfri "livslängd" för batteriet, som regelbundet ackumulerar och avger energi till konsumentenheter.

Typer som används i praktiken

På industriell nivå har två typer av elektroniska enheter lanserats och produceras, vars design är lämplig för installation i ett solenergisystem:

1. enheter i PWM-serien.
2. MPPT-seriens enheter.

Den första typen av styrenhet för ett solbatteri kan kallas "gamling". Sådana system utvecklades och togs i drift i början av utvecklingen av sol- och vindenergi.

Funktionsprincipen för PWM-styrkretsen är baserad på pulsbreddsmodulationsalgoritmer. Funktionaliteten hos sådana enheter är något sämre än de mer avancerade enheterna i MPPT-serien, men i allmänhet fungerar de också ganska effektivt.

En av de populära solcellsstationernas batteriladdningskontrollmodeller i samhället, trots att enhetskretsen är gjord med PWM-teknik, som anses föråldrad

Konstruktioner som använder Maximum Power Point Tracking-teknologi (spår den maximala effektgränsen) kännetecknas av ett modernt förhållningssätt till kretslösningar och ger större funktionalitet.

Men om vi jämför båda typerna av styrenheter och, särskilt, med en partiskhet mot den inhemska sfären, ser MPPT-enheter inte ut i det rosa ljus som de traditionellt annonseras i.

MPPT-styrenhet:

• har en högre kostnad;
• har en komplex konfigurationsalgoritm;
• ger en effektvinst endast på paneler av ett stort område.

Denna typ av utrustning är mer lämpad för globala solenergisystem.

En styrenhet designad för drift som en del av en solenergianläggning. Det är en representant för klassen MPPT-enheter - mer avancerad och effektiv

För behoven hos en vanlig användare från en hemmiljö, som i regel har paneler med små ytor, är det mer lönsamt att köpa och driva en PWM-kontroller (PWM) med samma effekt.

Blockdiagram över styrenheter

Schematiska diagram av PWM- och MPPT-styrenheter för att betrakta dem med en lekmans öga är en alltför komplex punkt förknippad med en subtil förståelse av elektronik. Därför är det logiskt att endast överväga strukturdiagram. Detta tillvägagångssätt är förståeligt för ett brett spektrum av människor.

Alternativ #1 - PWM-enheter

Spänningen från solpanelen går genom två ledare (positiva och negativa) till stabiliseringselementet och den separerande resistiva kretsen. På grund av denna del av kretsen erhålls potentialutjämning av ingångsspänningen och i viss mån organiserar de skydd av styrenhetens ingång från att överskrida inspänningsgränsen.

Det bör betonas här: varje enskild enhetsmodell har en specifik ingångsspänningsgräns (anges i dokumentationen).

Ungefär så ser blockschemat över enheter gjorda på basis av PWM-tekniker ut.För drift som en del av små hushållsstationer ger detta kretsupplägg ganska tillräcklig effektivitet

Därefter begränsas spänningen och strömmen till det erforderliga värdet av krafttransistorer. Dessa kretskomponenter styrs i sin tur av styrkretschippet genom drivkretschippet. Som ett resultat ställer utsignalen från ett par krafttransistorer in det normala värdet på spänning och ström för batteriet.

Kretsen innehåller även en temperatursensor och en drivenhet som styr effekttransistorn, som reglerar belastningseffekten (skydd mot djupurladdning av batteriet). Temperatursensorn övervakar uppvärmningsstatusen för viktiga delar av PWM-regulatorn.

Vanligtvis temperaturnivån inuti höljet eller på krafttransistorernas kylflänsar. Om temperaturen överskrider de gränser som anges i inställningarna, stänger enheten av alla aktiva kraftledningar.

Alternativ #2 - MPPT-enheter

Kretsens komplexitet i detta fall beror på dess tillägg till ett antal element som bygger den nödvändiga kontrollalgoritmen mer noggrant, baserat på driftsförhållanden.

Spännings- och strömnivåer övervakas och jämförs av komparatorkretsar, och baserat på jämförelseresultaten bestäms den maximala uteffekten.

Kretsdesign i strukturell form för laddningsregulatorer baserade på MPPT-teknologier. En mer komplex algoritm för övervakning och kontroll av kringutrustning har redan noterats här.

Huvudskillnaden mellan den här typen av kontroller och PWM-enheter är att de kan justera solenergimodulen till maximal effekt, oavsett väderförhållanden.

Kretsen för sådana enheter implementerar flera kontrollmetoder:

• störningar och observationer;
• öka ledningsförmågan;
• nuvarande svep;
• konstant spänning.

Och i det sista segmentet av den övergripande åtgärden används också en algoritm för att jämföra alla dessa metoder.

Anslutningsmetoder för styrenhet

Med tanke på ämnet anslutningar bör det omedelbart noteras: för installationen av varje enskild enhet arbetar en karakteristisk egenskap med en specifik serie solpaneler.

Så, till exempel, om en styrenhet används som är designad för en maximal inspänning på 100 volt, bör en serie solpaneler mata ut en spänning som inte är större än detta värde.

Alla solenergianläggningar fungerar enligt regeln att balansera ut- och inspänningarna för det första steget. Den övre gränsen för styrenhetens spänning måste motsvara den övre gränsen för panelspänningen

Innan du ansluter enheten måste du bestämma platsen för dess fysiska installation. Enligt reglerna ska installationsplatsen väljas i torra, välventilerade utrymmen. Undvik närvaron av brandfarliga material nära enheten.

Förekomsten av vibrationskällor, värme och fukt i enhetens omedelbara närhet är oacceptabelt. Installationsplatsen måste skyddas från nederbörd och direkt solljus.

Anslutningsteknik för PWM-modeller

Nästan alla tillverkare av PWM-kontroller kräver att enheterna ansluts i exakt ordningsföljd.

Tekniken att ansluta PWM-kontroller till kringutrustning är inte särskilt svår. Varje kort är utrustad med märkta terminaler. Här behöver du helt enkelt följa sekvensen av åtgärder

Kringutrustning måste anslutas helt i enlighet med beteckningarna för kontaktterminalerna:

1. Anslut batterikablarna till enhetens batteriterminaler i enlighet med den angivna polariteten.
2. Slå på skyddssäkringen direkt vid kontaktpunkten för den positiva ledningen.
3. Fäst ledarna som kommer från solcellspanelens batteri till kontrollernas kontakter avsedda för solpanelen. Observera polariteten.
4. Anslut en testlampa med lämplig spänning (vanligtvis 12/24V) till enhetens belastningsterminaler.

Den angivna sekvensen får inte överträdas. Till exempel är det strängt förbjudet att ansluta solpaneler först när batteriet inte är anslutet. Genom att göra detta löper användaren risken att "bränna" enheten. I detta material Diagrammet för montering av solpaneler med ett batteri beskrivs mer i detalj.

För styrenheter i PWM-serien är det inte heller tillåtet att ansluta en spänningsomriktare till styrenhetens belastningsterminaler. Växelriktaren ska anslutas direkt till batteripolerna.

Procedur för anslutning av MPPT-enheter

De allmänna fysiska installationskraven för denna typ av enhet skiljer sig inte från tidigare system. Men den tekniska inställningen är ofta något annorlunda, eftersom MPPT-kontroller ofta anses vara mer kraftfulla enheter.

För regulatorer som är konstruerade för höga effektnivåer, rekommenderas att använda kablar med stor tvärsektion utrustade med metalländkapslar för strömkretsanslutningar.

Till exempel, för kraftfulla system, kompletteras dessa krav av det faktum att tillverkare rekommenderar att använda en kabel för kraftanslutningsledningar utformade för en strömtäthet på minst 4 A/mm². Det vill säga till exempel för en styrenhet med en ström på 60 A behöver du en kabel för att ansluta till batteriet med ett tvärsnitt på minst 20 mm².

Anslutningskablar måste vara utrustade med kopparöglor, hårt krympta med ett specialverktyg. De negativa polerna på solpanelen och batteriet måste vara utrustade med adaptrar med säkringar och strömbrytare.

Detta tillvägagångssätt eliminerar energiförluster och säkerställer säker drift av installationen.

Blockschema för anslutning av en kraftfull MPPT-kontroller: 1 – solpanel; 2 – MPPT-styrenhet; 3 – plint; 4.5 – säkringar; 6 – styrenhetens strömbrytare; 7.8 – jordbuss

Innan du ansluter solpaneler När du ansluter till enheten, se till att spänningen vid terminalerna motsvarar eller är lägre än den spänning som kan matas till styrenhetens ingång.

Ansluta kringutrustning till MTTP-enheten:

1. Ställ panel- och batteriomkopplarna till "av"-läget.
2. Ta bort skyddssäkringarna på panelen och batteriet.
3. Anslut batteripolerna med en kabel till kontrollterminalerna för batteriet.
4. Anslut solpanelens plintar med en kabel till kontrollterminalerna som anges med motsvarande tecken.
5. Anslut jordterminalen till jordbussen med en kabel.
6. Installera temperaturgivaren på regulatorn enligt instruktionerna.

Efter dessa steg måste du sätta tillbaka den tidigare avlägsnade batterisäkringen och vrida omkopplaren till "på" -läget. En batteridetekteringssignal visas på styrenhetens skärm.

Därefter, efter en kort paus (1-2 minuter), byt ut den tidigare borttagna solpanelsäkringen och vrid panelomkopplaren till "på"-läget.

Enhetens skärm kommer att visa spänningsvärdet för solpanelen. Detta ögonblick indikerar den framgångsrika lanseringen av solenergianläggningen.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Industrin producerar enheter som är mångfacetterade när det gäller kretsdesign. Därför är det omöjligt att ge entydiga rekommendationer om anslutningen av alla installationer utan undantag.

Huvudprincipen för alla typer av enheter förblir dock densamma: utan att ansluta batteriet till styrenhetsbussarna är anslutning till solcellspaneler oacceptabel. Liknande krav gäller för att ingå i systemet spänningsomriktare. Den ska betraktas som en separat modul kopplad till batteriet via direktkontakt.

Om du har nödvändig erfarenhet eller kunskap, vänligen dela den med våra läsare. Lämna dina kommentarer i blocket nedan. Här kan du ställa en fråga om ämnet för artikeln.