Принцип работы и виды контроллеров заряда для солнечных батарей

Технологии 300 ,

Миниатюра к статье Принцип работы и виды контроллеров заряда для солнечных батарей

Благодаря тому, что человек научился преобразовывать солнечное излучение в электроэнергию, мы имеем возможность обеспечивать наши дома электричеством с помощью солнца без вреда для окружающей среды. Частный дом с множеством различных приборов и систем, которые потребляют электричество, требует сооружения целой солнечной электростанции. Она комплектуется с помощью таких приборов, как контроллер, инвертор, аккумуляторы и, конечно же, солнечные панели. Знакомимся с подробной информацией о том, для чего в этой системе нужен контроллер, с принципом его действия, а также с видами этого прибора, и узнаем, как выбрать контроллер заряда аккумуляторов для солнечной батареи.

Предназначение и принцип работы

Контроллер − это электронный прибор, который, как следует из названия, контролирует уровни заряда и разряда аккумуляторов для солнечных батарей. Для лучшего представления о сущности этого устройства рассмотрим особенности работы тепловых панелей.

Солнечный свет попадает на поверхность батареи, где начинается процесс его преобразования в электрический ток при помощи фотоэлементов. От солнечных батарей ток постоянного значения поступает в аккумулятор. Инвертор меняет постоянный ток на переменный перед распределением последнего между потребителями электричества. Контроллер заряда солнечной батареи предотвращает полный разряд и перезаряд аккумуляторов.

Схема подключения

Следить за уровнем заряда очень важно по нескольким причинам.

Во-первых, должны соблюдаться максимальные и минимальные значения заряда, которые бывают разными и зависят от типа аккумулятора. Это существенно продлит срок эксплуатации аккумуляторной батареи (АКБ), а в отдельных случаях позволит избежать ее поломки. Перезарядка некоторых видов АКБ может привести к выделению вредных веществ или даже ко взрыву устройства.

Во-вторых, многочисленные модели аккумуляторов работают с разными показателями напряжения. Контроллер солнечных батарей устанавливает необходимый уровень, с которым может работать конкретный прибор.

Помимо этого, аккумулятор отключает подачу тока от солнечной батареи к предельно заряженному накопителю, а максимально разряженное устройство отключает от потребителей электричества.

В общем, это устройство выполняет широкий спектр функций:

  1. Обеспечение многоступенчатого заряда аккумулятора.
  2. Отключение и подключение приборов в автоматическом режиме от источников энергии или от потребителей в зависимости от уровня заряда.

Таким образом, контроллер заряда отслеживает условия работы аккумуляторов, страхуя их от простоя, перезарядки и излишней нагрузки. Эти функции продлевают время эксплуатации приборов.

Виды приборов

Контроллеры для солнечных батарей представлены в нескольких видах:

  • Устройства On/Off.
  • PWM контроллеры.
  • MPPT контроллеры.
  • Устройства гибридного типа.
  • Самодельные контроллеры.

Познакомимся с каждым из этих видов. На сегодняшний день самыми популярными считаются PWM контроллер и контроллер MPPT.

Устройства On/Off

Такие контроллеры заряда аккумуляторов являются самыми простыми из всех моделей, которые представлены на современном рынке. Их функциональность весьма ограничена. Устройства этого типа отключают процесс зарядки аккумулятора при достижении максимального значения напряжения. Таким образом, предотвращается перегрев и перезарядка АКБ.

Контроллер on/off

Важно подчеркнуть, что контроллер такого типа не сможет обеспечить 100% уровень заряда АКБ. Этот нюанс объясняется тем, что отключение происходит по достижении максимального значения тока. На момент обесточивания уровень заряда может находиться в пределах от 70 до 90%. Чтобы загрузить аккумуляторную батарею полностью, потребуется еще несколько часов. Неполная зарядка неблагоприятно сказывается на функционировании прибора и уменьшает срок его эксплуатации.

Контроллеры типа PWM

Контроллер уровня заряда PWM (Pulse-Width Modulation) по-другому называется ШИМ. ШИМ контроллер − устройство, принцип действия которого основан на широтно-импульсной модуляции тока. Прибор разработан с целью устранения проблемы неполной зарядки. 100% уровень достигается благодаря тому, что механизм при обнаружении максимального значения тока, понижает его продлевая таким образом зарядку аккумулятора.

PWM

Описанное устройство предотвращает перегрев аккумуляторной батареи, способствует повышению принятия заряда. В общем, хорошо сказывается на ее состоянии. Прибор этого типа считается весьма эффективным, но MPPT контроллер, если сравнивать его принцип действия с PWM, является более предпочтительным вариантом по ряду функциональных возможностей.

MPPT контроллеры

МРРТ контроллер (Maximum Power Point Tracking) − устройство, которое отслеживает максимальный предел мощности заряда. С помощью сложного алгоритма устройство этого типа следит за показаниями тока и напряжения системы энергоснабжения, определяя оптимальное соотношение параметров для обеспечения максимальной продуктивности всей солнечной электростанции.

МРРТ

Без преувеличения можно утверждать, что именно MPPT контроллер является наиболее усовершенствованной  и эффективной моделью по сравнению с другими. Для сравнения: MPPT контроллер повышает продуктивность системы энергообеспечения до 35% относительно PWM.

На сегодняшний день MPPT контроллер считается более подходящим для систем, в которых солнечные панели занимают значительные площади. Но высокая стоимость приборов данного типа вводит определенные ограничения при его использовании. Поэтому PWM модель является доступной для эксплуатации в системах энергоснабжения частных домов.

Устройства гибридного типа

Используются в случае энергоснабжения с помощью комбинирования источников энергии, например, ветра и солнца. В основу разработки гибридного прибора положен принцип работы МРРТ и PWM контроллеров. Единственное, чем он отличается от других моделей, − это вольтамперные параметры.

Гибрид

Главная цель моделей гибридного типа состоит в своеобразном выравнивании нагрузки на аккумуляторы. Эта проблема возникает в результате работы ветрогенераторов, которые производят ток непостоянной величины. При этом аккумуляторы работают в усиленном режиме, который значительно уменьшает срок эксплуатации.

Самодельные приборы

В некоторых случаях, при наличии соответствующего опыта и навыков, собирают контроллер аккумуляторов для солнечной панели самостоятельно. Но, скорее всего, такой прибор будет значительно уступать в плане функциональности и эффективности. Устройства подобного типа подходят только для очень маленькой системы энергообеспечения, которая работает с низкой мощностью.

Самодельный контроллер

Для изготовления контроллера заряда аккумуляторов вам понадобится его схема. Погрешность работы самодельного контроллера должна позволять фиксировать перепады измеряемых величин с точностью до одной десятой.

Способы подключения устройств

Контроллер для солнечных батарей может быть как встроенным в инвертор или блок питания, так и существовать самостоятельным прибором.

При выборе метода подключения всех компонентов системы следует учитывать соотношение значений. Например, напряжение от солнечных батарей не должно превышать максимальный показатель, с которым может работать контроллер. Перед подключением прибора в схему для него следует выбрать сухое место, придерживаясь при этом правил противопожарной безопасности. Ниже приводится описание способов подключения самых распространенных типов контроллеров: PWM и MPPT.

PWM

При подключении PWM контроллеров требуется соблюдать четко определенную последовательность:

  1. Провода аккумуляторной батареи соединить на клеммах контроллера заряда солнечных батарей.
  2. Включить защитный предохранитель возле провода с положительной полярностью.
  3. Подсоединить выходы солнечных батарей к контактам контроллера.
  4. Подключение лампы необходимого напряжения 12 вольт (стандартное обычное значение) к выводам нагрузки контроллера.

Подключение pwm

При этих действиях важно подключать приборы со строжайшим соблюдением маркировок клемм и полярности. Нарушение последовательности подключения приборов может привести к их поломке. Инвертор нельзя подключать к клеммам контроллера. Он должен присоединяться к клеммам аккумуляторной батареи.

MPPT

МРРТ контроллер, являясь устройством более мощным, технологически подключается немного по-другому. Хотя общие требования, касающиеся физической установки, соблюдаются в соответствии с вышеописанной схемой.

Подключение МРРТ

Кабели, с помощью которых МРРТ контроллер соединяется с другими приборами, оснащены медными обжимными наконечниками. Клеммы отрицательной полярности, соединяемые с контроллером, следует оборудовать переходниками с выключателями и предохранителями. Это позволит вам предотвратить потерю энергии, а также обеспечит безопасное использование системы. Важно проверить соответствие значения напряжения на солнечных батареях и эти же показатели у устройства.

Перед подключением приборов в систему необходимо перевести выключатели клемм в отключенное состояние и вынуть предохранители. Процесс происходит в несколько этапов:

  1. Соединить клеммы контроллера и аккумуляторной батареи.
  2. Соединить солнечные батареи с контроллером.
  3. Подключить заземление.
  4. Установить на контроллере датчик температуры.

Все это должно делаться в соответствии с маркировками клемм и соблюдением полярностей. После того как установка завершена, переводим выключатель в состояние «включено» и вставляем предохранители. Если установка выполнена правильно, на экране должны высветиться показатели заряда аккумулятора.

Критерии выбора контроллера

Контроллер процесса зарядки аккумуляторов для солнечных панелей является очень важным элементом системы энергоснабжения. Разнообразный ассортимент моделей может немного озадачить при выборе устройства.

Подобрать подходящую модель проще, если при покупке взять во внимание следующие критерии:

  1. Показатель входного напряжения. Данное значение выбранного прибора должно быть выше примерно на 20% показателей напряжения батарей, которые генерируют преобразователи солнечного света в ток.
  2. Значение общей мощности батарей. Оно не должно быть выше показателя тока на выходе.

Современные модели имеют ряд дополнительных функций, предназначенных для повышения безопасности при использовании регуляторов процесса зарядки. Устройства управления процессами зарядки-разрядки могут иметь защиту от воздействия погодных условий, излишней нагрузки, коротких замыканий, перегрева, а также от неправильного подключения (это касается несоблюдения полярности). Поэтому выбирать прибор следует не только в зависимости от описанных критериев, но и с учетом функций защиты, которые лучшим образом обеспечат безопасную эксплуатацию устройства.

Было полезно? - Сохраните информацию в социальных сетях:
Логотип сайта batteryk.com

Увы, комментариев пока нет. Станьте первым!

Поделитесь своим опытом

Данные не разглашаются. Вы можете оставить анонимный комментарий, не указывая имени и адреса эл. почты