Svarkin-spb.ru

Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи

Для чего нужны и какие бывают контроллеры заряда солнечной батареи?

Среди современных гелиосистем большую популярность приобрели те, что работают автономно и не подключаются к электрической сети. То есть, они функционируют в замкнутом режиме. Например, в рамках энергоснабжения одного дома. В состав подобных систем входят солнечные панели (и/или ветряной генератор), контроллер заряда, инвертор, реле, аккумулятор, провода. Контроллер в этой схеме является ключевым элементом. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен контроллер солнечных батарей, какие бывают разновидности и как выбрать такое устройство.

Для чего нужен солнечный контроллер?

Как уже было сказано, контроллер заряда является ключевым элементом гелиосистемы. Это электронное устройство, работающее на базе чипа, который контролирует работу системы и управляет зарядом аккумулятора. Контроллеры для солнечных батарей не допускают полной разрядки аккумулятора и его излишнего заряда. Когда заряд аккумуляторной батареи находится на максимальном уровне, то величина тока от фотоэлементов уменьшается. В результате подаётся ток, необходимый для компенсации саморазряда. Если аккумулятор чрезмерно разряжен, то контроллер отключит от него нагрузку.

Итак, можно обобщить функции, которые выполняет контроллер солнечных батарей:

  • многостадийный заряд аккумулятора;
  • отключение зарядки или нагрузки при максимальном заряде или разряде, соответственно;
  • включение нагрузки, когда заряд батареи восстановлен;
  • автоматическое включение тока с фотоэлементов для зарядки аккумулятора.

Контроллер заряда солнечных батарей

Параметры выбора

На что же следует обратить внимание при выборе контроллера для солнечных батарей? Основные характеристики изложены ниже:

  • Входное напряжение. Максимальное напряжение, указанное в техническом паспорте, должно быть на 20 процентов выше напряжения «холостого хода» батареи фотоэлементов. Это требование появилось из-за того, что производители часто ставят завышенные параметры контроллеров в спецификациях. Кроме того, при высокой солнечной активности напряжение солнечных модулей может быть выше, чем указано в документации;
  • Номинальный ток. Для контроллера типа PWM номинал по току должен на 10 процентов превышать ток короткого замыкания батареи. Контроллер типа MPPT нужно подбирать по мощности. Его мощность должен быть равна или выше напряжения гелиосистемы умноженного на тока регулятора на выходе. Напряжение системы берётся для разряженных аккумуляторов. В период высокой солнечной активностью к полученной мощности следует прибавить 20 процентов про запас.

Виды контроллеров

Контроллеры On/Off

Эти модели являются самыми простыми из всего класса контроллеров заряда для солнечных батарей.

Контроллер заряда On/Off для гелиосистем

Модели типа On/Off предназначены для того, чтобы отключать заряд аккумулятора, когда достигается верхний предел напряжения. Обычно это 14,4 вольта. В результате предотвращается перегрев и излишний заряд.

С помощью контроллеров On/Off не получится обеспечить полную зарядку аккумуляторной батареи. Ведь здесь отключение происходит в том момент, когда достигнут максимальный ток. А процесс зарядки до полной ёмкости ещё необходимо поддерживать несколько часов. Уровень заряда в момент отключения находится где-то 70 процентов от номинальной ёмкости. Естественно, что это негативно отражается на состоянии аккумулятора и снижает срок его эксплуатации.
Вернуться к содержанию

Контроллеры PWM

В поисках решения неполной зарядки аккумулятора в системе с устройствами On/Off были разработаны блоки управления, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции (сокращённо ШИМ) заряжающего тока. Смысл работы такого контроллера заключается в том, что он понижает заряжающий ток, когда достигается предельное значение напряжения. При таком подходе заряд аккумулятора доходит практически до 100 процентов. Эффективность процесса увеличивается до 30 процентов.

Контроллер заряда PWM

ШИМ контроллеры заряда для солнечных батарей специалисты рекомендуют применять в тех регионах, где наблюдается высокая активность солнечных лучей. Их часто можно встретить в гелиосистемах маленькой мощности (менее двух киловатт). Как правило, в них работают аккумуляторные батареи небольшой ёмкости.

Регуляторы типа MPPT

Контроллеры заряда МРРТ сегодня являются самыми совершенными устройствами для регулирования процесса заряда аккумуляторной батареи в гелиосистемах. Эти модели увеличивают эффективность генерации электричества на одних и тех же солнечных батареях. Принцип работы устройств MPPT основан на определении точки максимального значения мощности.

Читать еще:  Что можно и что нельзя делать за рулем

Контроллер заряда MPPT

MPPT в постоянном режиме следит за током и напряжением в системе. На основании этих данных микропроцессор подсчитывает оптимальное отношение параметров для того, чтобы достигнуть максимальной выработки по мощности. При регулировке напряжения и учитывается даже этап процесса зарядки. MPPT контроллеры солнечных батарей даже позволяют снимать большое напряжение с модулей, затем преобразовывая его в оптимальное. Под оптимальным понимается то, которое обеспечивает полную зарядку АКБ.

Если оценивать работу MPPT по сравнению с PWM, то эффективность функционирования гелиосистемы возрастёт от 20 до 35 процентов. К плюсам также стоит отнести возможность работы при затенении солнечной панели до 40 процентов. Благодаря возможности поддержания высокого значения напряжения на выходе контроллера можно использовать проводку небольшого сечения. А также можно поставить солнечные панели и блок на большее расстояние, чем в случае с PWM.
Вернуться к содержанию

Гибридные контроллеры заряда

В некоторых странах, например, США, Германии, Швеции, Дании значительную часть электроэнергии вырабатывают ветрогенераторы. В некоторых маленьких странах альтернативная энергетика занимает большую долю в энергосетях этих государств. В составе ветряных систем также работают устройства для управления процессом заряда. Если же электростанция представляет собой комбинированный вариант из ветрогенератора и солнечных батарей, то применяют гибридные контроллеры.

Самодельные контроллеры

Люди, которые разбираются в электротехнике, часто сами собирают контроллеры заряда для ветрогенераторов и солнечных батарей. Функциональность подобных моделей часто уступает по эффективности и набору функций фабричным устройствам. Однако в небольших установках маленькой мощности самодельного контроллера вполне достаточно.

Самодельный контроллер заряда для гелиосистем

При создании контроллера заряда своими руками следует помнить о том, что суммарная мощность должна удовлетворять следующему условию: 1,2P ≤ I*U. I – это выходной ток контроллера, U – это напряжение при разряженной батарее.

Схем самодельных контроллеров существует довольно много. Их можно поискать на соответствующих форумах в сети. Здесь следует сказать лишь о некоторых общих требованиях к такому устройству:

  • Напряжение зарядки должно быть 13,8 вольта и меняется в зависимости номинального значения силы тока;
  • Напряжение, при котором происходит отключение заряда (11 вольт). Эта величина должна быть настраиваемой;
  • Напряжение, при котором включается заряд 12,5 вольта.

Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:

  • От неправильного подключения полярности;
  • От коротких замыканий в нагрузке и на входе;
  • От молнии;
  • От перегрева;
  • От входных перенапряжений;
  • От разряда аккумулятора в ночное время.
  • Степень заряда, напряжение АКБ;
  • Ток, отдаваемый фотоэлементами;
  • Ток для заряда батареи и в нагрузке;
  • Запасённые и отданные ампер-часы.

На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.

Некоторые модели контроллеров для солнечных батарей имеют таймеры для активации ночного режима работы. Существуют сложные устройства, управляющие работой двух независимых батарей. В их названии обычно есть приставка Duo. Стоит также отметить модели, которые умеют сбрасывать лишнюю энергию на тэны.

Интересны модели, имеющие интерфейс для подключения к компьютеру. Так можно значительно расширить функционал наблюдения за гелиосистемой и управления ей.

Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи

Контроллеры заряда солнечных батарей – основные области применения.

В наше время уже никого нельзя удивить тем фактом, что энергия солнца может быть преобразована в электрический ток. Тем не менее, далеко не каждый представляет себе, как и в каких сферах могут использоваться солнечные батареи в Казани.

Для начала следует отметить, что высокоэффективные солнечные преобразователи могут задействоваться как в автономных системах, так и в сетевых. Именно поэтому можно с уверенностью сказать, что фотоэлектрические батареи широко распространены во многих сферах производства. Так, среди них выделяют:

  • сельское хозяйство;
  • телекоммуникации;
  • системы уличного освещения;
  • электростанции для рекламных панелей;
  • подсветка дорожных знаков в ночное время суток;
  • системы навигации и т.д.
Читать еще:  Наиболее распространенные нарушения велосипедистов

Однако солнечные батареи в Казани были бы не столь эффективными, если бы не контроллеры заряда. Данные элементы солнечных электростанций могут быть представлены отдельной единицей, а могут встраиваться в инверторы или в блоки бесперебойного питания. Как правило, выделяют сразу несколько типов контроллеров ,так называемые ШИМ контроллеры и контроллеры MPPT, о которых далее и пойдет речь.

Как устроены современные MPPT контроллеры заряда

Контроллеры заряда солнечных батарей последнего поколения обладают очень ценной функцией, которая способствует поиску точки максимальной мощности (откуда и пошло название самой технологии – Maximal Power Point Tracking, т.е. MPPT). Основная ее суть заключается в том, что электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями, должна максимально использоваться в нагрузке.

Для того чтобы понять, как именно работают контроллеры заряда солнечных батарей, рассмотрим, что представляет собой точка максимальной мощности. Значения напряжения и силы тока в этой точке зависят сразу от нескольких параметров. Прежде всего, сюда относятся яркость источника света, угол падения лучей и температура самой батареи. Эти показатели постоянно меняются, а значит, и положение точки максимальной мощности будет нестабильным. Следовательно, для того чтобы достичь максимальной выработки электроэнергии и её аккумулирования, необходим аккумулятор, который подстраивался бы под текущие параметры солнечной батареи. Тем не менее, и он не даст полного совпадения с точкой максимальной мощности. Именно в таких случаях и устанавливаются контроллеры заряда солнечных батарей с функцией MPPT. Исследования показали, что использование такой технологии повышает эффективность солнечных батарей на четверть, то есть около 25%.

Как устроены современные ШИМ контроллеры заряда

Широтно-импульсная модуляция, или ШИМ, представляет собой эффективный способ достижения постоянного напряжения заряда аккумулятора за счет коммутации солнечной батареи.

ШИМ контроллеры работают по следующему принципу: когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает определенного значения, ШИМ начинает постепенно снижать ток заряда и предотвращать перегрев аккумулятора. Примечательно, что пока аккумулятор заряжается до максимально допустимого уровня, время заряда начинает сокращаться. Помимо этого ШИМ контроллеры сами подстраиваются под «возраст» батарей, уменьшают их газовыделения (кроме AGM и GEL технологий т.к. газовыделения у них нет вообще), выравнивают качество их отдельных элементов и увеличивают способность принимать заряды.

Данная технология способствует наиболее эффективному использованию энергии от солнечной батареи. Вы сможете получить на 30% больше энергии для заряда аккумуляторов, уменьшить стоимость всей системы, а также перестать тратить солнечную электроэнергию без надобности. Данные контроллеры были протестированы тысячами солнечными энергосистемами. Именно поэтому многие ведущие производители так им доверяют.

Какой контроллер выбрать: MPPT или ШИМ?

Как итог можно подчеркнуть, что контроллеры с функцией MPPT, конечно же эффективнее по отношению к контроллерам с функцией ШИМ, но и стоят зачастую в два раза дороже, поэтому, если речь идет о небольших мощностях, скажем один или два солнечных модуля, то выгоднее будет купить контроллер с функцией ШИМ, так как та разница в мощности которую выдаст вам MPPT контроллер на таких мощностях будет незначительна. А если вы планируете сейчас купить небольшую мощность солнечных батарей, но планируете наращивать систему и увеличивать мощность, то тут тогда лучше купить сразу контроллер MPPT и лучше с запасом мощности.

Где лучше всего купить контроллеры заряда солнечных батарей?

Как уже было сказано, все солнечные батареи в Казани должны содержать в электрической цепи контроллеры заряда. В первую очередь это связано с тем, что контроллер – это одна из самых важных частей автономной системы электроснабжения, которая регулирует многие параметры (в частности температуру, режим зарядки и т.д.).

Перед тем как купить контроллеры заряда солнечных батарей, необходимо собрать о них полную информацию, ведь далеко не каждый продавец имеет представление о том, что он продает. Именно это поможет вам понять, насколько ответственно выбранная вами компания относится к своему делу и к своим потенциальным покупателям.

Не стоит забывать и о том, что контроллеры заряда обладают множеством разнообразных защит. К примеру, сюда можно отнести защиту от перезарядки, перегрева, перенапряжения, от коротких замыканий и т.д. Иными словами, данная система необходима для обеспечения надежной и качественной работы устройства. Так что перед покупкой вам обязательно следует узнать, защищен ли ваш контроллер по конкретным показателям.

Читать еще:  Технические характеристики FB20 2 л/150 л. с.

Тем не менее, нельзя просто так купить контроллеры заряда солнечных батарей. Ведь впоследствии вы можете понять, что сделанный вами выбор не совсем хорошо сочетается с вашей батареей. Именно поэтому мы советуем вам обратиться к профессионалам нашей компании. Ведь только грамотная консультация квалифицированных специалистов настроит вас на нужное направление.

Контроллер заряда

Наиболее востребованные гелиотермальные системы на сегодняшний день – это автономные, без подключения к электрической сети. Основным компонентом такой системы является солнечная батарея. Другими важными элементами выступают инвертор, реле, аккумулятор (АКБ), контроллер заряда и связывающие провода. Контроллер для солнечных батарей выступает значимым элементом в цепи.

Основные функции

Контроллер заряда солнечных батарей отвечает за:

  • Поддержку верной полярности.
  • Эффективное распределение электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями.
  • Контроль заряда аккумуляторов. Благодаря такому устройству поддерживается стабильное напряжение на выходе при полном заряде аккумулятора. Когда емкость батареи максимальная, то контроллер лишь компенсирует саморазряд, а при полном разряде он автоматически отключает нагрузку. Все эти действия продлевают «жизнь» дорогостоящей АКБ.
  • Защиту от коротких замыканий и обрывов.

И в целом ведет контроль над процессом преобразования энергии в системе, в случае необходимости подключает и отключает потребителей.

Всем этим рядом функций, или только частично, обладают разные типы контроллеров.

Виды устройств

Существуют самодельные контроллеры заряда, но чаще используется заводская продукция следующих типов:

Первый вариант контроллера заряда – самый простой в исполнении и самый доступный в цене. Он подключает на зарядку АКБ и по достижении напряжения 14,4 В отключает заряд. Такой принцип работы позволяет заряжать аккумулятор только на 70%, поэтому изнашиваются пластины в батарее, и уменьшается срок ее службы.

Контроллер Off» «On –на сегодня пользуется малым спросом.

С проблемой неполной зарядки легко справляется электронное устройство, основанное на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока на входе.

Такие контроллеры заряда не только повышают общую эффективность гелиосистемы, но и регулируют напряжение в зависимости от температуры окружающего воздуха, тем самым предотвращая перегрев самой батареи.

Контроллер для солнечной батареи ШИМ модификации наделен возможностью выяснять возраст аккумуляторов, а также понижать ток заряда до отметки, не допускающей газовыделение.

Такие приборы преимущественно используются в местах с высокой солнечной активностью в автономной системе электроснабжения до 2 кВт.

Третий вариант контроллера солнечной панели – это МРРТ. Устройства не только отвечают всем требованиям современных гелиосистем, но и способны увеличить количество вырабатываемой солнечной панелью энергии до 30%. Их работа основывается на поиске в устройстве фотопанели точки с максимальной мощностью. Благодаря этому, повышается производительность всей солнечной электростанции и сокращается срок ее окупаемости.

Единственным недостатком контроллера заряда разряда МРРТ является его высокая цена, по сравнению с другими видами.

Как правильно выбрать данное устройство?

Контроллер солнечных батарей – непременный элемент схемы вашего автономного электроснабжения, поэтому перед его покупкой обязательно обратите внимание на следующие параметры:

  • Напряжение на входе. Этот параметр, обозначенный в техническом паспорте, должен быть на 20% выше относительно напряжения солнечной панели без нагрузки (не менее 24 В). Это обязательное требование, ведь часто производители в спецификациях указывают завышенные значения напряжения. Не забывайте также, что в пик световой активности напряжение на фотоэлементах часто бывает выше паспортных данных.
  • Номинальный ток. Для приборов типа ШИМ номинальное значение тока должно быть на 10% больше тока КЗ батареи.
  • Мощность. Выбирать контроллер типа MPPT необходимо по мощности (желательно, чтобы его мощность была выше произведения напряжения гелиосистемы и выходного тока регулятора). Напряжение системы считается при аккумуляторах без заряда солнечной батареи. К полученному значению мощности добавьте 20% запаса, учитывая вероятность высокой активности солнца. Это повысит безопасность всей системы и убережет от убытков.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector