Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи

Давайте на примере рассмотрим последовательность шагов для выбора контроллера.

Знакомство с предложениями

В первую очередь я через поисковые системы, к примеру, Яндекс и Гугл, собираю информацию по всем контроллерам заряда, которые предлагают интернет-магазины внутри страны. Конечно же, обращаю внимание на предложения в своем регионе. Если цены с учетом доставки в родном регионе сопоставимы с ценами в других районах страны, я принимаю такие предложения во внимание. Если же они “заоблачны” – не рассматриваю вовсе.

В моей ситуации подобных предложений поблизости не оказалось и выбор мой был несколько “облегчен”. Приводить примеры магазинов, которые попали в поле моего зрения не стану, чтобы, не дай бог, не навязать своего субъективного мнения, тем более, не спровоцировать вас на ошибку, если, вдруг, мой выбор окажется не верным.

Скажу лишь одно. В любом случае до оформления заказа у вас должно произойти, как минимум, два сеанса связи с представителями выбранного интернет-магазина. По телефону, через форму контакта, e-mail сообщение и т. д., лучше если по нескольким каналам связи. Это важно, если речь не идет о магазине с безусловным брендом и достойной репутацией.

Во-первых, вы увидите как быстро реагируют на ваш запрос, и реагируют ли вообще. Во вторых, можете уточнить какие-то вопросы и понять с кем имеете дело. Ну а в третьих, новые знакомства и контакты пойдут лишь на пользу дела.

Но вернемся к нашим…, конечно, контроллерам заряда аккумулятора. Предложений оказалось не так уж и много, тем более, что часть продавцов, видимо, даже представления не имеет о том, что продают. Технические характеристики переведены с языка производителя не корректно, а иногда указаны не полностью. Величина некоторых параметров не верна. Цена не указана (даже не рассматриваю!).

Так или иначе, картина по производителям контроллеров заряда сложилась у меня следующая:

Morningstar Corporation, США;

Beijing Epsolar Technology, Китай;

OutBack Power Systems, США;

China Ningbo Star Solar, Китай;

Professional Solar Products, США;

Steca Solarelektronik, Германия;

Xantrex Technology, США.

Конечно же это не полный перечень, но в нем лишь те, о продукции которых я хоть что-то читал положительное. Если информации не находил ни положительной, ни отрицательной – производитель в список не попал.

Теперь конкретнее об изделиях и поближе к моим потребностям с возможностями.

Предварительный выбор

Я уже говорил, в упомянутой выше статье о своем намерении установить MPPT контроллер, поэтому и список удовлетворяющих моим нуждам устройств составим только из контроллеров с функцией MPPT. Вот такой он получится:

Morningstar SunSaver MPPT;

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Prosolar SunStar MPPT SS-40CX 40А;

Steca Solarix MPPT 2010;

Теперь даже бегло просмотрев их параметры, вижу, что три контроллера из списка для моей системы просто избыточны. Например, Outback FlexMax-60, Prosolar SunStar MPPT SS-40CX 40А, Xantrex XW-MPPT60-150 имеют возможность работы в системах на 12, 24, 36, 48, 60 В, но это для меня пока илюзорная перспектива. Такой необходимости может не произойти никогда и платить за такую возможность в три раза больше не очень-то хочется. Нет, работать они будут и даже в перспективе, в случае наращивания системы их не придется менять, но, опять же, переплачивать столько…

Остаются в списке:

Morningstar SunSaver MPPT;

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Steca Solarix MPPT 2010.

Обращаем внимание на ток нагрузки у Steca Solarix MPPT 2010. Он составляет 10А. В настоящий момент мое потребление в пределах 10А, но вот это уже есть ближайшая перспектива. Так что предпочтение отдается тем контроллерам заряда аккумулятора, ток нагрузки которых выше, при всех прочих примерно равных параметрах. У Morningstar SunSaver MPPT параметры схожи с другими двумя контроллерами, но цена выше.

“И их осталось двое”:

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Проверяем наличие защит

Контроллер заряда солнечной батареи в обязательном порядке обеспечивается множеством разнообразных защит. Это дает возможность с большей степенью надежности эксплуатировать устройство. К таким защитам относятся:

от перезаряда; от глубокого разряда;

от коротких замыканий;

от перенапряжения на входе;

от грозовых разрядов;

от разряда АБ через СБ в ночное время.

Это не полный перечень. Этот перечень может быть разный у разных контроллеров. Производители исходя из схемотехнических решений своего детища наделяют его теми или иными защитами. Вам же нужно знать защищен ли ваш контроллер по тем или иным цепям или нет.

Давайте сравним какие электронные защиты предусмотрены у оставшихся контроллеров заряда батареи. Все защиты предусмотрены как одного контроллера, так и у другого. Лишь обращаю внимание на такие вещи, как предотвращение разряда АБ через СБ в ночное время, электронный предохранитель, защита от молний варистором, защита от перегрева.

Перечисленные защиты предусмотрены в EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А, но не указаны в Juta MPPT 20А. Возможно, какие-то из этих защит попросту не указаны продавцами, но не собираюсь догадываться, а тем более не люблю, когда меня вынуждают связываться для выяснения чего-либо. Например, пишут: “Для выяснения цены свяжитесь с менеджером”. Прохожу мимо, даже взгляда не задерживаю.

Сверка параметров

Ну и последнее. Еще раз проверим параметры двух контроллеров на предмет соответствия моим условиям и, к тому же, сравним их между собой. Речь идет о следующих параметрах:

Напряжение системы, (В);

Максимальный зарядный ток, (А);

Максимальный ток нагрузки, (А);

Макс. ток на входе от СБ, (А);

Максимальное входное напряжение на клеммах солнечной батареи, (В);

Максимальная мощность солнечного модуля при 24В, (Вт);

Диапазон слежения за точкой максимальной мощности, (В);

Собственное токопотребление, (мА);

Рабочая температура, (°С);

Напряжение системы у Tracer в отличии от Juta выбирается автоматически, 12 В или 24 В, в зависимости от того, какое напряжение в системе используется. Это существенный плюс, мне, возможно, это понадобится. Один раз уже приходилось менять напряжение моей системы.

Следующие два параметра у них одинаковые, а вот максимальный ток на входе от солнечных батарей у Juta не указан. Плохо. Пока идем дальше.

Максимальное входное напряжение на клеммах солнечной батареи. У Juta 65 В, у Tracer 150 В. И то, и другое меня устраивает.

Рассматривая этот параметр, я обратил внимание на то, что не увидел сразу. Есть еще контроллер EPSolar Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А с теми же параметрами, что и EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А. Разница лишь в максимальном входном напряжении на клеммах солнечной батареи. Оно у него 100 В. Это мне подходит. Поэтому теперь рассматривать будем Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А.

Максимальная мощность солнечного модуля при 24В этого контроллера, 520 Вт, тоже устраивает. У Juta почему-то она не указана. Степень защиты у Juta для меня избыточен, IP 55. Контроллер будет установлен в сухом теплом помещении, поэтому IP30, которые у Tracer, меня вполне устраивают.

Дальнейшее сравнение смысла уже не имеет, да и выяснение не указанных параметров тоже. По всему я убедился, что по параметрам, защитам и цене меня вполне устраивает: контроллер заряда батареи EPSolar Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А.

Теперь есть смысл еще раз пройти по интернет-магазинам и сравнить цены. Помнить надо такую вещь, предпочтение не всегда отдается меньшей цене. В тех магазинах, где отклик продавца незамедлителен, да еще и есть возможность получить полноценную и грамотную консультацию, не жаль сделать покупку по более высокой цене. Лишь бы она (цена) не была заоблачного происхождения.

Надеюсь эта статья вам помогла. Если кто-то из вас делает подбор устройств по другой методике, сообщите в комментариях. Рад буду перенять опыт.

Источник

Как подобрать контроллер заряда солнечных батарей.

При выборе контроллера заряда для солнечных батарей большинство задается вопросом, как выбрать контроллер заряда солнечных батарей.

Выбор контроллера заряда солнечных батарей следует разделить на несколько аспектов:

1. Подбор по мощности массива солнечных батарей;
2. Подбор по напряжению используемых солнечных батарей и акб;
3. Подбор по максимальной нагрузке или зарядному току акб, количеству акб;
4. Подбор по типу АКБ;
5. Подбор по необходимым функциям;
6. Подбор по типу регулировки и преобразования напряжения;
7. Подбор по стоимости;
8. Выбор производителя.

Подбор по мощности массива солнечных батарей

Основной параметр контроллера солнечного заряда это рабочее напряжение и максимальная сила тока, с которой может работать контроллер заряда. Очень важно знать такие параметры солнечных батарей, как:

Номинальное напряжение – рабочее напряжение контура солнечных батарей, замкнутого на нагрузку, т.е. на контроллер;

Напряжение открытого контура – максимальное достигаемое напряжение контура солнечных батарей, не подключенного к нагрузке. Также же это напряжение называется напряжением холостого хода. При подключении к контроллеру солнечных батарей, контроллер должен выдерживать данное напряжение.

Максимальная сила входного тока от солнечных батарей, сила тока контура солнечных батарей в режиме короткого замыкания. Этот параметр достаточно редко указывается в характеристиках контроллера. Для этого необходимо узнать номинал предохранителя в контроллере и посчитать величину тока короткого замыкания солнечных модулей в контуре. Для солнечных батарей ток короткого замыкания обычно всегда указан. Ток короткого замыкания всегда выше максимального рабочего тока.

Номинальный рабочий ток. Ток подключенного контура солнечных батарей, который вырабатывается солнечными батареями при нормальных условиях эксплуатации. Данный ток обычно ниже указанного тока в характеристиках для контроллера, так как производители, как всегда, указывают максимальную силу тока контроллера.

Номинальная мощность подключаемых солнечных батарей. Данная мощность представляет произведение рабочего напряжения на рабочий ток солнечных батарей. Мощность солнечных батарей, подключенных к контроллеру должна быть равна указанной или меньше, но никак не больше. При превышении мощности, контроллер при отсутствии предохранителей может сгореть. Хотя большинство контроллеров, естественно, имеют предохранители, рассчитанные на перегрузку в 10-20% в течение 5-10 минут.

Подбор контроллера по напряжению и току солнечных батарей и акб

Большинство выпускаемых солнечных батарей имеет номинальное напряжение 12 или 24 вольта. Это сделано для того чтобы можно было заряжать аккумуляторные батареи без дополнительного преобразования напряжения. Аккумуляторные батареи появились значительно раньше солнечных батарей и имеют распространённый стандарт номинального напряжения на 12 или 24 вольта. Соответственно большинство контроллеров для солнечных батарей выпускается с номинальным рабочим напряжением равным 12 или 24 вольта, а также двухдиапазонные на 12 и 24 вольта с автоматическим распознаванием и переключением напряжения.

Номинальное напряжение на 12 и 24 вольта достаточно низкое для мощных систем. Для получения необходимой мощности приходится увеличивать количество солнечных батарей и аккумуляторов, соединяя их в параллельные контуры и значительно увеличивая силу тока. Увеличение силы тока ведет к нагреву кабеля и электрическим потерям. Необходимо увеличивать толщину кабеля, возрастает расход металла. Также необходимы мощные контроллеры, рассчитанные на высокий ток, такие контроллеры получаются очень дорогими.

Чтобы исключить возрастание тока, контроллеры для мощных систем делают для номинально рабочего напряжения на 36, 48 и 60 Вольт. Стоит заметить, что напряжение контроллеров кратно по напряжению 12 вольтам, для того чтобы можно было подключать солнечные батареи и акб в последовательные сборки. Контроллеры с кратным напряжением выпускаются только для технологии зарядки ШИМ.

Как видно ШИМ контроллеры выбираются с напряжением кратным 12 вольтам, причем в них входное номинальное напряжение от солнечных батарей и номинальное напряжение контура подключенных аккумуляторов должно быть одинаковым, т.е. 12В от СБ – 12В к АКБ, 24В на 24, 48В на 48В.

У контроллеров MPPT входное напряжение может быть равным или произвольно выше в несколько раз без кратности 12 Вольтам. Обычно MPPT контроллеры имеют входное напряжение от солнечных батарей от 50 Вольт для простых моделей и до 250 вольт для мощных контроллеров. Но следует учесть, что опять же производители указывают максимальное входное напряжение, и при последовательном подключении солнечных батарей следует складывать их максимальное напряжение, или напряжение холостого хода. Проще говоря: входное максимальное напряжение любое от 50 до 250В, в зависимости от модели, номинальное или минимальное входное при этом будет 12, 24, 36 или 48В. При этом выходное напряжение для заряда АКБ у контроллеров MPPT стандартное, часто с автоматическим определением и поддержкой напряжений на 12, 24, 36 и 48 Вольта, иногда 60 или 96 вольт.

Существуют серийные промышленные очень мощные MPPT контроллеры с входным напряжением от солнечных батарей на 600В, 800В и даже 2000В. Данные контроллеры также можно свободно приобрести у российских поставщиков оборудования.

Окромя выбора контроллера по рабочему напряжению, контроллеры следует выбирать по максимальному входному току от солнечных батарей и максимальному току заряда акб.

Для ШИМ контроллера, максимальный входной ток от солнечных батарей будет переходить в зарядный ток АКБ, т.е. контроллер не будет заряжать большим током, чем выдают подключенные к нему солнечные батареи.

В MPPT контроллере все иначе, входной ток от солнечных батарей и выходной ток для заряда акб – это разные параметры. Эти токи могут быть равными, если номинальное напряжение подключенных солнечных батарей равно номинальному напряжению подключенных акб, но тогда теряется суть преобразования MPPT, и эффективность контроллера уменьшается. В MPPT контроллерах номинальное входное напряжение от солнечных батарей должно быть выше номинального напряжения подключенных АКБ оптимально в 2-3 раза. Если входное напряжение выше ниже чем в 2 раза, к примеру, в 1,5 раза, то будет меньшая эффективность, а выше более чем в 3 раза, то будут большие потери на разницу преобразования напряжения.

Соответственно входной ток всегда будет равен или ниже максимальному выходному току заряда АКБ. Отсюда следует, что MPPT контроллеры необходимо выбирать по максимальному зарядному току АКБ. Но чтобы не превысить данный ток, указывается максимальная мощность подключаемых солнечных батарей, при номинальном напряжении контура подключенных АКБ. Пример для контроллера заряда MPPT на 60 Ампер:

800Вт при напряжении АКБ электростанции 12В;

1600Вт при напряжении АКБ электростанции 24В;

2400Вт при напряжении АКБ электростанции 36В;

3200Вт при напряжении АКБ электростанции 48В.

Следует заметить, что данная мощность при 12 вольт указана для зарядного напряжения от солнечных панелей в 13 — 14 Вольт, и кратна для остальных систем с напряжениями на 24, 36 и 48вольт.

Подбор контроллера по максимальной нагрузке, зарядному току акб и по количеству акб

Одним из важных аспектов выбора контроллера является максимальная выходная мощность контроллера, которая должна учитываться как со стороны контроллера, так и со стороны акб. Рассмотрим почему.

Допустим, имеем комплект акб большой емкости. Соответственно чтобы зарядить данные акб в течение дня, контроллер должен выдавать необходимую мощность, ну и мощность подключенных солнечных батарей должна быть, естественно, не меньшей. Если мощность контроллера и массива солнечных батарей будет меньше, то акб не успеют зарядиться в течение дня, и при постоянной нагрузке разрядятся еще больше, и так каждый раз, что скажется на их последующем ресурсе.

Если подключенные акб к солнечному контроллеру имеют маленькую емкость. Для современных контроллеров эта проблема уже не актуальна, но стоит рассмотреть такой вариант. На старых или простых контроллерах очень важно было подобрать контроллер, мощность которого с равной мощностью солнечных батарей позволят в течение дня зарядить акб, разряженный за ночь, и обеспечить питанием дневные электрические нагрузки. Для аккумуляторных батарей максимальный зарядный ток не должен превышать 30% от номинала емкости, если акб имеет емкость 100АЧ, то зарядный ток не должен превышать 30 Ампер. Если же мощность солнечной системы была бы избыточна, то контроллер продолжал бы заряжать акб даже после полного их заряда, не опуская зарядный ток и напряжение, что приводило к закипанию электролита, его кипению, вскипанию и порче аккумулятора. Современные контроллеры имеют встроенный компьютер, который следит за параметрами акб, имеет программу заряда, управляемые реле отключения, а также может регулировать ток и напряжение заряда.

Подбор контроллера по типу АКБ

Различные по типу АКБ необходимо заряжать по различным программам зарядки. Это связано с различным химическим составом аккумуляторов. Программы зарядки имеют разные алгоритмы заряда. В соответствии с выбранной программой зарядки акб контроллер заряда регулирует напряжение и силу тока в установленном диапазоне. Современные контроллеры заряжают контроллеры по технологии широтно-импульсной модуляции, такие контроллеры называются ШИМ(PWM) контроллеры. Причем более дорогие контроллеры, которые называются MPPT, использующие технологию поиска точки максимальной мощности от массива солнечных батарей тоже заряжают аккумуляторы по технологии ШИМ. Сначала MPPT контроллер отбирает максимальную мощность, а далее используя ШИМ преобразователь, заряжает акб в соответствии с установленной программой зарядки.

В зависимости от имеющихся аккумуляторов, необходимо выбрать контроллер, имеющий программу заряда именно для вашего типа акб. Рассмотрим основные типы АКБ и условия их заряда:

1) Свинцово-кислотные с жидким электролитом. Заряжаются обычно напряжением не выше 14-15 вольт, можно и выше до 17 вольт, но электролит быстро закипит и начнется процесс его выкипания и разрушения пластин, поэтому придется безотрывно следить за процессом заряда и при начале образования пузырьков, все равно опустить напряжение до 14 вольт, или отключить заряд и дать остыть аккумулятору. Также такие аккумуляторы при заряде выделяют взрывоопасный газ, поэтому их необходимо заряжать с открытыми клапанами и в хорошо вентилируемом помещении.

2) Свинцово-кислотные герметичные с загущенным или абсорбированным электролитом. Это аккумуляторы, изготовленные по технологии GEL и AGM. Данные аккумуляторы необходимо заряжать напряжением не выше 14 вольт. Это связано с тем, что если начнется процесс нагрева, загущенного или абсорбированного электролита, то структура электролита начнет разрушаться, и потеряет свои свойства, причем в отличии от жидко-кислотных, электролит невозможно поменять или восстановить.

3) Щелочные АКБ. Требуют заряд напряжением от 10В до 17В, необходимо следить за процессом заряда.

5) Литиевые, имеют в составе специальный блок управления зарядом.

Простые контроллеры заряда имеют одну или две программы зарядки для свинцово-кислотных акб для негерметичных жидкостных и для герметичных GEL или AGM аккумуляторов.

Подбор контроллера заряда по необходимым функциям

В современном мире в стремлении увеличения эффективности, автономности и оперативности информационного контроля к контроллерам заряда от солнечных батарей также применяются требования к обеспечению различными функциями, в зависимости от места применения контроллера.

Наиболее востребованными функциями необходимыми в контроллере заряда являются:

Автоопределение номинального напряжения солнечных батарей и акб 12В/24В/36В/48В и др.

Наличие дисплея для отображения показаний и удобства настройки;

Возможность вручную устанавливать параметры работы контроллера;

Наличие коммуникационных портов для подключения внешнего дисплея или компьютера, с учетом удаленного доступа. Такие порты, как RS232, USB, Ethernet интерфейсы для связи с другими устройствами;

Поддержка различных типов аккумуляторов;

Встроенные защиты: перегрузка, перезаряд, короткое замыкание;

Комплексная самодиагностика и электронная защита может предотвратить ущерб от неправильной установки или системных ошибок;

Внешние датчики температуры, тока и др.;

Реле управления другими устройствами;

Встроенные таймеры на отключения нагрузки;

Электронный журнал параметров работы контроллера.

Солнечный контроллер заряда необходимо выбирать с учетом требуемых функций.

6. Выбор контроллера по типу регулировки напряжения и тока. ШИМ и MPPT.

По регулировке тока и напряжения современные контроллеры можно разделить на два основных типа ШИМ и MPPT.

Подбор по стоимости

Важным критерием выбора контроллера является стоимость контроллера. При возникновении вопроса, какой контроллер купить, дороже или дешевле, в случаях небольших солнечных электростанций возникает решение, купить контроллер проще и дешевле, а на разницу в цене купить еще одну две солнечные батареи.

Если вы хотите установить простую автономную электростанцию на солнечных батареях, то стоит выбрать недорогой, но качественный ШИМ контроллер, с запасом по мощности в 20-30%.

Если же вы очень критично относитесь к установке электростанции, вам важно все параметры станции, высокая эффективность, контроль параметров, возможности удаленного управления, а также переключение между электростанцией и электросетью, или автоматическое включение генератора, то стоит приобрести продвинутый, современный, MPPT контроллер, с множеством функций, встроенных защит, возможностью управления внешними устройствами и перераспределением нагрузок.

Выбор производителя

Не маловажным аспектом является выбор производителя контроллеров. При выборе производителя контроллеров следует учитывать следующие факторы:

1) Специализации производителя. Что выпускает данное предприятие. Специализируется ли оно на производстве компонентов автономных электростанций, или контроллер является дополнительно выпускаемым среди прочей разнообразной несерьезной электроники. Бывает еще, что профильное по электрическим и электронным приборам предприятие решило выпускать дополнительно контроллер заряда солнечных батарей, и хотя они имеют серьезный подход, хорошую компонентную базу, но часто их устройства могут быть непродуманными, иметь мало функций. Это связано с тем, что для выпуска контроллера не открывался специальный отдел, который бы занимался проработкой изделия, испытаниями, доработкой, сопровождением и поддержкой контроллера в эксплуатации. Скорее всего, предприятие приобрело патент на изготовление контроллера у сторонней фирмы для загрузки незадействованных мощностей. Причем данный контроллер будет устаревшим, прошлого поколения вряд ли кто будет продавать патент на совершенно новое технологичное перспективное устройство.

2) Страна производства. Если для вас важно, контроллеры можно выбрать по стране производства. Основное разделение идет на:

Европейские. Наиболее качественные продуманные и дорогие.

Американские. Аналогично европейским.

Российские. Рынок наших контроллеров только развивается. Но уже есть достаточно продуманные контроллеры, способные составить конкуренцию европейским контроллерам. Одним из плюсов является возможность гарантийного ремонта или замены в небольшие сроки.

Китайские. Такие контроллеры можно разделить на две категории:

1) От брендовых производителей, специализирующихся на выпуске именно компонентах солнечных электростанций.

2 ) Прочие китайские производители неизвестных марок. Такие контроллеры отличает невысокая цена, некачественное исполнение, отсутствие каких-либо инструкций, гарантий и поддержки производителя.

Источник