Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей
Статья посвящена выбору характеристик контроллера заряда аккумуляторов для солнечной электростанции
Как подобрать контроллер заряда
Вопрос – как выбрать контроллер заряда для солнечной электростанции является одним из главных при расчете солнечной системы. При всей кажущейся сложности этого вопроса, его можно существенно упростить. Это мы и попытаемся сделать в этой статье.
Выбор контроллера заряда является четвертым этапом при расчете солнечной системы. После выбора требуемого инвертора (ссылка), расчета требуемой емкости аккумуляторов и определения требуемой суммарной мощности солнечных панелей можно приступить к выбору контроллера заряда.
О том какие контроллеры бывают и какой тип контроллера выбрать вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171898-chto-takoe-kontroller.html
Поэтому останавливаться на этом мы не будем, а приведем способы расчета для двух типов контроллеров PWM ( ШИМ) и MPPT.
При подборе контроллера данного типа мы будем прежде всего опираться на 2 основных характеристики это допустимая сила тока (5А, 10А, 20А, 50А) и рабочее напряжение (12В, 24В, 48В).
Немного подробнее об этих характеристиках:
Допустимая сила тока определяет максимальный ток от солнечных панелей который будет выдерживать контроллер.
Рабочее напряжение – это режимы в которых контроллер может функционировать. В зависимости от схемы соединения солнечных панелей и аккумуляторов – мы можем выбрать режим работы – рабочее напряжение.
О том какие варианты соединения Аккумуляторов и Солнечных панелей могут быть, а также как будут определяться рабочие токи и напряжения – вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171380-varianty-podklyucheniya-akkmulyatorov.html
И тут – http://oporasolar.ru/a171460-kak-podklyuchit-solnechnye.html
Номинальная сила тока одной панели определяется как Номинальная Мощность делить на Номинальное Напряжение
для 100 ватной панели на 12 вольт мы получим 100/12=8.33А ― для одной такой панели контроллера заряда на 10А и 12В будет достаточно, но при этом надо убедиться, что банк аккумуляторов (если их несколько) собран на 12В.
Включая 2 таких панели последовательно мы получаем номинальное напряжение равное 12В *2=24 В и в данном случае потребуется уже контроллер заряда который может работать в режиме 24В, при этом допустимая номинальная сила тока по прежнему остается 10А, поскольку при последовательном включении солнечных панелей, номинальный ток будет равен току одной панели – 8.33А.
Если мы включим 2 солнечных панели параллельно, то напряжение останется равным 12 В но при этом ток будет суммироваться. В нашем случае 8.33А *2 =16.66А а значит контроллера заряда 20А будет достаточно.
При выборе режима включения PWM контроллера очень важно, чтобы вся система была собрана на одно номинальное напряжение – т.е. если мы включаем аккумуляторы на 24В, то и панели и контроллер и инвертор должны быть включены на 24В.
Для того чтобы определить какое максимальное количество панелей можно включить в PWM контроллер при различных режимах включения нужно умножить ток на напряжение режима включения.
Для примера определим какие панели можно включить в контроллер 30А 12/24/48В:
Итак – при включении контроллера в режиме 12 В мы имеем максимальную мощность панелей равную 12В * 30А=360Вт – это может быть одна панель на 360Вт с номинальным напряжением 12В, 2 панели по 180Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно, 4 панели по 90Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно и так далее
При включении контроллера в режиме 24В ― имеем 24В *30 А=720Вт – можно включить 6 панелей по 120Вт с номинальным напряжением 12В при этом соединив по 2 панели последовательно и затем 3 таких цепи параллельно, или другие различные варианты как в предыдущем режиме
Мы также можем включить этот контроллер в режиме 48В и тогда получим максимальную мощность панелей 48В * 30А=1440Вт.
Другим важным ограничением при выборе PWM контроллера заряда считается Емкость банка аккумуляторов. Считается, что ток заряда аккумуляторов должен быть не менее 10 % от значения емкости банка аккумуляторов, т.е. для аккумулятора на 100Ач нужен ток контроллера не менее 10А. При последовательном включении аккумуляторов номинальное напряжение остается неизменным, а вот емкость суммируется соответственно для двух 100Ач АКБ включенных последовательно, ток нужен уже 20А. Поэтому старайтесь выбирать режим работы контроллера так, чтобы ток заряда банка аккумуляторов не был больше номинального тока контроллера.
В случае выбора такого контроллера ситуация обстоит немного проще. Такие контроллеры преобразовывают любое напряжение панелей на входе в контроллер в требуемое номинальное для зарядки аккумуляторов.
У таких контроллеров важна еще одна характеристика – максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей и в данном случае она определяет количество панелей и схему включения.
Напряжение холостого хода любой панели указано в инструкции к солнечной панели или на самой панели с обратной стороны называется Uoc (U open circuit) . Например для панели 150Вт (Моно) 12В напряжение холостого хода составляет порядка 23В.
Что касается подбора контроллера по току – ситуация аналогичная PWM контроллерам.
Например в контроллер MPPT на 60А и 150В Напряжение холостого хода можно включить последовательно 6 моно панелей по 150 Вт с напряжением холостого хода 23В (23В * 6=138В меньше 150В). При этом включить параллельно эти же 6 панелей мы не сможем, поскольку для каждой панели номинальный ток будет равен 150Вт/12В=12,5А. А это значит что включив параллельно 4 таких панели мы получим ток уже 50А. Поэтому в данном случае очень важно определить схему включения панелей так, чтобы получить максимальную суммарную мощность.
При использовании данных панелей мы можем подключить до 24 таких панелей – по 6 панелей последовательно и далее 4 цепочки параллельно.
На этом все сложности выбора контроллеров заряда заканчиваются.
Есть более научные способы расчета требуемых характеристик контроллеров, но в целом результаты таких расчетов не будут существенно отличаться от предложенного нами способа. Если Вам интересны такие способы расчета ― следите за появлением новых статей ― мы будем стараться подробно разбирать все нюансы.
Если у вас возникли сложности при расчетах – звоните +7-903-008-34-37 и мы с радостью поможем вам разобраться. Кроме того мы сделаем для вас расчет системы любой сложности абсолютно бесплатно!
Источник
Солнечная батарея (+ контроллер) для доработки питания насоса домашнего водопада
Недавно опубликовывал отчет, про строительство водопада в саду — данный обзор об улучшении работы системы в моменты отсутствия солнца (облачность и вечернее время)
Как я писал в том отчете, при пропадании солнца (тучка набежала или вечереет) декоративный водопадик превращался в тыкву в эдакую альпийскую горку — вода переставала стекать по камням и все замолкало…
как-то так 🙁 
Если рассматривать плохую (дождливую) погоду, то это не страшно- просто некому наблюдать за «красотой».
Кратковременные затенения тучками наоборот, даже некоторый цимус придают- меняется напор воды и форма/направления стекания ручейков.
А как вот как быть с относительно вечерним временем — когда еще хочется посидеть рядом с водопадиком, попить чай, «побаловаться плюшками», а солнца уже недостаточно для работы насоса? 🙂
Для решения вышеописанной проблемы, как минимум, требуется более крупная солнечная панель (с относительно недешевым ценником). Хотелось конечно сразу купить… но «жаба» давала о себе знать 🙁
Случайно попался на глаза, указанный в шапке лот, в котором, при отправке из России, получалась весьма приятная цена — не смог устоять! 🙂
Некоторое время даже не мог определиться с мощностью батареи- за указанную стоимость «чесалось» купить заметно бОльшую мощность, для использования не только с водопадом. Потом взял себя в руки, поумерил свои желания- и решил опробовать сначала небольшую батарею, во избежание попадания ее в кучу «бесполезных» покупок.
Основная идея покупки этого лота:
ну, во-первых, более мощная солнечная панель, что уже само по-себе будет давать более продолжительную работу (при меньшем освещении)
а во-вторых, что мне было даже более интересно — программируемый контроллер, который, кстати говоря, уже идет в комплекте.
Данный контроллер возможно настроить на отключение использования внешнего аккумулятора при разрядке до определенного напряжения… мысль улавливаете?
Рассматриваемая солнечная панель способна, кроме работы насоса, обеспечивать текущий подзаряд аккумулятора.
… наступает вечер или тучки набегают, контроллер переключается на работу от заряженного аккумулятора и работает до установленного нами напряжения!
То есть, например, ставим мы «граничное» напряжение на вольт ниже полностью заряженного, и насос работает полчаса от аккумулятора, затем выключается.
Устанавливаем напряжение отключение ниже на 2 вольта, и работает насос уже пару часов.
Пример чисто теоретический — зависит от емкости аккумулятора, потребляемого тока насосом и т.п., но думаю создать подобный регулируемый «буфер» вполне реально.
Заработает ли моя идея- узнаем вместе! 😉
На момент написания этой части обзора, я сам еще не знаю, чем закончится эксперимент!
Сначала немного покажу саму купленную солнечную панель, контроллер… а затем уже перейдем к «тактическим» и практическим экспериментам 😉
но на момент покупки не все были в наличии в России (по эконом цене)
DSP-10P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 10 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 0.56A
Напряжение открытой цепи (Voc): 22,5 в
Ток короткого замыкания (Isc): 0.81A
Размеры: 280*350*17 мм
Вес: 1,5 кг
DSP-20P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 20 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 1.11A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,60 в
Ток короткого замыкания (Isc): 1.3A
Вес: 1,9 кг
Размеры: 480*350*17 мм
DSP-30P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 30 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 1.66A
Напряжение открытой цепи (Voc): 22,5 в
Ток короткого замыкания (Isc): 1.91A
Вес: 2,8 кг
Размеры: 350*660*25 мм
DSP-40P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 40 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 2.22A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,60 в
Ток короткого замыкания (Isc): 2.47A
Вес: 3,5 кг
Размеры: 450*660*25 мм
DSP-50P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 50 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 2.78A
Напряжение открытой цепи (Voc): 22,50 в
Ток короткого замыкания (Isc): 3.03A
Вес: 4,1 кг
Размеры: 530*660*25 мм
DSP-80P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 80 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 4.44A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,60 в
Ток короткого замыкания (Isc): 4.69A
Вес: 6 кг
Размеры: 760*660*25 мм
DSP-100P
Максимальная мощность (Pmax): 100 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 5.81A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,6 в
Ток короткого замыкания (Isc): 5.56A
Вес: 4,1 кг
Размеры: 530*660*25 мм
Все панели, кроме самой мощной, укомплектованы контроллером заряда (с юсб выходом)
Солнечная панель
DSP-20P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 20 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 1.11A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,60 в
Ток короткого замыкания (Isc): 1.3A
Вес: 1,9 кг
Размеры: 480*350*17 мм
В верхней части батареи находится коробка коммутации, открывается довольно туго… 
Внутри, кроме диода (используется по-сути при групповых соединениях) и контактов ничего нет 🙂 
Контроллер
Самая левая кнопка«меню» — при нажатии поочередно, по кругу, отображает: напряжение поддерживаемого заряда, напряжение на аккумуляторе включения нагрузки, напряжение отключения нагрузки, таймер работы нагрузки, тип используемого аккумулятора.
Правая кнопка — «ручное вкл/выкл нагрузки»
При удерживании кнопки «меню» на интересующем нас пункте можно войти в режим редактирования выбранного параметра (мигает индикация), при этом средняя и правая кнопки используются как ±
Имеется несколько вариантов работы нагрузки по расписанию:
24Н — нагрузка включена круглосуточно, возможно ручное управление правой кнопкой
0Н — нагрузка включается после захода солнца (в темноте) и выключается при появлении освещения.
1-23Н -продолжительность работы нагрузки, после захода солнца в часах.
При отключении аккумулятора, выбранные настройки сохраняются!
Довольно удобный таймер (при использовании в качестве нагрузки освещения ;), для моих же целей, логика работы таймеров не подходит 🙁
вид снизу 
Сверху маркировка модели с краткими характеристиками 
задняя часть пустая, металлическая плоская- бывают варианты использования рельефных пластин, так как задняя стенка на всех подобных контроллерах выполняет роль радиатора охлаждения.
Для сравнении две панели 
На ярком солнце, без нагрузки, новая солнечная панель выдает до 21в 
При затенении до 18.5в 
и ток короткого замыкания 1А — т.е. в принципе мощность соответствует описанию. 
Для примера, «старая» панель выдавала 19в на таком же солнце 
и 16 при затенении 
Ток, к сожалению, на этой панели сложно замерить — при замере только кратковременно появлялись цифры, и пропадали, наверное имеются какие-то элементы в залитой компаундом «черной коробочке» сзади панели.
Кратковременные показания появлялись примерно от 0.4 до 0.6А, то есть тоже примерно соответствуют заявленной мощности 
Контроллер (и панель) в работе
Во всех инструкциях на подобные контроллеры имеется предупреждение о соблюдении последовательности подключения во избежании… неприятностей.
Первым подключается аккумулятор (его использование при работе контроллера обязательно), затем солнечная панель и уже последней нагрузка.
После подключения аккумулятора, на экране появляется его значок с текущим напряжением заряда и иконка подключенной нагрузки. 
Текущее напряжение аккумулятора, контроллер показывает с заметной погрешностью — в моем экземпляре ошибка 0.3В 
Как только подключаем солнечную панель, загорается иконка солнечной батареи и стрелка (от панели к аккумулятору) -начинает заряжаться аккумулятор, то есть на вид все нормально работает.
Значок нагрузки не светится — я отключил ее правой кнопкой
Зарядный ток 
Кстати к USB выходам контроллера тоже нет претензий — смартфон заряжается без проблем, вот только токи заряда замерять не стал, особого смысла не вижу, да и пользоваться USB не планирую.
В процессе экспериментов оказалось, что контроллер настроить можно в определенных пределах, и например, установку отключения нагрузки невозможно установить выше 11.3в, а это не очень удобно для воплощения моей идеи- работа насоса будет слишком продолжительной
Поддерживаемое напряжение заряда возможно настроить в пределах: 
Напряжение включения нагрузки (защита аккумулятора от разряда) 
Напряжение отключения нагрузки (защита аккумулятора от разряда) 
После отключения контроллера от аккумулятора, настройки сохраняются
Как я понимаю, что бы получить минимальное время работы необходимо установить минимальное напряжение заряда (12.7), 11.5 включение нагрузки и 11.3 отключение нагрузки… но и при таких настройках продолжительность работы даже от старой батареи УПСа оказалась более 9 часов!
Надо искать аккумулятор меньшей емкости, или подбирать более «дохлый» с УПСа (хорошо что у меня на работе их «как грязи», в принципе не проблема :)))
Хотя… в голову пришел еще один интересный вариант- можно увеличить нагрузку!
И сделать ее можно «полезной» — например подключить подсветку водопада с датчиком освещения, так даже симпатичнее должно получиться в сумерках и вечером.
К сожалению в этом обзоре не смогу Вам показать фото конечного результата -осень, холодает, не актуально сейчас этим уже заниматься. За зиму что-нибудь соберу/прикуплю интересное, весной буду собирать 🙂
В принципе доволен! Насос от этой солнечной панели ЯВНО работает дольше (при меньшем освещении) + ее мощности на солнце достаточно для заряда аккумулятора + имеется в комплекте контроллер, с помощью которого возможно организовать практически круглосуточную работу водопада.
Логика таймеров контроллера в большей степени «заточена» под работу освещения в вечернее и ночное время -мне не слишком удобна, но возможно пригодится другим пользователям.
Источник