Контроллер заряда для солнечной батареи что это

Солнечный контроллер заряда

Пост опубликован: 8 мая, 2017

Солнечный контроллер заряда – это электронный прибор, отвечающий за заряд аккумуляторной батареи. Устройства различаются по конструкции, мощности, номинальному напряжению, силе тока заряда и принципу действия.

Что это такое

Контроллер заряда является одним из электронных устройств в схеме управления солнечных электрических станций.

Устройство осуществляет контроль за параметрами заряда аккумуляторной батареи и регулирует процесс его выполнения.

Устройство выполняет следующие функции:

• Отключает аккумуляторную батарею при достижении ею полного заряда;
• Отключает потребителей при снижении заряда до минимальных значений;
• Осуществляет повторное подключение потребителей в случае восстановления заряда;
• Контролирует ход процесса зарядки;
• Подключает, в автоматическом режиме, источники энергии для выполнения заряда накопителями энергии.

Использование контроллеров позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей и автоматизировать работу электрических станций.

Для автоматической и безопасной работы аппараты оснащены различными режимами, при которых способны работать в соответствии с заданными параметрами, а также оснащены средствами и элементами защиты.

К таким элементам относятся:

1. От неправильной полярности на источнике тока и на нагрузке;
2. От коротких замыканий на входящих и исходящих линиях;
3. От различных видов перегрева и высоких напряжений.

Виды контроллеров

Существует три принципиально разных по принципу работу, но одинаковых по назначению

PWM контроллер

видов контроллеров заряда аккумуляторных батарей, это:

1. On/Off контроллеры. Устройства данного вида применяются редко. Малое распространение данного вида устройств обусловлено тем, что при их использовании происходит неполный заряд АКБ, что в свою очередь отрицательно отражается на их состоянии и может привести к их полному выходу из строя.
2. ШИМ (PWM) – контроллер. Аппараты данного вида после заряда АКБ не отключают солнечные батареи, это позволяет полностью зарядить АКБ. Устройства данного вида используются в установках мощностью до 2,0 кВт.
3. МРРТ контроллер

МРРТ – контроллер. Это наиболее сложные устройства. Данный аппараты эффективны в работе, обладают большим набором настроек и элементам защиты. Использование устройств данного вида позволяет сократить сроки окупаемости солнечных электрических станций.

Принцип действия

Для разных видов контроллеров, приведенных выше, принцип действия следующий:

• Для «On/Off» вида устройств – работа заключается в следующем: при достижении максимального настроенного значения напряжения на клеммах АКБ, устройство отсоединяет солнечные панели, зарядка АКБ приостанавливается.
• Для «ШИМ (PWM)» вида устройств – принцип действия основан на использовании широтно-импульсной модуляции.
• Для «МРРТ» вида устройств – принцип действия основан на управлении пиками, выходящими на максимальный энергетический уровень.

Инструкция по применению

Прежде чем изучить инструкцию по применению контроллера, необходимо запомнить три параметра, которые необходимо соблюдать при эксплуатации данных электронных устройств, это:

1. Входное напряжение устройства должно превышать на 15 – 20% напряжение «холостого хода» солнечной панели.
2. Для ШИМ (PWM) аппаратов — номинальный ток должен превышать на 10% ток короткого замыкания в линиях подключения источников энергии.
3. MPPT — контроллер должен соответствовать мощности системы, плюс 20% от этого значения.

Для успешной эксплуатации прибора необходимо изучить инструкцию по его эксплуатации, которая всегда прилагается к подобным электронным устройствам.

Инструкция информирует потребителя о следующем:

• Требования техники безопасности – в данном разделе определяются условия при которых эксплуатация прибора не приведет к поражению потребителя электрическим током и прочим негативным последствиям.

Вот основные из них:

• Перед установкой и настройкой контроллера, необходимо отключить солнечные панели и аккумуляторные батареи от прибора посредством коммутационных аппаратов;
• Исключить попадание воды на электронный прибор;
• Контактные соединения должны быть плотно затянуты, дабы избежать их нагрева в процессе работы.
• Технические характеристики устройства – этот раздел позволяет выбрать прибор по предъявляемым к нему требованиям в конкретной схеме и месте установки.

Как правило, это:

• Виды регулировок и настроек прибора;
• Режимы работы прибора;
• Описываются элементы управления и индикации устройства.
• Способы и место монтажа – каждый контроллер монтируется в соответствии с требованиями завода – изготовителя, что позволяет эксплуатировать устройство продолжительное время и с гарантированным качеством.

Дается информация по:

• Месту и пространственному размещению устройства;
• Указываются габаритные размеры до инженерных сетей и устройств, а также элементов строительных конструкций, по отношению к монтируемому прибору;
• Даются установочные размеры для мест крепления устройства.
• Способы включения в систему – данный раздел объясняет потребителю к какой клемме и как, следует выполнить подключение, для запуска в работу электронного прибора.

• В какой последовательности следует выполнять включение прибора в рабочую схему;
• Указываются недопустимые действия и мероприятия при включении прибора.
• Настройка прибора – важная операция, от которой зависит работа всей схемы солнечной электростанции, ее надежность.

В данном разделе сообщается о том как:

• Какие индикаторы и как сигнализируют о режиме работы прибора и его неисправностях;
• Дается информация как настроить нужный режим работы устройства по времени суток, режимам нагрузок и иным параметрам.
• Виды защиты – в этом разделе сообщается от каких аварийных режимов защищено устройство.

Как вариант это может быть:

• Защита от короткого замыкания в линии соединяющей прибор с солнечной панелью;
• Защита от перегрузки;
• Защита от короткого замыкания в линии соединяющей прибор с аккумуляторной батареей;
• Неправильное подключение солнечных панелей (обратная полярность);
• Неправильное подключение аккумуляторной батареи (обратная полярность);
• Защита от перегрева устройства;
• Защита от высокого напряжения вызванного грозой или иными атмосферными явлениями.
• Ошибки и неисправности – этот раздел разъясняет как действовать, если по какой-то причине прибор работает неправильно, или вообще не работает.

Рассматривается связь: неисправность – возможная причина неисправности – способ устранения неисправности.

• Поверка и обслуживание – в этом разделе дается информация какие профилактические мероприятия необходимо выполнять, для обеспечения безаварийной работы устройства.
• Гарантийные обязательства – указывается срок, в течение которого прибор может быть отремонтирован за счет производителя устройства, при условии правильной эксплуатации, в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Как сделать своими руками

При необходимости имея представление об электронных приборах, умея работатьпаяльником и способность изготовить печатную плату для монтажа комплектующих, можно изготовить контроллер заряда самостоятельно. Это будет простейший из видов контроллеров, который обладает незначительной мощностью и малым набором регулировок и настроек.

В основу работы подобного устройства заложен принцип – когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает установленного уровня, зарядка прекращается, и при снижении напряжения на клеммах аккумуляторов – зарядка возобновляется.

Подобный прибор может быть собран по следующей схеме:

Контроллер заряда собранный по данной схеме будет обладать следующими характеристиками:

• Напряжение заряда аккумулятора регулируется, номинальная величина – 13,8 В;
• Отключение потребителя настраивается, номинальное значение – 11 В;
• Включение нагрузки при напряжении на аккумуляторе в 12,5 В.

Электронные компоненты схемы могут быть заменены на аналоги, без изменения физических свойств.

Источник

Контроллер заряда для солнечной батареи: описание и сфера применения

Контроллер заряда солнечной батареи нужен при сборке электростанции, работающей от света. Если в ветрогенераторе достаточно просто установить мощный диод, который будет предотвращать утечку тока обратно на генератор и плату защиты батареи, то в солнечных панелях потребуется более сложное устройство, способное динамически регулировать нестабильное напряжение.

Базовые понятия о работе солнечной электростанции

Любая солнечная электростанция, применяется ли она на крупном предприятии или на небольшом дачном участке, состоит из четырех основных модулей. Это непосредственно солнечные панели (монокристаллические или поликристаллические), контроллер заряда, аккумулятор и инвертор.

Работает эта схема следующим образом:

1. Находясь под солнцем, солнечные панели вырабатывают напряжение, которое поступает на контроллер заряда. Он повышает (реже – понижает) входное напряжение до необходимых для заряда аккумулятора пределов и одновременно препятствует его разряду. Напряжение с контроллера заряда поступает на емкую аккумуляторную батарею.
2. Использование солнечных панелей без аккумулятора нецелесообразно, так как при небольшом изменении освещенности могут возникать значительные перепады напряжения, которые устройство стабилизировать не в состоянии.

Зарядное устройство при этом продолжает работать и питание будет восстановлено, как только напряжение на аккумуляторе поднимется. При этом параллельно производится подключение инвертора, который преобразует постоянное напряжение в привычный нам переменный ток 220 вольт.

Подключать большие нагрузки к такой схеме не стоит, так как можно вызвать перегрузку инвертора или преждевременный разряд аккумулятора. Накопленный за день заряд подходит для освещения комнат, а также маломощных электроприборов, которым не страшна модифицированная синусоида.

Какие бывают контроллеры заряда

В серийном выпуске имеются два вида контроллеров заряда для солнечных панелей – PWM и MPPT. У обоих типов есть достоинства и недостатки.

Контроллеры PWM

Устройства с широтно-импульсной модуляцией, или PWM контроллеры, уже считаются устаревшими. В их основе лежит простая ШИМ, который удерживает напряжение на выходе посредством изменения скважности генерируемого им сигнала.

Обычно он снимает напряжение с выходного контура DC-DC преобразователя, тем самым поддерживая на выходе некоторое заранее определенное напряжение (чаще всего 12-14 вольт, однако встречаются модели и с другими параметрами). Импульсы поступают на высокочастотные транзисторные ключи, которые управляют питанием дросселя.

В результате на последнем возникают быстрые подъемы и спады напряжения, амплитуда которых зачастую в несколько раз превышает входные параметры. На выходе напряжение стабилизируется диодом и выравнивается конденсатором.

К преимуществам PWM можно отнести:

• их стоимость;
• высокую надежность;
• простоту конструкции.

Контроллеры МРРТ

Принцип работы MPPT практически ничем не отличается от PWM за исключением того, что генерацию импульсов для работы преобразователя выполняет не широтно-импульсный модулятор, а небольшой компьютер, имеющий собственные процессор и память. Он постоянно контролирует напряжение и силу тока как на входе, так и на выходе преобразователя, а также температуру внутренних радиоэлементов.

Благодаря этому достигается максимальная производительность работы солнечных панелей, практически без потерь на рассеивание тепла. Все параметры задаются микропрограммой контроллера.

Аппарат типа МРРТ подходит крупных предприятий и промышленных электростанций, благодаря:

• высокой производительности;
• быстрой окупаемости.

Поиск прибора

Как выбрать контроллер заряда для солнечной батареи для ежедневной эксплуатации? Прежде всего решите, какие источники альтернативной энергии вы будете задействовать. При использовании одновременно как солнечных панелей, так и ветрогенератора, вам понравится гибридный, который позволяет либо задействовать их одновременно, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора, либо попеременно.

Подберите себе оптимальное рабочее напряжение для работы вашего оборудования. В качестве накопителя может быть использована свинцово-кислотная аккумуляторная батарея на 12 вольт и 60 ампер-часов из автомобиля. Найти контроллер на это напряжение будет проще всего ввиду их распространенности.

К сожалению, большинство инверторов требует напряжения 24 вольта и выше, что делает невозможным их использование с одним аккумулятором. В этом случае вам придется дополнительно покупать балансир, чтобы обеспечить равномерный износ двух батарей и контроллер подороже, работающий с более высоким напряжением (или два контроллера, запитанных от независимых источников тока, – например, от разных солнечных панелей).

Себе можно приобрести PWM контроллер для солнечной батареи. Он не очень дорогой, а небольшая разница в КПД практически не отразится на скромном хозяйстве. Зато благодаря высокой надежности вы покупаете его раз и навсегда. PWM контроллеры не требуют настройки и дополнительного обслуживания во время эксплуатации.

Где купить

Купить контроллер заряда можно на алиэкспрессе. Там предлагается большой выбор устройств, как PWM, так и MPPT. Также ознакомьтесь с обзорами на ту или иную продукцию от реальных покупателей.

Более дешевые варианты вы можете поискать на радиорынках. Обратите внимание: когда вы покупаете товар с рук, убедитесь, что в комплекте идет инструкция или на приборе наглядно обозначено, как его подключать.

Выбирать его нужно аккуратно, в противном случае существует риск приобрести некачественный прибор.

Покупать подержанные устройства не рекомендуется, особенно МРРТ. Связанно это с тем, что интегральные схемы от постоянной работы постепенно деградируют. В них могут возникать как механические повреждения от перепадов температуры, так и внутрислойные короткие замыкания, из-за чего внешне рабочее устройство будет работать нестабильно.

Контроллер заряда своими руками

Изготовить простой контроллер заряда своими руками можно, использовав минимум радиоэлементов. При изготовлении этого устройства от вас потребуются определенные навыки в работе с паяльником и изготовлении монтажных плат.

В интернете можно найти массу схем. Например, здесь: https://poluchi-teplo.ru/soln/izgotovlenie-kontrollera-dlya-solnechnoy-paneli.html есть несколько интересных идей, о том, как реализовать прибор, который может проверять заряд батареи и при необходимости включать зарядное устройство.

Из-за того, что данный контроллер заряда солнечной батареи прост, схема устройства выполняет только самые базовые функции и не может повышать напряжение для зарядки в условиях низкой освещенности.

Также можно изготовить самодельный балансир, который позволит одновременно задействовать несколько источников альтернативной энергии – например, ветрогенератор и солнечные панели. Сделать его можно так: http://e-veterok.ru/kontroller-dlya-solnehnoy-paneli.php.

Можно изготовить прибор на платформе Ардуин, однако это потребует от вас не только навыков в радиомонтаже, но и умения программировать на ассемблере и машинных кодах.

Если вы не уверены в своих силах, можно прибегнуть к готовой схеме, однако учтите, что она значительно сложнее аналогов и требует изготовления печатной платы для монтажа микроконтроллера. Подробно процесс изготовления описан здесь: http://robocraft.ru/blog/3413.html.

Собрать надежный солнечный генератор просто, если покупать надежные и популярные элементы. Правильно собранное и надежное устройство при домашнем использовании полностью окупится за 2-3 года, а на предприятии – еще быстрее.

Источник