Контроллер заряда для ветрогенератора это

При выборе ветрогенератора для автономной электростанции на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, что такое контроллер ветрогенератора ?

Контроллер заряда ветрогенераторов – это электронное устройство, предназначенное для контроля за процессом заряда аккумуляторных батарей электроэнергией или передачи потребителю данной электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором.

Данный прибор позволяет контролировать обороты лопастей ветрогенератора и преобразовывать вырабатываемый переменный ток в постоянный ток заряда АКБ. Наиболее важной функцией является контролирование уровня заряда аккумуляторной батареи. Устройство должно притормозить ветрогенератор или, вообще, его отключить, если подул штормовой ветер или аккумулятор накопил достаточный уровень заряда. Также контроллеры могут перенаправлять избыточный заряд для питания других приборов.
Система на основе ветрогенератора, это такая же система по выработке электроэнергии, как и солнечная электростанция, и любая другая автономная система.

При выборе ветряной электростанции для своего объекта у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, что представляет собой контроллер ветрогенератора и как он работает?

Контроллер ветрогенератора из себя электронное устройство, включающее в себя следующие компоненты:

Преобразует трехфазный ток переменного напряжения, произведенный ветрогенератором, в постоянный ток. Большинство ветрогенераторов представляют собой асинхронный трёхфазный генератор. Данный генератор преобразует энергию вращения ветра в электрическую энергию переменного трехфазного тока. Для заряда аккумуляторных батарей, необходимо преобразовать переменный ток напряжением 12, 24, 48 или 96 вольт в постоянный ток аналогичного номинала. Данное преобразование происходит в выпрямителе.

• ШИМ или MPPT контроллер заряда аккумуляторных батарей.

Управляет процессом заряда аккумуляторов постоянным током, приходящим с выпрямителя. Переключает излишки вырабатываемой электроэнергии на встроенную или внешнюю нагрузку.

• Блок управления ветрогенератором.

Оценивает скорость вращения ветрогенератора. При превышении скорости вращения включает нагрузку для увеличения сопротивления вращению ротора, и вследствие торможения вращения лопастей. Либо управляет движением подвижных лопастей для изменения их угла, для уменьшения воздействия ветра на них, или поворотом хвостового механизма, для его складывания перпендикулярно направлению ветра, и поворота ротора генератора параллельно ветру. Защитная функция зависит от типа ветрогенератора, и соответственно для каждого ветрогенератора применяется свой контроллер с наличием блока управления данной защитной функцией. Наиболее простой защитной функцией является включение максимальной нагрузки. Где в качестве нагрузки выступает встроенный ТЭН, рассеивающий тепловую энергию на радиатор корпуса контроллера. Более мощные модели имеют внешний блок нагрузок, состоящий из блока терморезисторов или ТЭНов. Также можно использовать обогреватели для отопления помещений в качестве нагрузки, для регулирования скорости вращения генератора и использования излишек вырабатываемой ветрогенератором электроэнергии.

Так как контроллер ветрогенератора содержит ШИМ или MPPT контроллер заряда аккумуляторных батарей, то большинство современных контроллеров ветрогенератора для частного использования являются гибридными, с использованием в качестве источника электроэнергии как ветрогенератора, так и солнечных батарей. Что позволят более эффективно использовать оборудование в эксплуатации автономной электростанции.

Источник

Новая версия контроллера (балластного регулятора напряжения) для ветрогенератора

В прошлых статьях я уже описывал схему изготовления контроллера для ветрогенератора на основе автомобильного реле-регулятора (РР). Также в тех статьях есть фото и видео работы этого балластного регулятора. Принцип работы очень простой, реле-регулятор автомобильный при 14.2 вольта отключает щетку генератора и он перестаёт заряжать аккумулятор в автомобиле и таким образом АКБ не перезаряжается. А для работы с ветрогенератором сигнал от РР используется для включения дополнительной нагрузки к АКБ, которая сжигает лишнюю энергию и не даёт напряжению выросли выше 14.2 вольта.

В оригинальной схеме балласт подключается с помощью транзистора. Реле-регулятор подключается к АКБ и пока напряжение ниже 14.2 вольта, то РР подаёт минусовое напряжение не затвор транзистора и он закрыт. А как только напряжение на АКБ достигнет 14.2 вольта, то РР отключает минус и транзистор открывается, и через него идет ток на балласт. При этом РР работает очень быстро и держит напряжение 14.2 вольта, оно несколько раз в секунду открывает и закрывает транзистор обеспечивая плавный отбор лишней мощности. И собственно по этому нельзя в этой схеме использовать обычное контактное реле, оно просто не выдержит частоту включения-выключения 10. 100Гц, будет сильно дребезжать контактами пока они не отгорят.

Сама схема выглядит вот так (ниже рисунок) дополнительное описание — Балластный регулятор для ветрогенератора схема и описание

Если у вас нет реле-регулятора с управлением по минусу то можно сделать балластный контроллер на основе реле генератора ВАЗ, и других автомобилей где реле отключает плюсовую щётку генератора и об этом далее.

Контроллер на реле ВАЗ, с управлением по плюсу

Ниже рисунок со схемой балластного контроллера с реле генератора ВАЗ. Так как выход реле на щётку плюсовой, то есть она отключает плюс, а не минус как реле ГАЗ, то нужно ставить два транзистора.

Когда напряжение ниже 14.2В то плюсовое напряжение подаётся на контакт «Ш», оно подаётся на затвор первого транзистора и он открывается (резистор затвора на минус подключается). Далее этот транзистор подаёт через себя минус (исток-сток) на затвор второго транзистора, и тот минусом закрывается, и через себя не пропускает минус на балласт.

А когда напряжение поднимается выше 14.2В то плюс пропадает с выхода реле регулятора. Первый транзистор закрывается разряжая затвор через резистор на минус. И на затвор второго транзистора перестаёт поступать минус, и он открывается заряжается затвор через резистор от плюса. И он на балласт подаёт минус, балласт включается. Ниже рисунок схемы на двух транзисторах и реле ВАЗ.

Из минусов такой схемы это некоторая сложность с подключением транзистора, хотя куда ещё проще, но всё-таки многие не могут и у них не получается. А так-же бывает что транзисторы сгорают, не понятно из-за чего, но такое случалось не только у меня. Вдаваться в описание возможных причин не будем, в общем я нашёл другой выход, и об этом далее.

Твёрдотельное реле вместо транзистора

Транзистор в схеме, которая выше я заменил на твёрдотельное реле и всё стало гораздо проще и надёжнее. Теперь для сборки самого контроллера надо приобрести всего две детали, ну ещё маленькую светодиодную лампочку и балласт. Принципиально схема выглядит вот так (ниже рисунок).

Для изготовления понадобятся:
1. Реле-регулятор любой с управлением по плюсу, это регуляторы ВАЗ например
2. Твёрдотельное реле на постоянный ток
3. Резистор или светодиодную лампочку маломощную
4. Балласт, в качестве которого лампочки или большой резистор

Ветрогенератор подключается напрямую на аккумулятор и с балластным контроллером никак не связан. А сам контроллер подключается тоже к аккумулятору, но с ветряком никак не связан, он просто отслеживает напряжение аккумулятора и при превышении 14.2 вольта включает балласт чтобы остановить рост напряжения и сжечь лишнюю энергию. Поэтому не важно что заряжает аккумулятор, это может быть ветрогенератор, солнечные батареи, или зарядное устройство, контроллер всё равно будет включать балласт при превышении 14.2 вольта. Таким образом можно излишки энергии использовать даже с солнечных батарей, и эти излишки можно пустить на подогрев воды заменив лампочки на водонагревательный ТЭН.

И если говорить о работе самого контроллера, то балласт он включает не резко, а мягко, импульсами, отбирая только лишнюю энергию. Ветрогенератор при этом не получает удары мощной нагрузкой, как это бывает с другими контроллерами. Контроллеры с мощными балластами обычно полностью подключают нагрузку и происходит резкий удар по ветряку, и он начинает замедляться и пока напряжение АКБ не просядет до заданного гистерезиса ветряк будет нагружен мощной нагрузкой и останавливается. И когда акб заряжены то ветряк может получать несколько таких ударов балласта, от этого нагрузки большие на лопасти и подшипники, обмотку генератора. Так-же есть контроллеры, которые просто тормозят генератор при превышении напряжения, и они тоже резко включают торможение практически замыкая генератор, что тоже очень плохо. А этот балластный регулятор работает как ШИМ(PWM) контроллер мягко скидывая только излишки на балласт, только здесь импульсный принцип работы.

Кстати потребление контроллера совсем небольшое, порядка 20мА, и реле твёрдотельное включается только во время скидывания лишней энергии и в отличие от контактных реле потребляет всего 15мА.

Для наглядности работы данной схемы контроллера я записал небольшое видео. На видео реальная работа контроллера с реальным ветрогенератором. Правда в в день съёмки ветерок был совсем небольшой, поэтому чтобы было видно как происходит сброс лишней энергии я отключил две из трёх лампочек балласта, чтобы было видно по яркости свечения лампочки.

На этом всё, всем удачи в повторении подобной конструкции балластного регулятора для ветряка. Ниже несколько фото этого контроллера.

Дополнительная информация по схеме и описания работы в других статьях:

Источник

Контроллер заряда для ветрогенератора

Контроллер для ветрогенератора выполняет сразу несколько функций: контролирует повороты лопастей, зарядку аккумулятора и преобразовывает переменный ток в постоянный.

Без участия этого прибора совершенно невозможно должное нормальное функционирование ветровой установки.

Самодельный контроллер заряда

Контроль: зачем

По сути, контроллер можно рассматривать как прибор-врач. В альтернативной энергетике этот прибор следит за состоянием аккумуляторной батареи: отключает ее по мере накопления заряда и включает по мере израсходования энергии.

При отключении батареи, ветровая установка продолжает свою работу, однако ток теперь перенаправляется контроллером на другие приборы. Получается, что таким образом контроллер сохраняет долголетие ветряка подобно лечащему врачу у людей.

Устройство прибора

Все без исключения производители позаботились о том, чтобы этот прибор защищал аккумуляторную батарею от перезарядки. При сильном ветре включается плавное торможение (или даже остановка) вала – так было раньше, когда контроллеры еще не были продуманы о перенаправлении вырабатываемой энергии. Теперь же стало возможным отдавать энергию при ее переизбытке на другие приборы.

Схема автономного энергообеспечения дома

Например, электронагревательные, которым как раз нужен большой объем тока.
То есть прибор «поумнел» и теперь ветровая установка может работать совершенно бесконечно (был бы ветер), а вся присутствующая в доме техника будет подключена к сети от «дармового» ветра. Экономия, как говорится, заметна невооруженным глазом.

Основные параметры

При покупке нового контроллера следует обращать внимание на его основные параметры. Ведь от их показателей будет зависеть работа всей ветровой конструкции:

• Номинальная мощность. Следует изучить этот параметр, чтобы прибор выдержал нагрузку, оказанную на него.
• Напряжение. 12, 24 или 48 вольт – это все имеет свое значение.
• Включение торможения. При достижении определенного вольтажа срабатывает автоматика, которая блокирует работу вала. Например, при напряжении в 48 вольт прибор остановит вал, когда будет достигнут уровень заряда в 58 вольт.
• Возобновление работы. При падении напряжения автоматика запустит вал. При уже упоминаемом напряжении в 58 вольт, когда вал будет остановлен, возможен его повторный запуск при показателе 54 вольта.
• Диапазон рабочий температур. Может колебаться по-разному, но в основном в диапазоне от -100 до +400С.
• Вес и размеры. Принципиального значения не имеют, тем более сейчас, когда практически ежегодно появляются новые и более компактные модели.
• Допустимая влажность. Любой прибор, работающий по электронной схеме, боится повышения влажности. Обычно контроллеры способны работать без нарушений с влажностью не выше 80%.
• Совместимость с солнечными батареями. Более новые модели полностью совместимы как для работы с ветровыми установками, так и для работы с солнечными батареями.

Самостоятельное производство

Уже практически все устройства и агрегаты человечество научилось делать самостоятельно, значительно экономя при этом свои сбережения. Контроллер не стал исключением – народные умельцы успешно применяют приборы собственного изготовления.

Конструктивная схема контроллера для ветряка

Многие компании, которые продают устройства контроля, не гарантируют их совместимость с ветровыми установками, если фирмы-производители разные. Скорее всего, это делается для того, чтобы принести максимальную прибыль конкретной компании, купив у них и ветрогенератор, и контроллер.

Однако, не все так печально. Интернет давно уже переполнен схемами контроллеров, имеющие разные схемы строения. Просмотрев и изучив самодельные приборы, представленные в сети, можно прийти к выводу, что можно и не переплачивать, а положиться на свое умение паять и читать схему. Так что, ничего невозможного нет. Тем более, что тропинка давно протоптана, осталось только по ней пройти.

Источник

Надежный контроллер для ветрогенератора: схема, принцип работы устройства и изготовление своими руками

Обновлено: 4 января 2021

Ветрогенератор во время своей работы производит электроток. Напряжение его неровно, так как напрямую зависит от скорости ветра. Некоторые владельцы подключают ветряк непосредственно к потребителю — осветительным приборам, насосам и т.д. Но большинство пользователей предпочитает использовать полный комплекс оборудования, позволяющий получить стабильное напряжение, необходимое для питания всех бытовых приборов и устройств.

Такая равномерность достигается использованием промежуточной аккумуляторной батареи, которую заряжает генератор. При этом, величину заряда необходимо постоянно удерживать в рамках рабочих параметров устройства, иначе напряжение в локальной сети пропадет, или, что гораздо хуже, выйдет из строя АКБ.

Допускать закипание аккумуляторов никак нельзя, поэтому необходимо устройство, ограничивающее напряжение на входе.

Что такое контроллер заряда?

Функцию контроля за величиной заряда выполняет балластный регулятор, или контроллер. Это электронное устройство, отключающее аккумулятор при возрастании напряжения, или сбрасывающее излишки энергии на потребитель — ТЭН, лампу или иной простой и нетребовательный к некоторым изменениям питания прибор. При падении заряда контроллер переключает АКБ в режим заряда, способствуя восполнению запаса энергии.

Первые конструкции контроллеров были простыми и позволяли только включать торможение вала. Впоследствии функции устройства были пересмотрены, и лишнюю энергию начали использовать более рационально. А с началом использования ветрогенераторов в качестве основного источника питания для дачных или частных домов проблема в использовании лишней энергии отпала сама собой, так как в настоящее время в любом доме всегда найдется, что подключить.

Существуют разные конструкции контроллеров. Можно приобрести готовый прибор, изготовленный в производственных условиях и точно выполняющий свои функции. Но чаще владельцы самодельных ветряков предпочитают собирать контроллеры самостоятельно, что обходится гораздо дешевле, проще ремонтируется и намного понятнее, чем устройство заводского изготовления.

Устройство и принцип работы

Одним из простых вариантов сборки контроллера является использование автомобильного реле-регулятора. Это устройство само по себе уже является готовым контроллером, дополнительных элементов для создания нужного прибора требуется совсем немного. Использовать только одно реле нельзя, поскольку оно не рассчитано на высокую частоту срабатываний и сразу выйдет из строя.

Схемы балластного регулятора

Существует несколько базовых схем контроллеров, имеющих собственную специфику:

Прерывание по минусовому контакту

Нагрузка через транзистор подается на реле. Оно пропускает ток до достижения максимального заряда, но как только нужное значение будет достигнуто (автомобильное ВАЗовское реле отсекает 14,5 В), то реле отключает минус, а транзистор открывается и пропускает ток на балласт. Как только напряжение упадет, транзистор закрывается, а реле вновь соединяет минус и начинается зарядка АКБ. В качестве балластного потребителя обычно используется обычная лампочка.

Прерывание по плюсу

Эта схема намного проще, но действует не менее эффективно. При использовании плюсового контакта в качестве управляющего транзисторы обычно заменяют твердотельным реле типа GTH6048ZA2 или подобного. Соединение генератора и АКБ получается прямым, как и контроллер. При превышении заряда устройство автоматически подключает нагрузку к аккумулятору, обеспечивая расход излишнего заряда. При достижении критического напряжения 14,5 В реле-регулятор включает твердотельное реле, подключающее нагрузку. Схема проста и поэтому она весьма надежна.

Усложнённый вариант схемы контроллера

Этот вариант применяется для трехфазных генераторов. Схема намного сложнее, так как в ней используются микросхемы и дополнительные элементы, обеспечивающие их работу. В качестве балласта используется нихромовый резистор, намотанный на керамике.

Принцип действия устройства состоит в выпрямлении полученного от генератора трехфазного тока, который через реле поступает на микросхему. При понижении напряжения триггер переключает схему в режим загрузки, при повышении — включается балласт, отбирающий лишний заряд. Можно собрать схему как для 12, так и для 24-вольтовых устройств.

Внимание! В настоящее время на рынок поступило множество китайских контроллеров, вполне доступных по цене и способных работать с разными устройствами от 12 до 30 В. Они вполне функциональны и способны избавить от самостоятельной сборки с неясным результатом.

Как сделать устройство управления своими руками?

Изготовление устройства своими руками доступно только тем, кто имеет некоторые навыки работы с паяльником, в состоянии уверенно читать схемы и вообще имеет хотя бы общее представление об электротехнике и принципах работы электронных устройств. Подходить к вопросу без понимания его сути бессмысленно, так как малейшая ошибка поставит такого мастера в тупик.

Расчет контроллера

Этот момент довольно сложен и зачастую выполняется не столько именно путем расчетов, сколько подгонкой параметров балластного регулятора к имеющимся характеристикам ветрогенератора. Дело в том, что каждое устройство имеет собственные рабочие показатели, несоответствие которым не позволит контроллеру качественно выполнять свои функции. Например, если для устройства потребуется 12 вольт для начала зарядки, а контроллер собран на 24, то такая система попросту не сможет работать.

Для расчета контроллера надо снять все рабочие характеристики с генератора, т.е. проверить ветряк с установленным генератором на производительность в разных режимах работы — на слабых, средних и сильных ветрах. Учесть преобладающую скорость потока, при которой устройство будет работать практически все время. На основании этих данных выбирается напряжение, при котором открывается транзистор, переключающий устройство с одного режима на другой и наоборот.

Подготовительные работы

Прежде, чем приступить к сборке, надо приготовить все необходимые детали, тщательно проверить их номинал. Потребуются инструменты и материалы:

• паяльник
• припой, канифоль
• пассатижи с узкими губками
• пинцет
• соединительный провод (в идеале – двух цветов)
• печатная плата или монтажная панель

Создание печатной платы — непростой процесс, требующий наличия определенных приспособлений, химикатов и пластины фольгированного гетинакса. Проще использовать готовую монтажную панель или обычную пластину из фанеры, пластика или прочих листовых материалов. Тщательно продумать размещение всех элементов на пластине. Рекомендуется объединять их по категориям, чтобы все однотипные детали были сгруппированы в одних местах, так будет проще ориентироваться во время ремонтных работ.

Необходимо предусмотреть световую сигнализацию, свидетельствующую о текущем режиме работы устройства, чтобы при первом же взгляде было сразу видно, загрузка или отдача энергии происходит в данный момент.

Сборка устройства

При должной подготовке и наличии всех необходимых деталей процесс сборки особых проблем не вызывает. Основная задача — правильное соединение всех элементов в соответствии со схемой. При аккуратной и внимательной сборке устройство будет выполнять поставленную задачу вполне качественно, главное, чтобы все детали были исправными и соответствовали заявленным номиналам.

Источник