Контроллер заряда солнечной батареи для ветрогенератора

Использование контроллеров СБ для ветрогенераторов

В этой статье я расскажу о том можно-ли контроллеры созданные для солнечных батарей использовать в качестве контроллеров для ветрогенератоов. Расскажу некоторые нюансы и практические способы подключения контроллеров к ветрогенераторам. Многие уже меня спрашивали на счёт того можно-ли использовать солнечные контроллеры для ветрогенераторов и я говорю что нет. — просто так любой контроллер нельзя. А нельзя потому-что когда аккумулятор уже почти заряжен, то контроллер периодически или постоянно (ШИМ) импульсами отключает солнечную панель транзисторами, которые внутри этого контроллера. Отключает он солнечную панель чтобы аккумулятор не перезарядился. У некоторых контроллеров есть многостадийные режимы зарядки, но в общем все они так или иначе отключают солнечную панель.

По-этому если вы возьмёте и подключите ветрогенератор вместо солнечной панели, предварительно выпрямив переменное напряжение фаз в постоянное с помощью трёх-фазного диодного моста, то контроллер тоже его будет отключать ограничивая напряжение чтобы АКБ не перезарядился. Но напряжение отключенной солнечной панели в холостую всего 19-21 вольт, а вот если отключить ветрогенератор, особенно на сильном ветру, то его напряжение может оказаться значительно больше, при этом без нагрузки винт раскрутится ещё больше и напряжение на холостом ходу станет ещё выше. Ну и что? — скажете вы, ну и пускай — ветряк то контроллер отключил всё равно.

Ну во-первых ветрогенератор без нагрузки оставлять нельзя в сильный ветер, без нагрузки винт будет крутится на очень больших оборотах, сильно шуметь, и испытывать сильные ветровые перегрузки, от этого ветрогенератор может просто не выдержать и «скинуть» лопасти. Часто в таких случаях отрывает (ломает) лопасти, и не выдерживают слабые мачты и ветряки падают. По-этому винт ветрогенератора должен быть всегда под нагрузкой, и если АКБ заряжены то ветряк переключается на балластную нагрузку, на нагревательные тенны или резистор.

А во-вторых как я писал выше напряжение ветрогенератора без нагрузки может доходить применительно для ветряков на 12 вольт до 60-80 вольт, и даже более. А транзисторы солнечных контроллеров рассчитаны на напряжение около 40 вольт, но не все и далее мы рассмотрим это всё. И когда контроллер

Принцип работы с ветрогенератором такой: Сам ветрогенератор подключается как солнечная панель на вход контроллера, естественно на ветрогенератор нужно поставить диодный мост чтобы на контроллер подать уже выпрямленное напряжение плюс и минус. Аккумулятор подключается штатно так-же как и обычно на своё место на контактах. А на выход Load контроллера мы подключаем балласт, это может быть нагревательный тенн, лампочки или резистор. Мощность балласта должна быть такой-же как и максимальная мощность ветрогенератора. Например если ветряк выдаёт до 300 ватт, то и балласт нужен мощностью 300 ватт, например набрать лампочек на 300 ватт мощности.

Ветрогенератор нужно подключать остановленный и в самую последнюю очередь после настройки контроллера. Сам контроллер настраивается так, кнопочками сначала поднимаем порог отключения (change off) как можно выше, например до 17-20 вольт, это для того чтобы контроллер не отключил ветряк даже если ветряк окажется мощнее балласта и напряжение кратковременно поднимется до 16-17 вольт. Некоторые модели позволяют поднять напряжение только до 15 вольт, но выставляем максимум, и тогда балласт обязательно мощнее ветряка. Далее настраиваем включение балласта, вставляем параметр (Load on) на 14,5-15 вольт, чтобы балласт включился при этом напряжении, и выставляем (Load off) на 13,5 вольт. Как настройки установлены то можно подключать и запускать ветрогенератор.

Теперь когда напряжение на аккумуляторе поднимется до установленных 14,5-15 вольт, то включится балласт и пока напряжение не просядет до 13,5 вольт от не выключится. Ветрогенератор при этом не отключится и будет всегда под нагрузкой. Ниже небольшое видео с тестированием подобного солнечного контроллера для работы с ветряком.

При этом как вы понимаете сам контроллер должны быть на тот ток что может выдать ветрогенератор. Например на видео контроллер на 30А, на него можно подключить ветрогенератор с максимальным током зарядки до 30А, и балласт до 30А максимум. При этом контроллер на дисплее так-же будет показывать все параметры, ток зарядки и напряжение что очень удобно.

Но можно использовать и слабые контроллеры для мощных ветряков, только ветрогенератор подключается не к контроллеру, а напрямую на аккумулятор. Контроллер подключается к аккумулятору отдельно, и балласт тоже подключается отдельно через реле. К контактам контроллера Load подключается реле, которое будет включать-выключать балласт, параметры включения настраиваются и контроллер уже по выставленному напряжению будет управлять балластом. В этом случае контроллер просто управляет реле, отслеживая напряжение на аккумуляторе. Но зато можно использовать дешёвый контроллер, и установив мощное реле можно подключать мощный балласт.

Так-же можно использовать контроллеры без всяких изменений, но тогда нужно быть уверенным что напряжение подключенного ветррогенератора не превысит напряжение пробоя транзисторов контроллера. Есть контроллеры 12/24 вольта с транзисторами на 80-100 вольт и даже до 150 вольт, и если ваш ветряк максимально без нагрузки выдаёт меньше напряжение то можно его подключать как солнечную панель. Но трёх-лопастные скоростные ветряки лучше не подключать так-как на сильном ветре винты без нагрузки могут не выдержать перегрузок и обороты сильно вырастают и напряжение всё-таки может превысить максимально допустимое и контроллер сгорит.

Но вот для тихоходных много-лопастных ветряков солнечные контроллеры более подходят, особенно если есть механическая защита от сильного ветра, когда винт уходит — отворачивается при сильном ветре. Если есть защита от сильного ветра складыванием хвоста то её можно настроить на более раннее срабатывание чтобы винт уходил раньше и напряжение даже отключенного контроллером ветряка не превысило максимально допустимое. Тогда и ветрогенератор будет отлично работать с солнечным контроллером.

Управление балластом для ветрогенераторов на 220 вольт

Так-же некоторые люди хотят использовать ветрогенератор для отопления и при этом ветрогенератор должен работать на тенны 220 вольт. Но если соединять тенны напрямую с ветрогенератором, то винт не может раскрутится до своей быстроходности и не выдаёт свою мощность. В итоге ветрогенератор очень плохо работает на тенны и не разгоняется, а на слабом ветру вообще останавливается. Как выход из ситуации надо подключать тенны только после того как ветряк разгонится.

Ниже схема работы для ветрогенераторов на 220 вольт. Принцип работы такой: для питания контроллера используется понижающий трансформатор на 12/220 вольт. А контроллер управляет твердотельными реле, которые подключаются к переменному напряжению генератора. Пороги срабатывания настраиваются на контроллере. Контроллер питается от 12 вольт через понижающий трансформатор, а напряжение трансформатора прямо зависит от напряжения генератора.Если ветррогенератор будет давать 100 вольт, то трансформатор выдаст 5 вольт примерно. Если ветряк выдаст 200 вольт, то на выходе трансформатора будет 10 вольт, в общем прямая зависимость. И таким образом можно настроить срабатывание реле, которые включают тенны.

Например вы хотите чтобы тенны включались при 200 вольт ветрогенератора, при этом значит контроллер питающийся от трансформатора видит 10 вольт, вот выставляем включение (Load on) на 10 вольт, и реле будут включаться при этом напряжении. А выключение при 9.5 вольт, это где то 190 вольт.

Суть всего этого я думаю вам понятна, я сам уже проверил работоспособность контроллера с балластом и балласт прекрасно работает и включается и выключается при заданных параметрах. Без балласта не пробовал, но мне попадался положительный опыт других людей подтверждающий описанное выше. Так-же сейчас для двух мощных (1 и 2кВт) ветрогенераторов установлены солнечные контроллеры на 48 вольт, на выходы Load которых подключён балласт и скоро будут практические данные и видео. На этом пока всё — спасибо что читаете.

Источник

Контроллер заряда аккумулятора для солнечного или ветро- генератора

26 сентября 2006 г.
Последние дополнения 18 февраля 2008 г.

Введение

Когда аккумулятор для зарядки подсоединяется к солнечной панели, обычно в цепь необходимо включать контроллер для предупреждения перезаряда. Контроль заряда может быть выполнен по различным схемам. Солнечные системы небольшой мощности могут использовать аналоговым контроллеры. Пример – рисунок в данной статье. В системах высокой мощности используются контроллеры с последовательным отключением заряда, или контроллеры верхней точки ( maximum power-point – MPPT). Последовательные регуляторы управляют зарядным током, прерывая его, когда аккумулятор заряжается полностью. В MPPT контроллерах используются индуктивности для сохранения энергии и высокочастотные переключатели для передачи энергии в аккумулятор.

Эта схема использует параллельный способ подключения. При этом способе солнечная панель всегда подключена к аккумулятору через последовательный диод. Когда солнечная панель заряжает аккумулятор до желаемого максимального напряжения, схема параллельно солнечной панели подключает нагрузочный резистор, чтобы поглощать избыточную мощность с солнечной панели.

Основным преимуществом параллельного способа регулирования солнечной панели является отсутствие постоянно рассеивающего часть мощности переключающего транзистора в силовой цепи между солнечной панелью и аккумулятором. При параллельном способе транзистор не снижает эффективности солнечной панели, он включается только когда появляется избыточная энергия.

Другое отличие между параллельным и последовательным регуляторами – постоянное подключение к нагрузке. В последовательных регуляторах, когда аккумулятор достигает полного заряда, нагрузка от солнечной панели отключается. При использовании параллельного регулятора нагрузка к панели подключена всегда. Это отличие позволяет использовать параллельные регуляторы совместно с ветрогенераторами постоянного тока. Ветрогенераторы должны быть всегда подключены к нагрузке для того, чтобы лопасти ветроколеса не крутились слишком быстро при порывах ветра. Слишком быстрое вращение лопастей ведет к износу подшипников. При очень сильных порывах ветра лопасти могут оторваться.

Спецификация

Солнечная панель. Выходное напряжение в отсутствии нагрузки 18 В (36 элементов).
Солнечная панель. Максимальный ток короткого замыкания 0…1 А.
Аккумулятор. Номинальное напряжение 12 В.
Аккумулятор. Емкость 0.1…50 А·ч.

Принципиальная электрическая схема

Солнечная энергия из PV панели направляется через диод Шоттки 1N5818 в аккумулятор. Когда аккумулятор достигает полного заряда, включается выход нижней половины двойного операционного усилителя TLC2272. Это включает MOSFET IRFD110 и подсоединяет к аккумулятору нагрузочный резистор 68 Ом / 3 Вт. Подключенная нагрузка вызовет падение напряжения аккумулятора и цепь компаратора снова выключится. Такая генерация продолжится до тех пор, пока есть солнечная энергия. Конденсатор 300 нФ между выходом и плюсовым входом операционного усилителя снижает частоту генерации до нескольких герц. Два резистора 100 кОм задают опорное напряжение 4.5 В на входе операционного усилителя.

Транзистор 2N3906 со стабилитроном 1N5242 на 12 В цепи базы включает цепь компаратора когда напряжение с PV панели превысит 12 В. Верхняя половина операционного усилителя TCL2272 инвертирует управляющий сигнал подключения нагрузки. На выход операционного усилителя подключен светодиод повышенной яркости. Светодиод включается когда заряд аккумулятора достигнет максимума. Светодиод не расходует полезной энергии, поскольку включается только при полном заряде аккумулятора.

Микросхема 78L09 вырабатывает стабилизированное напряжение 9 В для питания компаратора. Питание схемы производится только с PV панели, так как ночью PV панель напряжения не вырабатывает.

Эта схема может быть модифицирована для большего тока заряда, для чего надо заменить диод 1N5818, нагрузочное сопротивление 68 Ом и MOSFET IRFD110 более мощными компонентами. Если нагрузочный резистор подсоединить непосредственно параллельно PV панели, в середине солнечного дня ее выходное напряжение упадет до 12 В или ниже. Для PV панелей большей мощности потребуется нагрузочный резистор с меньшим сопротивлением и большей рассеиваемой мощностью. В холодном климате нагрузочный резистор может служить нагревателем для того, чтобы держать аккумулятор в тепле.

Более мощная версия схемы может работать с ветрогенератором, хотя автор это утверждение не проверял. Для версии этой схемы для тока 20 А транзистор IRFD110 может быть заменен на IRFZ44N, диод Шоттки 1N5818 – на 20L15T. Оба этих элемента должны быть установлены на теплоотводящие радиаторы. Нагрузочный резистор должен иметь сопротивление 0.6 Ом и мощность 250 Вт. В этом случае эта схема может управлять током 20 А при напряжении 12 В.

Настройка

Подключите PV панель к клеммам PV, а аккумулятор к клеммам BAT. Аккумулятор для более простой настройки должен быть предварительно заряжен. Сориентируйте панель на солнце и измеряйте напряжение на аккумуляторе вольтметром. Вращайте винт 20-оборотного переменного резистора 100 кОм до тех пор, пока светодиод не начнет мигать, затем медленно продолжайте вращение до тех пор, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет желаемого значения.

Использование

Сориентируйте панель на солнце. Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет верхней точки, светодиод начнет мигать короткими импульсами с длинными промежутками между ними. По мере дальнейшего заряда аккумулятора, мигание светодиода изменится. Он будет мигать длинными импульсами с короткими промежутками.

Перевод: Nsgvid по заказу РадиоЛоцман

Источник

Контроллер для ветрогенератора

Пост опубликован: 15 ноября, 2017

Контроллер – это электронное устройство, отвечающее за преобразование переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, и контроль заряда аккумуляторных батарей. Наличие контроллера в схеме работы ветровой установки позволяет осуществлять работу ветрового генератора в автоматическом режиме вне зависимости от внешних факторов (скорость ветра, погодные условия и т.д.).

Принцип действия

Для различных типов ветровых генераторов используют различные виды и конструкции контроллеров, но основные принципы работы подобных устройств, можно разделить на два типа, это:

1. Для ветровых установок относительно не большой мощности: при достижении напряжения на клеммах аккумуляторных батарей выше 15,0 В, контроллер перемыкает обмотки генератора, что приводит к остановке вращения лопастей ветровой установки. При снижении напряжения до 13,5 В, контроллер дает команду на разблокировку обмоток, и установка начинает работать в нормальном режиме.
2. Для мощных ветровых установок – в комплекте с электронным блоком контроллера монтируется балластный резистор с большим сопротивлением. При достижении напряжения на клеммах аккумуляторов в 14,0 – 15,0 В, контроллер не отключает ветровую установку, а «лишнюю» энергию сжигает на балластном сопротивлении. В качестве балласта могут быть использованы нагревательные элементы (ТЭНы), служащие для нагрева воды в системах горячего водоснабжения или отопления зданий и сооружений.

Основные характеристики

При выборе контроллера, используемого в схемах ветровых генераторов, необходимо изучить технические характеристики данного электронного устройства.

Основными характеристиками, которые указывает производитель, служащими критериями выбора подобных устройств, являются:

• Номинальное напряжение, измеряемое в Вольтах;
• Рабочая мощность, измеряемая в Ваттах;
• Максимальная мощность, измеряемая в Ваттах;
• Максимальный ток, измеряемый в Амперах;
• Сброс балластной энергии (что может быть использовано);
• Условия эксплуатации (рабочая температура, влажность, высота над уровнем моря);
• Способность к дистанционной передаче данных о работе ветровой установки;
• Габаритные размеры;
• Вес устройства.

В настоящее время отечественные и зарубежные компании, специализирующиеся на производстве альтернативных источников энергии, а также их комплектующих, выпускают несколько видов контроллеров, успешно работающих в ветровых установках, это:

• PWM (ШИМ) контроллеры – устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В аппаратах данного вида осуществляется процесс управления мощностью, путём изменения импульсов, при постоянной частоте.

Достоинствами данного вида являются:

• Относительно не большие габаритные размеры, в сравнении с аналогами;
• Способность к быстродействию в процессе работы;
• Надежность конструкции.
• МРРТ контроллеры – как правило используются в солнечных установках, но могут применяться и в комплекте с ветровыми генераторами. Основой работы устройств данного вида является способность определять точку максимальной мощности, которая характеризуется напряжением и силой тока в конкретный момент времени.

Достоинствами данного вида являются:

• Являются наиболее эффективными устройствами, в сравнении с аналогами.

Основной недостаток – более высокая стоимость.

Контроллер для ветрогенератора и солнечных панелей

Для работы с ветровым генератором можно использовать контроллер, изначально предназначенный для работы с солнечной электростанцией, главным условием для этого, является наличие возможности, у конкретной модели, выполнить настройку «выхода» (load).

Ветровой генератор подключается на вход используемого контроллера, единственное, что необходимо сделать, это установить диодный мост, для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, на котором осуществляется работа аккумуляторных батарей.

В контроллерах, используемых в солнечных электростанциях, отсутствует диодный мост на входной группе, т.к. солнечные батареи производят постоянный электрический ток.

Аккумуляторные батареи подключаются в соответствие со схемой используемого контроллера, а на «выход» подключается балластное сопротивление, в качестве которого может быть использована любая нагрузка, единственное условие при этом – мощность нагрузки должна соответствовать мощности генератора.

После того, как контроллер включен по выше обозначенной схеме, необходимо выполнить настройки режимов работы, задающие пороги отключения и включения балласта.

Контроллер своими руками (схема)

Зная основы электротехники и умея работать паяльников, можно изготовить контроллер ветровой установки самостоятельно.

В настоящее время есть возможность найти различные схемы подобных устройств различных видов, мощности и прочих технических характеристик, для этого достаточно зайти в сеть интернет и обраться к поиску по требуемому заданию или найти техническую литературу в специализированных магазинах и издательствах.

Один из вариантов схемы контроллера и включение его в схему работы ветрогенератора, приведен ниже:

Данная схема отличается простотой, но способна обеспечить работу ветровой установки в автоматическом режиме.

Средние цены

Как правило контроллер для ветровой установки изготавливается компанией, производящей ветровые генераторы и поставляется комплектно с прочим оборудование. Однако, по ряду причин, иногда появляется потребность приобрести данный прибор отдельно от основного комплекта. В этом случае необходимо выбрать устройство в соответствии с техническими характеристиками системы и бренда производителя, который является предпочтительнее для каждого индивидуального пользователя.

На рынке данного оборудования представлены следующие, наиболее популярные модели:

Технические характеристики:

• Мощность — 0.2 кВт;
• Максимальная входная мощность – 0,3 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 9000,00 рублей.

• Мощность — 0.4 кВт;
• Максимальная входная мощность – 0,6 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 12000,00 рублей.

• Мощность — 1.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 22000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 1.5 KW-48 Vdc», производство Россия.

• Мощность — 1.5 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +65,0 ℃;
• Габаритные размеры – 430х340х220 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 360х330х200 мм;
• Вес контроллера – 9,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 5,0 кг.

Стоимость устройства – от 27000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 2KW-24 Vdc», производство Россия.

• Мощность — 2.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,5 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
• Вес контроллера – 23,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 15,5 кг.

Стоимость устройства – от 46000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 5KW-48Vdc», производство Россия.

• Мощность — 5.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 5,5 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
• Вес контроллера – 43,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 17,0 кг.

Стоимость устройства – от 89000,00 рублей.

Где купить

При необходимости приобрести контроллер для находящейся в эксплуатации ветровой установки, лучше всего обратиться к предприятию ее изготовившую или дилерам этой организации. Это поможет избежать ошибок при подключение приобретаемого устройства и позволит избежать лишних финансовых затрат, т.к. компании стараются поддерживать своих клиентов, создавая себе положительный имидж и нарабатывая клиентскую базу.

При желании купить более дешевый аппарат, можно обратиться к сети интернет, где представлено достаточное количество подобных изделий китайского производства. Кроме этого, в сети можно ознакомиться с характеристиками предлагаемых к реализации контроллеров различных брендов и компаний производителей из различных стран.

Плюсы и минусы

Наличие дополнительных устройств, в схеме работы ветровых установок, позволяет улучшить параметры получаемой электрической энергии.

Контроллеру, как элементу подобной схемы, присущи следующие достоинства:

• Позволяет осуществлять работу ветровой установки в автоматическом режиме.
• Использование контроллера, продлевает сроки эксплуатации аккумуляторных батарей, обеспечивая, для них, безопасные режимы работы.
• Способность наиболее полного использования вырабатываемой ветровым генератором энергии – нагрев ТЭНов, или иной нагрузки, в моменты, когда аккумуляторы полностью заряжены.
• Улучшаются условия эксплуатации ветровой установки (легкий запуск при слабом ветре и т.д.).

К недостаткам контроллера, установленного в схему работы ветрового генератора, можно отнести увеличение стоимости комплекта оборудования, а также вероятность поломки ветровой установки, работающей в автоматическом режиме, в случае выхода их строя данного элемента схемы управления.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Самодельный ветрогенератор

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Источник