Solarladeregler: Schaltung, Funktionsprinzip, Anschlussmethoden

Solarenergie beschränkt sich bislang (auf Haushaltsebene) auf die Herstellung von Photovoltaikmodulen mit relativ geringem Stromverbrauch. Unabhängig vom Aufbau des fotoelektrischen Wandlers des Sonnenlichts in Strom ist dieses Gerät jedoch mit einem Modul ausgestattet, das als Solarladeregler bezeichnet wird.

In der Tat umfasst ein Installationsschema für die Photosynthese von Solarbatterien eine Speicherbatterie - ein Speichergerät für Energie, die von einem Solarpanel empfangen wird. Es ist diese sekundäre Energiequelle, die hauptsächlich von der Steuerung versorgt wird.

In dem Artikel, den wir präsentieren, werden wir das Gerät und die Funktionsprinzipien dieses Geräts verstehen und auch überlegen, wie es angeschlossen werden kann.

Solarregler

Das elektronische Modul, das als Controller für die Solarbatterie bezeichnet wird, erfüllt eine Reihe von Steuerfunktionen während des Lade- / Entladevorgangs Solarbatterie.

Wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche eines Solarmoduls fällt, das beispielsweise auf dem Dach eines Hauses installiert ist, wird dieses Licht von den Fotozellen des Geräts in elektrischen Strom umgewandelt.

Die empfangene Energie könnte tatsächlich direkt der Speicherbatterie zugeführt werden. Das Laden / Entladen einer Batterie hat jedoch ihre eigenen Feinheiten (bestimmte Ströme und Spannungen). Wenn Sie diese Feinheiten vernachlässigen, fällt der Akku für kurze Zeit einfach aus.

Um solche traurigen Folgen nicht zu haben, wurde ein Modul entwickelt, das als Laderegler für die Solarbatterie bezeichnet wird.

Neben der Überwachung des Batteriestands überwacht das Modul auch den Energieverbrauch. Abhängig vom Entladungsgrad regelt und regelt der Stromkreis des Batterieladegeräts aus der Solarbatterie den für die Erst- und Nachladung erforderlichen Strompegel.

Abhängig von der Kapazität des Batterieladegeräts des Solarkraftwerks können die Konstruktionen dieser Geräte sehr unterschiedlich konfiguriert sein

Im Allgemeinen bietet das Modul in einfachen Worten eine unbeschwerte "Lebensdauer" der Batterie, die sich regelmäßig ansammelt und Verbrauchergeräte mit Energie versorgt.

Praktische Typen

Auf industrieller Ebene wurden zwei Arten von elektronischen Geräten eingeführt, die hergestellt werden und deren Ausführung für die Installation im Stromkreis der Solaranlage geeignet ist:

1. Geräte der PWM-Serie.
2. Geräte der MPPT-Serie.

Der erste Reglertyp für eine Solarbatterie kann als "alter Mann" bezeichnet werden. Solche Systeme wurden zu Beginn der Entstehung von Sonnen- und Windenergie entwickelt und in Betrieb genommen.

Das Funktionsprinzip der PWM-Steuerschaltung basiert auf Impulsbreitenmodulationsalgorithmen. Die Funktionalität solcher Geräte ist den Geräten der fortgeschritteneren MPPT-Serie etwas unterlegen, aber im Allgemeinen arbeiten sie auch recht effizient.

Eines der beliebtesten Modelle im Solarladesystem für den Batterieladecontroller der Solarstation, obwohl die Schaltkreise des Geräts mithilfe der PWM-Technologie hergestellt werden, die als veraltet gilt

Entwürfe, die die Maximum Power Point Tracking-Technologie (Verfolgung der maximalen Leistungsgrenze) verwenden, zeichnen sich durch einen modernen Ansatz für Schaltungslösungen aus und bieten mehr Funktionalität.

Wenn Sie jedoch beide Arten von Controllern und insbesondere die Ausrichtung auf den häuslichen Bereich vergleichen, sehen MPPT-Geräte nicht in das helle Licht, in dem sie traditionell beworben werden.

MPPT-Controller:

• hat höhere Kosten;
• hat einen ausgeklügelten Abstimmungsalgorithmus;
• Gibt Leistungsgewinn nur auf Panels eines signifikanten Bereichs.

Diese Art von Ausrüstung eignet sich besser für globale Solaranlagen.

Die Steuerung, die für den Betrieb im Rahmen des Entwurfs eines Solarkraftwerks ausgelegt ist. Ist ein Vertreter der MPPT-Geräteklasse - fortschrittlicher und effizienter

Es ist rentabler, den PWM-Controller (PWM) mit dem gleichen Effekt für die Bedürfnisse eines normalen Benutzers aus einer Haushaltsumgebung zu kaufen und zu betreiben, die normalerweise über kleinflächige Panels verfügt.

Blockdiagramme von Steuerungen

Schematische Darstellungen der PWM- und MPPT-Steuerungen zur Berücksichtigung durch ihr engstirniges Aussehen - dies ist ein zu komplizierter Moment, verbunden mit einem subtilen Verständnis der Elektronik. Daher ist es logisch, nur strukturelle Schemata zu berücksichtigen. Dieser Ansatz ist für eine Vielzahl von Personen verständlich.

Option 1 - PWM-Geräte

Die Spannung vom Solarpanel über zwei Leiter (Plus und Minus) kommt zum Stabilisierungselement und zur Teilungswiderstandskette. Aufgrund dieses Teils der Schaltung wird ein Potentialausgleich der Eingangsspannung erhalten, und in gewissem Maße organisieren sie den Schutz des Reglereingangs vor dem Überschreiten der Eingangsspannungsgrenze.

Hierbei ist zu betonen: Jedes einzelne Gerätemodell hat eine spezifische Grenze für die Eingangsspannung (in der Dokumentation angegeben).

So sieht das Strukturdiagramm von Geräten aus, die auf PWM-Technologien basieren. Für den Betrieb als Teil kleiner inländischer Stationen bietet ein solcher Schaltungsansatz eine ausreichende Effizienz

Ferner werden die Spannung und der Strom durch Leistungstransistoren auf den erforderlichen Wert begrenzt. Diese Schaltungskomponenten werden wiederum vom Controller-Chip über den Treiberchip gesteuert. Infolgedessen stellt die Ausgangsspannung des Paares von Leistungstransistoren den Normalwert von Spannung und Strom für die Batterie ein.

Ebenfalls in der Schaltung befinden sich ein Temperatursensor und ein Treiber, der den Leistungstransistor steuert, der die Lastleistung reguliert (Schutz gegen tiefe Entladung der Batterie). Der Temperatursensor überwacht den Heizstatus wichtiger Elemente des PWM-Reglers.

Normalerweise das Temperaturniveau im Gehäuse oder an den Heizkörpern von Leistungstransistoren. Wenn die Temperatur die in den Einstellungen festgelegten Grenzwerte überschreitet, trennt das Gerät alle aktiven Stromleitungen.

Option 2 - MPPT-Instrumente

Die Komplexität des Schemas in diesem Fall beruht auf der Hinzufügung einer Reihe von Elementen, die den erforderlichen Steueralgorithmus basierend auf den Arbeitsbedingungen sorgfältiger erstellen.

Spannungs- und Strompegel werden von Komparatorschaltungen überwacht und verglichen, und die maximale Ausgangsleistung wird aus den Ergebnissen des Vergleichs bestimmt.

Strukturschaltbild für Laderegler basierend auf MPPT-Technologien. Ein ausgefeilterer Algorithmus zur Steuerung und Steuerung von Peripheriegeräten ist hier bereits erwähnt.

Der Hauptunterschied zwischen dieser Art von Steuerungen und PWM-Geräten besteht darin, dass sie das Energiesolarmodul unabhängig von den Wetterbedingungen auf maximale Leistung einstellen können.

Die Schaltung solcher Geräte implementiert verschiedene Steuermethoden:

• Störungen und Beobachtungen;
• Erhöhung der Leitfähigkeit;
• aktueller Sweep;
• konstante Spannung.

Und im letzten Abschnitt der allgemeinen Aktion wird auch ein Algorithmus zum Vergleichen all dieser Methoden verwendet.

Möglichkeiten zum Anschließen von Controllern

In Bezug auf das Thema Verbindungen ist sofort zu beachten: Für die Installation jedes einzelnen Geräts ist die Arbeit mit einer bestimmten Reihe von Solarmodulen ein charakteristisches Merkmal.

Wenn beispielsweise ein Regler verwendet wird, der für eine maximale Eingangsspannung von 100 Volt ausgelegt ist, sollte eine Reihe von Solarmodulen am Ausgang nicht mehr als diesen Wert ausgeben.

Jedes Solarkraftwerk arbeitet nach der Regel des Gleichgewichts der Ausgangs- und Eingangsspannungen der ersten Stufe. Die Obergrenze der Spannung des Reglers muss der Obergrenze der Spannung des Panels entsprechen

Vor dem Anschließen des Geräts muss der Ort der physischen Installation ermittelt werden. Gemäß den Regeln sollten trockene, gut belüftete Räume als Installationsort gewählt werden. Das Vorhandensein brennbarer Materialien in der Nähe des Geräts ist ausgeschlossen.

Das Vorhandensein von Vibrations-, Wärme- und Feuchtigkeitsquellen in unmittelbarer Nähe des Geräts ist nicht akzeptabel. Der Installationsort muss vor Niederschlag und direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden.

PWM-Modellverbindungstechnik

Fast alle Hersteller von PWM-Controllern müssen die genaue Reihenfolge der Verbindungsgeräte einhalten.

Die Technik zum Anschließen von PWM-Controllern an Peripheriegeräte ist nicht besonders komplex. Jede Karte ist mit beschrifteten Anschlüssen ausgestattet. Sie müssen lediglich die Abfolge der Aktionen befolgen

Peripheriegeräte müssen vollständig gemäß den Bezeichnungen der Kontaktklemmen angeschlossen werden:

1. Schließen Sie die Batteriekabel an den Klemmen des Batteriegeräts gemäß der angegebenen Polarität an.
2. Schalten Sie am Kontaktpunkt des Pluskabels die Schutzsicherung ein.
3. Befestigen Sie an den für das Solarpanel vorgesehenen Steuerkontakten die von den Solarpanel-Modulen kommenden Leiter. Polarität beachten.
4. Schließen Sie eine Prüflampe mit der entsprechenden Spannung (normalerweise 12 / 24V) an die Klemmen der Last des Geräts an.

Die angegebene Reihenfolge darf nicht verletzt werden. Beispielsweise ist es strengstens verboten, Solarmodule zunächst mit einer nicht angeschlossenen Batterie zu verbinden. Durch solche Aktionen riskiert der Benutzer, das Gerät zu "verbrennen". In dieses Zeug Das Montagediagramm von Solarmodulen mit einer Batterie wird ausführlicher beschrieben.

Auch für Steuerungen der PWM-Serie ist es nicht zulässig, einen Spannungswechselrichter an die Lastklemmen der Steuerung anzuschließen. Der Wechselrichter sollte direkt an die Batterieklemmen angeschlossen werden.

Vorgehensweise zum Anschließen von MPPT-Geräten

Die allgemeinen Anforderungen für die physische Installation dieses Gerätetyps unterscheiden sich nicht von früheren Systemen. Die technologische Installation ist jedoch oft etwas anders, da MPPT-Controller oft als leistungsstärkere Geräte angesehen werden.

Für Steuerungen mit hoher Leistung wird empfohlen, Kabel mit großem Querschnitt zu verwenden, die mit Metallanschlüssen an Stromkreisverbindungen ausgestattet sind

Bei leistungsstarken Systemen werden diese Anforderungen beispielsweise durch die Tatsache ergänzt, dass die Hersteller die Verwendung eines Kabels für Stromverbindungsleitungen empfehlen, das für eine Stromdichte von mindestens 4 A / mm ausgelegt ist². Das heißt, für eine Steuerung mit einem Strom von 60 A benötigen Sie ein Kabel, um die Batterie mit einem Querschnitt von mindestens 20 mm anzuschließen².

Verbindungskabel müssen mit Kupferfahnen ausgestattet sein, die mit einem Spezialwerkzeug fest gecrimpt sind. Die Minuspole des Solarpanels und der Batterie müssen mit Adaptern mit Sicherungen und Schaltern ausgestattet sein.

Dieser Ansatz eliminiert Energieverluste und gewährleistet den sicheren Betrieb der Anlage.

Blockschaltbild des Anschlusses eines leistungsstarken MPPT-Controllers: 1 - Solarpanel; 2 - MPPT-Controller; 3 - Klemmenblock; 4,5 - Sicherungen; 6 - Controller-Netzschalter; 7.8 - Bodenreifen

Vor dem Anschließen Sonnenkollektoren Stellen Sie am Gerät sicher, dass die Spannung an den Klemmen mit der Spannung übereinstimmt oder unter dieser liegt, die am Reglereingang anliegen darf.

Anschließen von Peripheriegeräten an das MTTP-Gerät:

1. Schalttafel und Batterie schalten in die Position „Aus“.
2. Entfernen Sie die Schutzsicherungen an der Abdeckung und am Akku.
3. Verbinden Sie die Batterieklemmen mit den Controller-Klemmen für das Batteriekabel.
4. Schließen Sie das Kabel an die Klemmen des Solarpanels an, wobei die Controller-Klemmen mit dem entsprechenden Zeichen gekennzeichnet sind.
5. Verbinden Sie die Erdungsklemme mit einem Kabel mit dem Erdungsbus.
6. Installieren Sie den Temperatursensor gemäß den Anweisungen am Regler.

Nach diesen Schritten muss die zuvor entfernte Batteriesicherung ausgetauscht und der Schalter auf "Ein" gestellt werden. Auf dem Controller-Bildschirm wird ein Batterieerkennungssignal angezeigt.

Setzen Sie dann nach einer kurzen Pause (1-2 Minuten) die zuvor entfernte Sicherung des Solarpanels ein und bringen Sie den Panel-Schalter in die Position „Ein“.

Der Instrumentenbildschirm zeigt den Spannungswert des Solarpanels an. Dieser Moment zeigt den erfolgreichen Start eines Solarkraftwerks in Betrieb.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Die Industrie produziert vielfältige Geräte in Bezug auf Schaltungslösungen. Es ist daher ausnahmslos unmöglich, eindeutige Empfehlungen zum Anschluss aller Anlagen zu geben.

Das Hauptprinzip für alle Arten von Geräten bleibt jedoch dasselbe: Ohne den Anschluss der Batterie an die Steuerbusse ist der Anschluss an Photovoltaik-Module nicht akzeptabel. Ähnliche Anforderungen gelten für die Aufnahme in das System. Spannungswechselrichter. Es sollte als separates Modul betrachtet werden, das durch direkten Kontakt mit der Batterie verbunden ist.

Wenn Sie über die erforderlichen Erfahrungen oder Kenntnisse verfügen, teilen Sie diese bitte unseren Lesern mit. Hinterlassen Sie Ihre Kommentare im Feld unten. Hier können Sie eine Frage zum Thema des Artikels stellen.