Saules uzlādes kontrolieris: shēma, darbības princips, savienojuma metodes

Saules enerģija līdz šim ir ierobežota (mājsaimniecības līmenī) ar fotoelementu paneļu izveidi ar salīdzinoši mazu jaudu. Bet neatkarīgi no saules gaismas fotoelektriskā pārveidotāja konstrukcijas, šī ierīce ir aprīkota ar moduli, ko sauc par saules uzlādes regulatoru.

Patiešām, saules bateriju fotosintēzes uzstādīšanas shēma ietver akumulatora akumulatoru - enerģijas uzkrāšanas ierīci no saules paneļa. Tieši šo sekundāro enerģijas avotu galvenokārt apkalpo kontrolieris.

Piedāvātajā rakstā mēs sapratīsim ierīci un šīs ierīces darbības principus, kā arī apsvērsim, kā to savienot.

Saules kontrolieri

Elektroniskais modulis, ko sauc par saules baterijas kontrolieri, ir paredzēts vairāku vadības funkciju veikšanai uzlādes / izlādes procesa laikā saules baterija.

Kad saules gaisma nokrīt uz saules paneļa, kas uzstādīts, piemēram, uz mājas jumta, virsmas, ierīces gaismas elementi šo gaismu pārvērš elektriskajā strāvā.

Saņemto enerģiju faktiski varēja piegādāt tieši akumulatora akumulatoram. Tomēr akumulatora uzlādes / izlādes procesam ir savi smalkumi (noteikti strāvas un sprieguma līmeņi). Ja neņem vērā šos smalkumus, akumulators uz īsu darbības laiku vienkārši neizdosies.

Lai nebūtu tik skumjas sekas, ir izveidots modulis, ko sauc par saules baterijas uzlādes kontrolieri.

Papildus akumulatora līmeņa uzraudzībai modulis uzrauga arī enerģijas patēriņu. Atkarībā no izlādes pakāpes akumulatora uzlādes regulatora ķēde no saules baterijas regulē un iestata pašreizējam līmenim, kas nepieciešams sākotnējai un nākamajai uzlādei.

Atkarībā no saules elektrostacijas akumulatora uzlādes regulatora kapacitātes, šo ierīču konstrukcijām var būt ļoti atšķirīga konfigurācija

Kopumā, vienkāršā izteiksmē, modulis nodrošina bezrūpīgu akumulatora "mūžu", kas periodiski uzkrājas un patērētājam dod enerģiju.

Praktiskie veidi

Rūpnieciskā līmenī ir uzsākti un tiek ražoti divu veidu elektroniskās ierīces, kuru izpilde ir piemērota uzstādīšanai saules enerģijas sistēmas kontūrā:

1. PWM sērijas ierīces.
2. MPPT sērijas ierīces.

Pirmā tipa saules baterijas kontrolieri var saukt par “sirmgalvi”. Šādas shēmas tika izstrādātas un nodotas ekspluatācijā rīta un saules un vēja enerģijas veidošanās sākumā.

PWM kontroliera ķēdes darbības princips ir balstīts uz impulsa platuma modulācijas algoritmiem. Šādu ierīču funkcionalitāte ir nedaudz zemāka par progresīvākajām MPPT sērijas ierīcēm, taču kopumā tās darbojas arī diezgan efektīvi.

Viens no populārākajiem saules enerģijas uzlādes sistēmas modeļiem saules enerģijas stacijas akumulatora uzlādes kontrolierim, neskatoties uz to, ka ierīces shēma tiek veidota, izmantojot PWM tehnoloģiju, kas tiek uzskatīta par novecojušu

Dizaini, kas izmanto tehnoloģiju Maximum Power Point Tracking (maksimālās jaudas robežas izsekošana), izceļas ar mūsdienīgu pieeju shēmu risinājumiem un nodrošina lielāku funkcionalitāti.

Bet, ja salīdzina abus kontrolieru veidus un it īpaši ar aizspriedumiem pret mājas sfēru, MPPT ierīces neizskatās spožā gaismā, kurā tās tradicionāli tiek reklamētas.

MPPT tipa kontrolieris:

• ir augstākas izmaksas;
• ir sarežģīts noregulēšanas algoritms;
• dod jaudas pieaugumu tikai uz ievērojama laukuma paneļiem.

Šāda veida aprīkojums ir vairāk piemērots globālajām saules enerģijas sistēmām.

Kontrolieris, kas paredzēts darbībai kā saules elektrostacijas projektēšanas daļa. Ir MPPT ierīču klases pārstāvis - modernāks un efektīvāks

PWM kontrolieri (PWM) ar tādu pašu efektu ir izdevīgāk iegādāties un darbināt vienkārša lietotāja vajadzībām no sadzīves vides, kurai parasti ir maza laukuma paneļi.

Kontrolieru bloķētās diagrammas

PWM un MPPT kontrolieru shematiskas shēmas, ņemot vērā to šaurās perspektīvas - tas ir pārāk sarežģīts brīdis, apvienojumā ar smalku izpratni par elektroniku. Tāpēc ir loģiski apsvērt tikai strukturālās shēmas. Šī pieeja ir saprotama ļoti daudziem indivīdiem.

1. opcija - PWM ierīces

Spriegums no saules paneļa caur diviem vadītājiem (plus un mīnus) nonāk stabilizējošajā elementā un dalīšanas pretestības ķēdē. Sakarā ar šo ķēdes gabalu tiek iegūta ieejas sprieguma potenciāla izlīdzināšana, un tie zināmā mērā organizē kontroliera ieejas aizsardzību no ieejas sprieguma robežas pārsniegšanas.

Šeit jāuzsver: katram atsevišķam ierīces modelim ir noteikta ieejas sprieguma robeža (norādīts dokumentācijā).

Tāda izskatās ierīču, kas balstītas uz PWM tehnoloģijām, struktūras shēma. Darbībai kā nelielu sadzīves staciju daļai šāda ķēdes pieeja nodrošina plašu efektivitāti

Turklāt jaudas tranzistori spriegumu un strāvu ierobežo līdz vajadzīgajai vērtībai. Šīs ķēdes sastāvdaļas savukārt kontrolē kontroliera mikroshēma caur vadītāja mikroshēmu. Tā rezultātā strāvas tranzistoru pāra izejas spriegums nosaka akumulatora sprieguma un strāvas normālo vērtību.

Arī shēmā ir temperatūras sensors un draiveris, kas kontrolē strāvas tranzistoru, kas regulē slodzes jaudu (aizsardzība pret akumulatora dziļu izlādi). Temperatūras sensors kontrolē svarīgu PWM regulatora elementu sildīšanas stāvokli.

Parasti temperatūras līmenis korpusa iekšpusē vai uz strāvas tranzistoru radiatoriem. Ja temperatūra pārsniedz iestatījumos noteiktās robežas, ierīce atvieno visas aktīvās strāvas līnijas.

2. variants - MPPT instrumenti

Shēmas sarežģītība šajā gadījumā ir saistīta ar tās pievienošanu vairākiem elementiem, kas rūpīgāk izveido nepieciešamo vadības algoritmu, pamatojoties uz darba apstākļiem.

Sprieguma un strāvas līmeni uzrauga un salīdzina salīdzināšanas shēmas, un maksimālā izejas jauda tiek noteikta pēc salīdzināšanas rezultātiem.

Uz MPPT tehnoloģijām balstīta uzlādes kontrolieru struktūras shēma. Šeit jau tiek atzīmēts sarežģītāks perifērisko ierīču vadības un vadības algoritms.

Galvenā atšķirība starp šāda veida kontrolleriem un PWM ierīcēm ir tā, ka tie spēj pielāgot saules enerģijas moduli maksimālajai jaudai neatkarīgi no laika apstākļiem.

Šādu ierīču ķēdē tiek izmantotas vairākas vadības metodes:

• traucējumi un novērojumi;
• palielinot vadītspēju;
• strāvas slaucīšana;
• pastāvīgs spriegums.

Un vispārējās darbības pēdējā segmentā tiek izmantots arī algoritms visu šo metožu salīdzināšanai.

Kontrolieru pieslēgšanas veidi

Apsverot savienojumu tēmu, nekavējoties jāatzīmē: lai instalētu katru atsevišķu ierīci, raksturīga iezīme ir darbs ar īpašu saules paneļu sēriju.

Tā, piemēram, ja tiek izmantots kontrolieris, kura maksimālais ieejas spriegums ir 100 volti, saules paneļu sērijai vajadzētu izvadīt ne vairāk kā šo vērtību pie izejas.

Jebkura saules elektrostacija darbojas saskaņā ar pirmā posma izejas un ieejas sprieguma līdzsvara noteikumiem. Kontroliera sprieguma augšējai robežai jāatbilst paneļa sprieguma augšējai robežai

Pirms ierīces pievienošanas ir jānosaka tās fiziskās uzstādīšanas vieta. Saskaņā ar noteikumiem par uzstādīšanas vietu jāizvēlas sausas, labi vēdinātas telpas. Nav izslēgta viegli uzliesmojošu materiālu klātbūtne ierīces tuvumā.

Vibrācijas, siltuma un mitruma avotu klātbūtne tiešā ierīces tuvumā nav pieļaujama. Instalācijas vieta ir jāaizsargā no nokrišņiem un tiešiem saules stariem.

PWM modeļa savienošanas tehnika

Gandrīz visiem PWM kontrolleru ražotājiem ir jāievēro precīza savienojošo ierīču secība.

PWM kontrolieru pievienošanas perifērijas ierīcēm tehnika nav īpaši sarežģīta. Katrs dēlis ir aprīkots ar marķētām spailēm. Tas tikai prasa ievērot darbību secību

Perifērijas ierīces jāpieslēdz pilnībā saskaņā ar kontaktu spaiļu apzīmējumiem:

1. Pievienojiet akumulatora vadus akumulatora ierīces spailēs atbilstoši norādītajai polaritātei.
2. Pozitīvās stieples saskares punktā ieslēdziet aizsargājošo drošinātāju.
3. Uz saules paneļa paredzētajiem kontroliera kontaktiem piestipriniet vadītājus, kas nāk no saules paneļa paneļiem. Ievērojiet polaritāti.
4. Pievienojiet atbilstoša sprieguma (parasti 12/24 V) testa lampu ierīces slodzes spailēm.

Norādīto secību nedrīkst pārkāpt. Piemēram, ir stingri aizliegts savienot saules paneļus ar neatvienotu akumulatoru. Veicot šādas darbības, lietotājs riskē “sadedzināt” ierīci. Iekšā šo lietu detalizētāk aprakstīta saules paneļu ar akumulatoru montāžas shēma.

Arī PWM sērijas kontrolieriem nav pieļaujams pieslēgt sprieguma pārveidotāju pie regulatora slodzes spailēm. Invertoru vajadzētu savienot tieši ar akumulatora spailēm.

MPPT ierīču pievienošanas procedūra

Vispārīgas prasības šāda veida aparātu fiziskai uzstādīšanai neatšķiras no iepriekšējām sistēmām. Bet tehnoloģiskā instalācija bieži ir nedaudz atšķirīga, jo MPPT kontrolieri bieži tiek uzskatīti par jaudīgākām ierīcēm.

Kontrolieriem, kas paredzēti lielas jaudas līmeņiem, strāvas ķēdes savienojumos ieteicams izmantot lielus šķērsgriezuma kabeļus, kas aprīkoti ar metāla galiem

Piemēram, jaudīgām sistēmām šīs prasības papildina fakts, ka ražotāji iesaka ņemt kabeli strāvas pieslēguma līnijām, kas paredzētas strāvas blīvumam vismaz 4 A / mm². Tas ir, piemēram, kontrolierim ar strāvu 60 A, jums ir nepieciešams kabelis, lai izveidotu savienojumu ar akumulatoru ar vismaz 20 mm šķērsgriezumu².

Savienojošie kabeļi jāaprīko ar vara uzgaļiem, kas cieši saspiesti ar speciālu instrumentu. Saules paneļa un akumulatora negatīvajiem spailēm jābūt aprīkotiem ar adapteriem ar drošinātājiem un slēdžiem.

Šī pieeja novērš enerģijas zudumus un nodrošina instalācijas drošu darbību.

Jaudīga MPPT kontroliera savienojuma blokshēma: 1 - saules panelis; 2 - MPPT kontrolieris; 3 - spaiļu bloks; 4,5 - drošinātāji; 6 - kontroliera barošanas slēdzis; 7.8 - zemes riepa

Pirms savienojuma izveidošanas saules paneļi pārliecinieties, ka spriegums spailēs sakrīt vai ir mazāks par spriegumu, ko pieļaujama kontroliera ieejai.

Perifērisko ierīču pievienošana MTTP ierīcei:

1. Pārslēdziet paneli un akumulatoru slēdžus pozīcijā “izslēgts”.
2. Noņemiet paneļa un akumulatora aizsargājošos drošinātājus.
3. Pievienojiet akumulatora spailes akumulatora kabeļa kontrolierīces spailēm.
4. Pievienojiet kabeli saules paneļa spailēm ar kontroliera spailēm, kas apzīmētas ar atbilstošo zīmi.
5. Ar kabeli savienojiet zemes spaili ar zemes kopni.
6. Uzstādiet temperatūras sensoru uz regulatora saskaņā ar instrukcijām.

Pēc šīm darbībām ir jāmaina iepriekš noņemtais akumulatora drošinātājs un jānovieto slēdzis ieslēgtā stāvoklī. Kontroliera ekrānā parādīsies akumulatora noteikšanas signāls.

Pēc tam pēc nelielas pauzes (1-2 minūtes) ielieciet iepriekš noņemto saules paneļa drošinātāju un novietojiet paneļa slēdzi pozīcijā “ieslēgts”.

Instrumentu ekrānā tiks parādīta saules paneļa sprieguma vērtība. Šis brīdis norāda uz veiksmīgu saules elektrostacijas darbības uzsākšanu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Nozare ražo daudzšķautņainas ierīces ķēžu risinājumu ziņā. Tāpēc nav iespējams sniegt nepārprotamus ieteikumus par visu instalāciju savienošanu bez izņēmuma.

Tomēr galvenais princips visu veidu ierīcēm paliek tāds pats: bez akumulatora pievienošanas kontroliera kopnēm savienojums ar fotoelektriskajiem paneļiem ir nepieņemams. Līdzīgas prasības attiecas arī uz iekļaušanu shēmā. sprieguma pārveidotājs. Tas jāuzskata par atsevišķu moduli, kas savienots ar akumulatoru ar tiešu kontaktu.

Ja jums ir nepieciešamā pieredze vai zināšanas, lūdzu, dalieties tajā ar mūsu lasītājiem. Atstājiet savus komentārus zemāk esošajā lodziņā. Šeit jūs varat uzdot jautājumu par raksta tēmu.