ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์: วงจรหลักการทำงานวิธีการเชื่อมต่อ

พลังงานแสงอาทิตย์นั้นมี จำกัด (ในระดับครัวเรือน) จนถึงการสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้พลังงานค่อนข้างต่ำ แต่ไม่ว่าการออกแบบตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริกของแสงของดวงอาทิตย์จะเป็นอย่างไรอุปกรณ์นี้มีโมดูลที่เรียกว่าตัวควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์

แท้จริงแล้วรูปแบบการติดตั้งการสังเคราะห์ด้วยแสงแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์นั้นรวมถึงแบตเตอรี่สำหรับเก็บ - อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำหรับพลังงานที่ได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์ มันเป็นแหล่งพลังงานรองที่ให้บริการเป็นหลักโดยตัวควบคุม

ในบทความที่เรานำเสนอเราจะเข้าใจอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้และพิจารณาวิธีการเชื่อมต่อ

ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์

โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าตัวควบคุมสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ควบคุมจำนวนมากในระหว่างกระบวนการชาร์จ / คายประจุ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์.

เมื่อแสงแดดตกบนพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งเช่นบนหลังคาของบ้านแสงนี้จะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยโฟโตเซลล์ของอุปกรณ์

ในความเป็นจริงพลังงานที่ได้รับสามารถส่งไปยังแบตเตอรี่เก็บได้โดยตรง อย่างไรก็ตามกระบวนการในการชาร์จ / คายประจุแบตเตอรี่มีรายละเอียดปลีกย่อยของตัวเอง (ระดับกระแสและแรงดันไฟฟ้าบางระดับ) หากคุณละเลยรายละเอียดปลีกย่อยเหล่านี้แบตเตอรี่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ของการทำงานจะล้มเหลว

เพื่อไม่ให้มีผลกระทบที่น่าเศร้าเช่นนี้โมดูลที่เรียกว่าตัวควบคุมการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบ

นอกเหนือจากการตรวจสอบระดับแบตเตอรี่โมดูลยังตรวจสอบการใช้พลังงาน ขึ้นอยู่กับระดับการคายประจุวงจรของตัวควบคุมการประจุแบตเตอรี่จากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะควบคุมและกำหนดระดับปัจจุบันที่จำเป็นสำหรับการชาร์จครั้งแรกและครั้งต่อไป

ขึ้นอยู่กับความจุของตัวควบคุมประจุแบตเตอรี่ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์การออกแบบอุปกรณ์เหล่านี้อาจมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันมาก

โดยทั่วไปแล้วในแง่ง่ายโมดูลจะให้ "อายุการใช้งาน" อย่างไร้กังวลสำหรับแบตเตอรี่ซึ่งสะสมเป็นระยะ ๆ และให้พลังงานแก่อุปกรณ์ของผู้บริโภค

ประเภทการปฏิบัติ

ในระดับอุตสาหกรรมมีการเปิดตัวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สองประเภทและกำลังผลิตซึ่งเหมาะสำหรับติดตั้งในวงจรระบบพลังงานแสงอาทิตย์:

1. อุปกรณ์ซีรีย์ PWM
2. อุปกรณ์ซีรีย์ MPPT

คอนโทรลเลอร์ชนิดแรกสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเรียกได้ว่า "ชายชรา" แผนการดังกล่าวได้รับการพัฒนาและนำไปใช้งานในตอนเช้าของการก่อตัวของพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

หลักการทำงานของวงจรควบคุม PWM นั้นขึ้นอยู่กับอัลกอริธึมการปรับความกว้างพัลส์ ฟังก์ชั่นของอุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างด้อยกว่าอุปกรณ์ซีรีย์ MPPT ขั้นสูง แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขายังทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หนึ่งในรุ่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในระบบการประจุพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับตัวควบคุมการประจุแบตเตอรี่ของสถานีพลังงานแสงอาทิตย์แม้ว่าวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์จะทำโดยใช้เทคโนโลยี PWM ซึ่งถือว่าล้าสมัย

การออกแบบที่ใช้เทคโนโลยีการติดตามจุดพลังงานสูงสุด (การติดตามขีด จำกัด พลังงานสูงสุด) นั้นแตกต่างจากวิธีการที่ทันสมัยในการแก้ปัญหาวงจรและให้การทำงานที่มากขึ้น

แต่ถ้าคุณเปรียบเทียบทั้งสองประเภทของตัวควบคุมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความเอนเอียงไปสู่รูปทรงกลมในประเทศอุปกรณ์ MPPT จะไม่มองในแสงจ้าที่โฆษณาตามธรรมเนียม

ตัวควบคุมชนิด MPPT:

• มีต้นทุนสูงกว่า
• มีอัลกอริทึมการปรับแต่งที่ซับซ้อน
• ให้พลังงานเพิ่มขึ้นเฉพาะบนแผงที่มีพื้นที่สำคัญเท่านั้น

อุปกรณ์ประเภทนี้เหมาะสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก

คอนโทรลเลอร์ได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นตัวแทนของคลาสอุปกรณ์ MPPT - ขั้นสูงและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

มันเป็นผลกำไรมากขึ้นในการซื้อและใช้งานตัวควบคุม PWM (PWM) ที่มีผลแบบเดียวกันสำหรับความต้องการของผู้ใช้ทั่วไปจากสภาพแวดล้อมในครัวเรือนซึ่งมักจะมีแผงขนาดเล็ก

บล็อกไดอะแกรมของคอนโทรลเลอร์

แผนผังไดอะแกรมของตัวควบคุม PWM และ MPPT สำหรับการพิจารณาด้วยรูปลักษณ์ที่แคบ - นี่เป็นช่วงเวลาที่ซับซ้อนเกินไปประกอบกับความเข้าใจในเรื่องอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะพิจารณาเฉพาะโครงร่างโครงสร้าง วิธีนี้เป็นวิธีที่เข้าใจได้ง่ายสำหรับคนทั่วไป

ตัวเลือก # 1 - อุปกรณ์ PWM

แรงดันไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ผ่านตัวนำสองตัว (บวกและลบ) มาถึงองค์ประกอบที่ทำให้เกิดความเสถียรและห่วงโซ่ความต้านทานแบบแบ่งตัว เนื่องจากชิ้นส่วนของวงจรนี้ได้รับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เท่ากันและในระดับหนึ่งจะมีการจัดระเบียบการป้องกันอินพุตควบคุมจากเกินขอบเขตแรงดันอินพุต

ควรเน้นที่นี่: อุปกรณ์แต่ละรุ่นแต่ละรุ่นมีขอบเขตเฉพาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (ระบุไว้ในเอกสารประกอบ)

นี่คือแผนภาพโครงสร้างของอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยี PWM สำหรับการดำเนินงานซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถานีในประเทศเล็ก ๆ วิธีวงจรดังกล่าวให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอ

นอกจากนี้แรงดันและกระแสจะถูก จำกัด ด้วยค่าที่ต้องการโดยทรานซิสเตอร์พลังงาน ในทางกลับกันส่วนประกอบวงจรเหล่านี้จะถูกควบคุมโดยชิปควบคุมผ่านชิปไดรเวอร์ เป็นผลให้แรงดันเอาท์พุทของคู่ของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์กำหนดค่าปกติของแรงดันและกระแสสำหรับแบตเตอรี่

นอกจากนี้ในวงจรยังมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและไดรเวอร์ที่ควบคุมทรานซิสเตอร์พลังงานซึ่งควบคุมพลังงานไฟฟ้า (ป้องกันการคายประจุของแบตเตอรี่ที่ลึก) เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะตรวจสอบสถานะการทำความร้อนขององค์ประกอบสำคัญของคอนโทรลเลอร์ PWM

โดยปกติระดับอุณหภูมิภายในเคสหรือบนตัวระบายความร้อนของทรานซิสเตอร์กำลัง หากอุณหภูมิเกินขีด จำกัด ที่ตั้งไว้ในการตั้งค่าอุปกรณ์จะตัดการเชื่อมต่อสายไฟที่ใช้งานอยู่ทั้งหมด

ตัวเลือก # 2 - เครื่องมือ MPPT

ความซับซ้อนของรูปแบบในกรณีนี้เกิดจากการเพิ่มองค์ประกอบจำนวนมากที่สร้างอัลกอริทึมการควบคุมที่จำเป็นขึ้นอย่างระมัดระวังโดยพิจารณาจากสภาพการทำงาน

ระดับแรงดันและกระแสไฟฟ้าจะถูกตรวจสอบและเปรียบเทียบโดยวงจรเปรียบเทียบและกำลังขับสูงสุดจะถูกกำหนดจากผลลัพธ์ของการเปรียบเทียบ

แผนภาพวงจรโครงสร้างสำหรับตัวควบคุมการประจุตามเทคโนโลยี MPPT อัลกอริทึมที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นสำหรับการควบคุมและควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงได้รับการจดบันทึกไว้ที่นี่แล้ว

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวควบคุมประเภทนี้และอุปกรณ์ PWM คือพวกเขาสามารถปรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานสูงสุดโดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ

วงจรของอุปกรณ์ดังกล่าวใช้วิธีการควบคุมหลายวิธี:

• การรบกวนและการสังเกต
• การนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น;
• การกวาดปัจจุบัน
• แรงดันไฟฟ้าคงที่

และในส่วนสุดท้ายของการดำเนินการทั่วไปจะใช้อัลกอริทึมสำหรับการเปรียบเทียบวิธีการเหล่านี้ทั้งหมด

วิธีเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์

เมื่อพิจารณาถึงหัวข้อของการเชื่อมต่อมันควรจะสังเกตเห็นได้ทันที: ในการติดตั้งอุปกรณ์แต่ละชิ้นคุณลักษณะเฉพาะคือการทำงานกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์หลายรุ่น

ตัวอย่างเช่นหากมีการใช้ตัวควบคุมที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 100 โวลต์ชุดของแผงโซลาร์เซลล์ควรส่งออกไม่เกินค่านี้ที่เอาท์พุท

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใด ๆ ที่ทำงานตามกฎของความสมดุลของแรงดันไฟฟ้าขาออกและอินพุตของขั้นตอนแรก ขีด จำกัด สูงสุดของแรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุมจะต้องสอดคล้องกับขีด จำกัด บนของแรงดันไฟฟ้าของแผงควบคุม

ก่อนที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์จำเป็นต้องกำหนดสถานที่ติดตั้งจริง ตามกฎแล้วห้องที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทได้ดีควรได้รับเลือกให้เป็นสถานที่ติดตั้ง ไม่รวมวัสดุที่ติดไฟได้ซึ่งอยู่ใกล้กับอุปกรณ์

แหล่งที่มาของการสั่นสะเทือนความร้อนและความชื้นในบริเวณใกล้เคียงของอุปกรณ์ไม่สามารถยอมรับได้ สถานที่ติดตั้งจะต้องได้รับการปกป้องจากฝนและแสงแดดโดยตรง

เทคนิคการเชื่อมต่อแบบจำลอง PWM

ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดของตัวควบคุม PWM ต้องปฏิบัติตามลำดับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่แน่นอน

เทคนิคของการเชื่อมต่อตัวควบคุม PWM กับอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้นไม่ซับซ้อนเป็นพิเศษ แต่ละบอร์ดมีเทอร์มินัลกำกับ เพียงแค่ให้คุณทำตามลำดับของการกระทำ

อุปกรณ์ต่อพ่วงจะต้องเชื่อมต่ออย่างเต็มรูปแบบตามที่กำหนดของขั้วสัมผัส:

1. เชื่อมต่อสายแบตเตอรี่ที่ขั้วของอุปกรณ์แบตเตอรี่ตามขั้วที่ระบุ
2. ที่จุดติดต่อของสายบวกให้เปิดฟิวส์ป้องกัน
3. ในหน้าสัมผัสของตัวควบคุมที่มีไว้สำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้แก้ไขตัวนำที่มาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สังเกตขั้ว
4. เชื่อมต่อหลอดไฟทดสอบของแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน (โดยปกติคือ 12/24 โวลต์) กับขั้วของโหลดของอุปกรณ์

ลำดับที่ระบุจะต้องไม่ถูกละเมิด ตัวอย่างเช่นห้ามมิให้เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ตั้งแต่แรกโดยใช้แบตเตอรี่ที่ไม่ได้เชื่อมต่อ จากการกระทำดังกล่าวผู้ใช้มีความเสี่ยง "เผาไหม้" อุปกรณ์ สิ่งนี้ แผนภาพการประกอบของแผงโซลาร์เซลล์พร้อมแบตเตอรี่อธิบายรายละเอียดเพิ่มเติม

นอกจากนี้สำหรับคอนโทรลเลอร์ PWM ซีรี่ย์ก็ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้ากับขั้วโหลดของคอนโทรลเลอร์ ควรต่ออินเวอร์เตอร์เข้ากับขั้วแบตเตอรี่โดยตรง

ขั้นตอนสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ MPPT

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการติดตั้งทางกายภาพสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ไม่แตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ แต่การติดตั้งเทคโนโลยีมักจะแตกต่างกันบ้างเนื่องจากตัวควบคุม MPPT นั้นมักจะถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

สำหรับตัวควบคุมที่ออกแบบมาสำหรับระดับพลังงานสูงขอแนะนำให้ใช้สายเคเบิลหน้าตัดขนาดใหญ่ที่มาพร้อมกับจุดเชื่อมโลหะบนการเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่นสำหรับระบบที่มีประสิทธิภาพข้อกำหนดเหล่านี้เสริมด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ผลิตแนะนำให้ใช้สายเคเบิลสำหรับสายเชื่อมต่อสายไฟที่ออกแบบมาสำหรับความหนาแน่นกระแสอย่างน้อย 4 A / mm². ตัวอย่างเช่นสำหรับคอนโทรลเลอร์สำหรับกระแส 60 A คุณต้องใช้สายเคเบิลเพื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่โดยมีส่วนตัดอย่างน้อย 20 มม.².

สายเคเบิลที่เชื่อมต่อจะต้องติดตั้งสายเชื่อมทองแดงหุ้มด้วยเครื่องมือพิเศษอย่างแน่นหนา ขั้วบวกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่จะต้องติดตั้งอะแดปเตอร์พร้อมฟิวส์และสวิตช์

วิธีการนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานและช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยของการติดตั้ง

บล็อกไดอะแกรมของการเชื่อมต่อของตัวควบคุม MPPT อันทรงพลัง: 1 - แผงโซลาร์เซลล์; 2 - ตัวควบคุม MPPT; 3 - เทอร์มินัลบล็อก; 4,5 - ฟิวส์; 6 - สวิตช์ไฟควบคุม; 7.8 - ยางพื้น

ก่อนเชื่อมต่อ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วตรงกับหรือน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้ใช้กับอินพุตควบคุม

การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงกับอุปกรณ์ MTTP:

1. แผงสวิตช์และสวิตช์แบตเตอรี่ไปที่ตำแหน่ง "ปิด"
2. ถอดฟิวส์ป้องกันบนแผงและแบตเตอรี่
3. เชื่อมต่อขั้วแบตเตอรี่เข้ากับขั้วควบคุมของสายแบตเตอรี่
4. เชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับขั้วของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยขั้วควบคุมที่มีเครื่องหมายกำกับ
5. เชื่อมต่อสถานีภาคพื้นดินกับบัสพื้นด้วยสายเคเบิล
6. ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิบนตัวควบคุมตามคำแนะนำ

หลังจากขั้นตอนเหล่านี้จำเป็นต้องเปลี่ยนฟิวส์แบตเตอรี่ที่ถอดออกก่อนหน้านี้และวางสวิตช์ในตำแหน่ง "เปิด" สัญญาณตรวจจับแบตเตอรี่จะปรากฏขึ้นบนหน้าจอควบคุม

จากนั้นหลังจากหยุดชั่วคราวสักครู่ (1-2 นาที) ให้นำฟิวส์ที่ถอดออกก่อนหน้านี้ของแผงโซลาร์เซลล์เข้าที่แล้ววางสวิตช์ของแผงในตำแหน่ง "เปิด"

หน้าจอเครื่องมือจะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วงเวลานี้แสดงให้เห็นว่าการเปิดตัวโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประสบความสำเร็จ

ข้อสรุปและวิดีโอที่มีประโยชน์ในหัวข้อ

อุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์หลายแง่มุมในการแก้ปัญหาวงจร ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำแนะนำที่ชัดเจนเกี่ยวกับการเชื่อมต่อของการติดตั้งทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น

อย่างไรก็ตามหลักการสำคัญสำหรับอุปกรณ์ทุกประเภทยังคงเหมือนเดิม: โดยไม่ต้องเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับบัสควบคุมการเชื่อมต่อกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถยอมรับได้ ข้อกำหนดที่คล้ายกันใช้สำหรับการรวมอยู่ในโครงการ อินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้า. ควรถือเป็นโมดูลแยกต่างหากที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่โดยการสัมผัสโดยตรง

หากคุณมีประสบการณ์หรือความรู้ที่จำเป็นโปรดแบ่งปันกับผู้อ่านของเรา แสดงความคิดเห็นของคุณในช่องด้านล่าง ที่นี่คุณสามารถถามคำถามเกี่ยวกับหัวข้อของบทความ