Принцип работы шим регулятора. ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи: принцип работы, выбор и преимущества

Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи. Какие преимущества у ШИМ-контроллеров. Как правильно подобрать ШИМ-контроллер для солнечной системы. Чем ШИМ-контроллеры отличаются от MPPT-контроллеров.

Что такое ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи

ШИМ-контроллер (PWM — Pulse Width Modulation) — это электронное устройство, которое регулирует процесс заряда аккумуляторов от солнечных панелей. Он выполняет следующие основные функции:

• Контролирует ток заряда аккумулятора, предотвращая перезаряд
• Поддерживает оптимальное напряжение заряда
• Регулирует процесс заряда в зависимости от степени заряженности и типа аккумулятора
• Защищает аккумулятор от обратного тока в ночное время

ШИМ-контроллер располагается между солнечными панелями и аккумуляторами, управляя потоком энергии между ними. Это позволяет эффективно использовать энергию солнца и продлить срок службы аккумуляторов.

Принцип работы ШИМ-контроллера заряда

Принцип работы ШИМ-контроллера основан на быстром включении и выключении потока энергии от солнечных панелей к аккумулятору. Это происходит следующим образом:

1. Контроллер постоянно измеряет напряжение аккумулятора
2. Когда напряжение достигает заданного уровня, контроллер начинает прерывать поток тока
3. Прерывания происходят с высокой частотой (обычно несколько кГц)
4. Изменяется длительность импульсов тока (ширина импульса), отсюда и название «широтно-импульсная модуляция»
5. Чем выше напряжение аккумулятора, тем короче импульсы тока

Такой принцип позволяет точно контролировать процесс заряда и поддерживать оптимальное напряжение на аккумуляторе.

Преимущества ШИМ-контроллеров заряда

ШИМ-контроллеры имеют ряд важных преимуществ:

• Простая и надежная конструкция
• Низкая стоимость по сравнению с MPPT-контроллерами
• Высокий КПД при оптимальном согласовании панелей и АКБ
• Эффективная трехстадийная зарядка аккумуляторов
• Возможность восстановления сульфатированных аккумуляторов
• Низкий саморазряд аккумуляторов
• Увеличение срока службы аккумуляторов

Благодаря этим преимуществам ШИМ-контроллеры широко применяются в небольших и средних солнечных системах.

Как выбрать ШИМ-контроллер заряда

При выборе ШИМ-контроллера необходимо учитывать следующие параметры:

1. Номинальное напряжение системы (12В, 24В, 48В)
2. Максимальный ток заряда
3. Максимальное входное напряжение от солнечных панелей
4. Типы поддерживаемых аккумуляторов
5. Наличие дополнительных функций (температурная компенсация, защита от КЗ и др.)

Рассмотрим пример расчета необходимого тока контроллера:

Для солнечной панели 100 Вт, 12 В с током короткого замыкания 8 А:

• Ток контроллера = 8 А х 1,25 = 10 А
• Таким образом, подойдет контроллер на 10 А, 12 В

При выборе контроллера важно обеспечить запас по току и напряжению для надежной работы системы.

Сравнение ШИМ и MPPT контроллеров

ШИМ и MPPT — два основных типа контроллеров заряда для солнечных систем. Они имеют следующие ключевые отличия:

Параметр	ШИМ-контроллер	MPPT-контроллер
Принцип работы	Прерывание потока тока	Преобразование напряжения
КПД	До 80%	До 99%
Стоимость	Низкая	Высокая
Эффективность при пасмурной погоде	Средняя	Высокая

MPPT-контроллеры более эффективны, особенно при неоптимальных условиях, но и значительно дороже. ШИМ-контроллеры оптимальны для небольших систем с хорошо согласованными компонентами.

Трехстадийный алгоритм заряда в ШИМ-контроллерах

Большинство современных ШИМ-контроллеров реализуют трехстадийный алгоритм заряда аккумуляторов:

1. Bulk (основной заряд) — максимальный ток заряда до достижения напряжения абсорбции
2. Absorption (абсорбция) — постоянное напряжение, ток постепенно снижается
3. Float (поддерживающий заряд) — пониженное напряжение для компенсации саморазряда

Этот алгоритм обеспечивает быстрый и безопасный заряд, а также длительное сохранение емкости аккумуляторов. Некоторые контроллеры имеют дополнительные стадии, например, выравнивание для обслуживаемых свинцово-кислотных АКБ.

Ограничения ШИМ-контроллеров

Несмотря на преимущества, ШИМ-контроллеры имеют некоторые ограничения:

• Напряжение солнечных панелей должно быть близко к напряжению АКБ
• Меньшая эффективность при пасмурной погоде по сравнению с MPPT
• Не подходят для высоковольтных солнечных массивов
• Ограниченные возможности по наращиванию системы

Эти ограничения нужно учитывать при проектировании солнечной электростанции. Для крупных систем или при неоптимальных условиях лучше использовать MPPT-контроллеры.

Заключение

ШИМ-контроллеры заряда — это надежное и экономичное решение для небольших и средних солнечных систем. Они обеспечивают эффективный заряд аккумуляторов и продлевают срок их службы. При правильном выборе и настройке ШИМ-контроллеры позволяют создать оптимальную систему автономного электроснабжения на основе солнечной энергии.

Простой ШИМ регулятор на NE555

Полезные советы

На чтение 3 мин Опубликовано

12.01.2023 Обновлено 12.01.2023

С аналоговым интегральным таймером SE555/NE555 (КР1006), выпускаемым компанией Signetics Corporation с далекого 1971 года прекрасно знакомо большинство советских и зарубежных радиолюбителей. Трудно перечислить, для каких только целей не использовалась эта недорогая, но многофункциональная микросхема за почти полувековой период своего существования. Однако, даже несмотря на быстрое развитие электронной промышленности в последние годы, она по-прежнему продолжает пользоваться популярностью и выпускается в значительных объемах.
Предлагаемая Jericho Uno простенькая схемка автомобильного ШИМ-регулятора – не профессиональная, полностью отлаженная разработка, отличающаяся своей безопасностью и надежностью. Это всего лишь небольшой дешевый эксперимент, собранный на доступных бюджетных деталях и вполне удовлетворяющий минимальным требованиям. Поэтому его разработчик не берет на себя ответственности за все то, что может произойти с вашим оборудованием при эксплуатации смоделированной схемы.

Содержание

1. Схема ШИМ регулятор на NE555
2. Пошаговая сборка аналоговой схемы
3. Принцип работы ШИМ регулятора
4. Смотирте видео работы ШИМ регулятора

Схема ШИМ регулятор на NE555

Для создания ШИМ-устройства вам понадобится:

• электропаяльник;
• микросхема NE555;
• переменный резистор на 100 кОм;
• резисторы на 47 Ом и 1 кОм по 0,5W;
• конденсатор на 0,1 мкФ;
• два диода 1N4148 (КД522Б).

Пошаговая сборка аналоговой схемы

Построение цепи начинаем с установки перемычек на микросхему. Используя паяльник, замыкаем между собой следующие контакты таймера: 2 и 6, 4 и 8.

Дальше, руководствуясь направлением движения электронов, распаиваем на переменном резисторе «плечи» диодного моста (проход тока в одну сторону). Номиналы диодов подобраны из имеющихся в наличие, недорогих. Можно заменить их любыми другими – это практически не повлияет на работу схемы.

Во избежание короткого замыкания и перегорания микросхемы при выкручивании переменного резистора в крайнее положение, ставим по питанию шунтирующее сопротивление в 1 кОм (контакты 7-8).

Поскольку NE555 выступает в роли генератора пилы, для получения схемы с заданной частотой, длительностью импульса и паузой, осталось подобрать резистор и конденсатор. Неслышных 18 кГц нам даст конденсатор 4,7 нФ, но такое малое значение емкости вызовет перекос плеч при работе микросхемы. Ставим оптимальную в 0,1 мкФ (контакты 1-2).

Избежать противного «пищания» схемы и подтянуть выход к высокому уровню можно чем-то низкоомным, например резистором 47-51 Ом.

Осталось подключить питание и нагрузку. Схема рассчитана на входное напряжение бортовой сети автомобиля 12V постоянного тока, но для наглядной демонстрации вполне запустится и от 9V батареи. Подключаем ее на вход микросхемы, соблюдая полярность (плюс на 8 ножку, минус на 1 ножку).

Осталось разобраться с нагрузкой. Как видно из графика, при понижении переменным резистором выходного напряжения до 6V пила на выходе (ножки 1-3) сохранилась, то есть NE555 в данной схеме и генератор пилы и компаратор одновременно. Ваш таймер работает в а-стабильном режиме и имеет коэффициент заполнения меньше 50%.

Модуль выдерживает 6-9 А проходного постоянного тока, так что при минимальных потерях можно подключить к нему как светодиодную полосу в автомобиле, так и маломощный двигатель, который и дым развеет и лицо в жару обдует. Примерно так:

Или так:

Принцип работы ШИМ регулятора

Работа ШИМ регулятора достаточно проста. Таймер NE555 отслеживает напряжение на емкости С. При ее заряде до достижения максимума (полный заряд) происходит открывание внутреннего транзистора и появлению логического нуля на выходе. Далее емкость разряжается, что приводит к закрытию транзистора и приходу к выходу логической единицы. При полном разряде емкости происходит переключение системы и все повторяется. В момент заряда ток идет по одному плечу, а при разряде – по-другому. Переменным резистором мы меняем соотношение сопротивления плеч, автоматически понижая либо увеличивая напряжение на выходе. В схеме наблюдается частичное отклонение частоты, но в слышимый диапазон она не попадает.

Смотирте видео работы ШИМ регулятора

Оцените автора

Tia Portal — Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Темой сегодняшней статьи будет знакомство со способами управления различными объектами с помощью широтно-импульсной модуляции (англ. Pulse Width Modulation), или сокращенно ШИМ.  Для примера приведу один из возможных вариантов применения  данной функции.

Рассмотрим программу контроля регулирования температуры нагревателя на основе ПИД-регулятора c использованием выхода с широтно-импульсной модуляцией. В качестве основы возьмем среду разработки Tia Portal.

Сразу скажу, что управление объектами с помощью ШИМ, в Tia Portal можно реализовать различными способами, например с помощью встроенной инструкции CTRL_PWM, или с помощью таймеров, но в данном случае будем использовать именно ПИД-регулятор.

Для начала небольшое вступление для понимания того,  что собой представляет ШИМ и как с его помощью управлять каким-либо процессом.

Широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция  — это способ управления, заключающийся в изменении длительности импульса при постоянной амплитуде и частоте следования импульсов, часто используемый  в различных системах, в том числе и системах автоматизации. То есть ШИМ представляет собой периодический импульсный сигнал.

Основной величиной импульса является его длительность (t) , которая представляет собой отрезок времени, в течение которого логический уровень (1 или 0) имеет одно устойчивое состояние.

Еще одним важным параметром является период —  промежуток времени, между двумя характерными точками двух соседних импульсов. Обычно период измеряют между двух фронтов или двух спадов соседних импульсов и обозначают буквой (T).

Отношение периода следования импульсов к их длительности называется скважностью и обозначается буквой S.

S = T/t

Величиной, обратной скважности является коэффициент заполнения D (Duty cycle). Коэффициент заполнения обычно выражается в процентах и вычисляется по формуле:

D=1/S

Также важной характеристикой ШИМ сигнала является частота следования импульсов, которая представляет собой количество полных импульсов в единицу времени.

Стоит отметить, что зачастую в схемах с применением широтно-импульсной модуляции используется обратная связь для управления длительностью импульса по той или иной закономерности, например, в схемах ПИД-регуляторов.

Один из таких примеров мы и рассмотрим во второй части статьи.

Управление нагревателем с использованием широтно-импульсной модуляции

Для примера рассмотрим задачу управления нагревом при помощи ШИМ сигнала.

Для измерения температуры используется датчик термосопротивления с выходным сигналом 4-20 мА, который подключен к аналоговому входу ПЛК.

Для управления нагревателем будет использоваться твердотельное реле (SSR), которое в свою очередь будет управляться с помощью ШИМ выхода ПЛК. ПИД-регулятор будет генерировать ШИМ сигнал в соответствии с обратной связью по входному сигналу датчика температуры.

Создадим в первую очередь таблицу входов-выходов, которые будут задействованы в программе.

Input

Temp — Аналоговый вход  датчика температуры :- IW0

Output

PWM-Output — ШИМ-выход: Q2.0

M memory

Manual Enable – Ручной режим: M2. 2

Set Temp – Уставка: MD2

Actual Temp – Фактическая температура: MD6

PID output – Выход ПИД %: MD10

PID state – Состояние: MW14

PID Error – Ошибка: MD16

PID enable input – Вход включения ПИД: M18.0

PID manual mode – Ручной режим ПИД: M18.1

PID reset – Сброс ПИД: M18.2

PID high limit – Верхний предел: M18.3

PID low limit – Нижний предел: M18.4

PID input warning_l – Сигнализация нижнего предела: M18.5

PID input warning_h – Сигнализация верхнего предела: M20.0

После того, как таблица создана, переходим непосредственно к программе.

В первом и втором Network мы настраиваем стандартные параметры для PID регулятора, которые сохраняются в экземплярном DB “PWM Control”.

В sRet.r_Ctrl_Gain  сохраняется пропорциональный коэффициент усиления или коэффициент усиления P (1.0), выходное значение которого  пропорционально различию между уставкой и фактическим значением.

В sRet.r_Ctrl_Ti  задаем коэффициент интегрирования, или время интегрирования Ti (20.0), выходное значение которого увеличивается пропорционально продолжительности рассогласования между уставкой и фактическим значением, чтобы в итоге устранить различие.

В sRet.r_Ctrl_Td  заносится дифференциальный коэффициент, или время упреждения Td (0.0). Выходное значение данного коэффициента учитывает скорость увеличения рассогласования  между уставкой и фактическим значением.

В следующем Network 3 задаем максимальный (100.0) и минимальный (0.0) предел выходного сигнала ПИД-регулятора температуры.

Далее задается время выборки sRet.r_Ctrl_Cycle, которое обычно эквивалентно времени цикла вызывающей команды, в нашем случае 0,1 с.

В Network 5 вставлен блок самого ПИД-регулятора. В данной программе используется инструкция PID_Compact, которая представляет собой универсальный ПИД-регулятор с интегрированной самонастройкой для автоматического и ручного режима.

Рассмотрим работу инструкции подробнее.

• На вход EN приходит сигнал включения ПИД регулятора.
• На входном параметре Setpoint задается уставка регулятора в автоматическом режиме.
• На входе Input -тег пользовательской программы, используемый в качестве источника значения процесса.
• ManualEnable отвечает за включение или отключение ручного режима работы.
• Сигнал, поступающий на Reset, перезапускает регулятор.

Перейдем к выходным параметрам.

• Output представляет собой выходное значение PID в формате REAL.
• Output_PWM отвечает за выходное значение для широтно-импульсной модуляции.
• SetpointLimit_H и SetpointLimit_L – это верхний и нижний пределы уставки.
• InputWarning_L сигнализирует о том, что значение процесса достигло или опустилось ниже нижнего предупреждающего предела, а InputWarning_H соответственно верхнего.
• Выход State показывает текущий рабочий режим ПИД-регулятора – ручной, автоматический, неактивный и т.д.
• Выход Error = TRUE указывает на наличие ошибки.

Далее идет Network 6 отвечающий за режим запуска PID.

И наконец, в последнем Network 7 мы преобразовываем входной токовый сигнал 4-20 мА в фактическое значение температуры.

В завершении еще раз хочу подчеркнуть, что данная программа является лишь одним из примеров работы с ШИМ сигналом, в следующих статьях я постараюсь рассмотреть другие варианты работы с ШИМ.

ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи — работа, размеры и выбор

Содержание

Что такое широтно-импульсная модуляция или ШИМ-контроллер заряда?

A PWM ( Широтно-импульсная модуляция ) контроллер представляет собой (электронный) переход между солнечными панелями и аккумуляторами:

Контроллер заряда солнечной батареи (часто называемый регулятором) идентичен стандартному зарядному устройству аккумуляторов , то есть он контролирует ток, протекающий от солнечной панели к блоку батарей, чтобы предотвратить перезарядку батарей. Как и в стандартном зарядном устройстве, оно может работать с различными типами аккумуляторов.

Напряжение поглощения может выбрать плавающее напряжение, а также часто может устанавливать время и хвостовой ток. Они лучше всего подходят для литий-железо-фосфатных аккумуляторов, поскольку, когда контроллер полностью заряжен, он остается в фиксированном поплавке или поддерживает напряжение около 13,6 В (3,4 В на элемент) до конца дня.

Самый популярный профиль зарядки — это та же простая последовательность, что и в качественном сетевом адаптере, т. е. режим объемного заряда — режим поглощения — плавающий режим. Вход в режим массовой зарядки происходит в:

• Восход солнца утром
• Если напряжение батареи падает ниже заданного значения в течение более определенного периода времени, например, 5 секунд (повторный вход)

Этот повторный вход в объемный режим лучше работает для свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку падение и падение напряжения более значительны, чем у литиевых аккумуляторов, которые сохраняют более высокое и стабильное напряжение до конца периода разряда.

• Запись по теме: Контроллер заряда солнечной батареи MPPT — работа, размеры и выбор

В контроллере солнечного заряда:

• Переключатель включен, когда зарядное устройство находится в режиме объемной зарядки.
• Переключатель включается и выключается при необходимости (с широтно-импульсной модуляцией), чтобы поддерживать напряжение батареи абсорбера.
• Не горит в конце абсорбции, когда напряжение батареи снижается до напряжения холостого хода.
• Переключатель снова включается и выключается по мере необходимости (широтно-импульсная модуляция), чтобы поддерживать напряжение батареи на уровне плавающего напряжения.

Обратите внимание, что когда переключатель выключен, напряжение панели будет равно напряжению холостого хода (Voc). Когда кнопка на панели, напряжение будет на уровне напряжения батареи + напряжение между платой и контроллером уменьшается.

Наилучшее соответствие для ШИМ-контроллера:

Наилучшее соответствие панели для ШИМ-контроллера — это панель с напряжением чуть выше предусмотренного для зарядки аккумулятора и с учетом температуры, как правило, плата с В _тр (максимальное напряжение) около 18В для зарядки 12В аккумулятора. Их иногда называют рядами 12 В, хотя они имеют V _mp около 18 В.

Ниже представлена ​​блок-схема типичного ШИМ-контроллера заряда солнечной батареи.

Похожие сообщения:

• Основные компоненты, необходимые для установки системы солнечных батарей
• Как рассчитать правильный размер солнечного контроллера заряда? ШИМ и МРРТ

3-ступенчатая зарядка PMW

Массовая зарядка: Уровень массовой зарядки — это уровень, при котором фотоэлектрическое устройство сохраняет большую часть заряда батареи. Устройство будет заряжать аккумулятор высоким током и напряжением, когда напряжение падает. Когда напряжение на конце батареи становится более значительным, чем это значение обслуживания во время настройки, прямая зарядка должна прекратиться.

Поглощение заряда: Обычно после первого этапа зарядки батарея ждет некоторое время, пока напряжение не уменьшится естественным образом, а затем достигает стадии сбалансированной зарядки. Стадия также называется зарядкой постоянным напряжением.

Плавающая зарядка: Это последняя стадия 3-ступенчатой ​​зарядки, известной как непрерывная зарядка. Струйка представляет собой небольшой зарядный ток к аккумулятору с низкой скоростью и устойчивый. Большинство перезаряжаемых аккумуляторов теряют мощность при полном питании из-за саморазряда. Если зарядка остается на том же низком токе, что и скорость саморазряда, она может поддерживать зарядную емкость.

Похожие сообщения:

• Как спроектировать и установить солнечную фотоэлектрическую систему?
• Расчет и проектирование солнечных фотоэлектрических модулей и массива

ШИМ-контроллер солнечной энергии Плюсы:

• ШИМ-регулятор созрел и устоялся.
• Простая конструкция и экономичность
• Простое развертывание ШИМ-регулятора
• Нижний бюджет по маленькой инициативе

ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи Минусы:

• Низкий коэффициент преобразования
• Входное напряжение должно уравновешивать напряжение батареи.
• Меньшая масштабируемость для разработки устройств
• Меньше режима загрузки
• Меньше защиты;

Похожие посты: Введение в алгоритмы точки максимальной мощности в фотоэлектрических системах напряжение батареи повышается до определенного значения. В большем количестве элементов управления зарядом использовалось механическое реле для открытия или отключения хода, остановки или включения питания от электрического накопителя.

Как правило, 12-вольтовые аккумуляторы предназначены для солнечных батарей. Солнечные панели могут передавать гораздо больше напряжения, чем требуется для зарядки аккумулятора. Напряжение заряда будет поддерживаться на максимально возможном уровне, а время, затрачиваемое на полную настройку электроаккумулятора, будет минимальным. Это помогает солнечным системам работать непрерывно оптимально. Рассеиваемая мощность проводов значительно ниже благодаря более высокому напряжению в кабелях солнечных панелей к контроллеру заряда.

Солнечные контроллеры заряда также могут управлять потоком обратного электричества. Контроллеры заряда определят, не поступает ли питание от солнечных панелей, и разомкнут цепь, отделяющую солнечные панели от аккумуляторных устройств и останавливающую протекание обратного тока.

Похожие сообщения:

• Сколько Вт солнечной панели вам нужно для бытовой техники?
• Полное руководство по установке солнечных батарей. Примеры и диаграммы

Типы контроллера солнечного заряда:

Три типа контроллера солнечного заряда

1) Простое 1- или 2-фазное управление: имеет переключаемые транзисторы для регулирования напряжения в один или два этапа.

2) ШИМ (широтно-импульсная модуляция): это традиционная форма контроллера заряда, например, xantrex, Blue Sky и т.д. На данный момент это отраслевая норма.

3) Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT): MPPT определяет оптимальное рабочее напряжение и силу тока дисплея солнечной панели и соответствует данным банка электрических элементов.

Выбор размера ШИМ-контроллера заряда солнечной батареи

ШИМ-контроллеры не могут ограничивать свои текущие характеристики. Они просто используют текущую коллекцию. Поэтому, если солнечная батарея будет генерировать 40 ампер тока, а используемый вами контроллер заряда рассчитан только на 30 ампер, контроллер может выйти из строя. Важно убедиться, что ваш контроллер заряда параллелен, совместим с панелями и имеет правильный размер.

При просмотре контроллера заряда многие элементы просматриваются в списке функций или тегов. ШИМ-контроллер будет считывать с него ампер, например, ШИМ-контроллер на 30 ампер. Он отражает, сколько ампер может выдержать контроллер, в приведенном выше примере 30 ампер. В общем, сила тока и номинальное напряжение — это две вещи, на которые следует обращать внимание при управлении ШИМ.

Далее мы хотим посмотреть на номинальное напряжение устройства. Это сообщит нам, с каким напряжением батареи контроллера совместимы. 2.

В-третьих, следует обратить внимание на максимальное потребление солнечной энергии. Он показывает вам, сколько вольт вы можете получить на контроллере. Этот контроллер не выдерживает более 50 вольт. Он рассматривает возможность последовательного подключения 2 панелей по 100 Вт с общим напряжением 22,5 В (напряжение холостого хода) x 2 = 45 вольт. В этом случае будет нормально соединить эти две панели последовательно.

В-четвертых, надо взглянуть на терминалы. Каждый контроллер обычно имеет максимальный размер клеммного датчика. Это очень важно при покупке проводки для вашей машины.

Наконец, обратите внимание на тип батареи. Он сообщает нам, какие батареи совместимы с контроллером заряда. Это необходимо проверить, так как вы не хотите получать батареи, которые не могут питать контроллер.

Давайте рассмотрим еще один базовый пример для определения размера ШИМ-контроллера заряда солнечной батареи.

Похожие сообщения:

• Блокирующий диод и шунтирующие диоды в распределительной коробке панели солнечных батарей
• Как сделать простую солнечную батарею? Работа фотогальванических элементов

Пример:

Какой размер ШИМ-контроллера заряда подходит для солнечной панели мощностью 100 Вт, 12 В, имеющей I _SC (ток короткого замыкания) 8 А?

Решение:

Нам нужно будет добавить коэффициент безопасности 25% тока, т. е. 1,25 x I _SC , чтобы найти соответствующий размер контроллера заряда солнечной батареи.

Сюда; 8А х 1,25 = ·10А.

Следовательно, вы можете безопасно использовать 10A, 12V контроллер заряда солнечной батареи для этой базовой системы солнечных батарей.

Другой способ, если общая подключенная нагрузка постоянного тока составляет 12 В, 95 Вт.

Номинальный ток нагрузки = Общая нагрузка постоянного тока / Номинальное напряжение системы = 95 Вт / 12 В

Номинальный ток нагрузки = 7,91 А

Коэффициент безопасности x Номинальный ток нагрузки метод формулы, т. е. P = V x I

I = (P/V) x 1,25

I = (95 Вт/12 В) x 1,25

I = 9,9 A

Обратите внимание, что вам придется применить ту же формулу для последовательно и параллельно соединенных солнечных панелей и аккумуляторов в соответствии с номинальным напряжением и током. Вы можете увидеть более решенный пример для определения размера контроллера заряда PWM и MMPT в предыдущем посте.

Похожие сообщения:

• Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
• Как подключить солнечные панели в последовательно-параллельной конфигурации?

Несоответствие между контроллерами солнечной нагрузки PWM и MPPT

Суть различия заключается в следующем:

• При использовании контроллера PWM ток выводится из панели чуть выше уровня заряда батареи, в то время как
• При использовании MPPT-контроллера ток выводится из панели при нажатии кнопки «максимальное напряжение питания» (думайте о MPPT-контроллере как об «интеллектуальном преобразователе постоянного тока в постоянный»).

Вы также видите такие лозунги, как «вы получите 20% или более сбора энергии от контроллера MPPT». Это дополнение также значительно отличается, и ниже приведена ссылка на то, находится ли панель под прямым солнечным светом, а контроллер находится в режиме массовой зарядки. Игнорирование снижения напряжения, используя в качестве примера простую панель и простую математику:

• Максимальная мощность тока панели (имп)  = 5,0 А
• Максимальное напряжение питания панели (Вмп) = 18 В

Напряжение зарядного устройства = 13 В (напряжение аккумулятора может варьироваться, скажем, от 10,8 В в полностью разряженном состоянии до 14,4 В в режиме абсорбционного заряда). При 13 В усилитель панели будет немного выше, чем общий усилитель мощности, скажем, 5,2 А.

С ШИМ-контроллером выходная мощность панели составляет 5,2 А * 13 В = 67,6 Вт. Эта сумма мощности будет потребляться независимо от температуры панели, при условии, что напряжение панели остается выше напряжения батареи.

С контроллером MPPT выходная мощность панели составляет 5,0 А * 18 В = 90 Вт, т. е. на 25 процентов выше. Однако это слишком амбициозно, поскольку напряжение уменьшается с повышением температуры; таким образом, предположим, что температура панели поднимается на 30°C по сравнению с температурой нормальных условий испытаний (STC), равной 25°C. Напряжение падает на 4 процента при каждых десяти градусах Цельсия, то есть всего на 12 процентов, выход MPPT будет 5A * 15,84 В = 79.0,2 Вт, т. е. на 17,2% больше мощности, чем у ШИМ-контроллера.

Таким образом, наблюдается увеличение сбора энергии для элементов управления MPPT, но процент увеличения сбора значительно различается в течение дня.

Похожие сообщения:

• Как спроектировать водяной насос постоянного тока на солнечных фотоэлектрических батареях?
• Параметры солнечной батареи и характеристики фотоэлектрической панели

Преимущества зарядного устройства с широтно-импульсной модуляцией

Зарядка батареи, работающей от солнечной энергии, — уникальная и сложная задача. В прежние времена основные двухпозиционные регуляторы использовались для уменьшения заряда батареи от газа, когда солнечная панель обеспечивала избыточную электроэнергию. Однако по мере развития солнечных систем стало очевидно, насколько эти упрощенные инструменты мешали процессу зарядки.

Опыт двухпозиционных регуляторов заключался в ранних ошибках батареи, растущих отключениях нагрузки и растущем недовольстве потребителей. ШИМ недавно стал первым прорывом в зарядке солнечных батарей. В солнечных зарядных устройствах PWM используется оборудование, аналогичное большинству современных высококачественных зарядных устройств.

По мере того, как напряжение батареи превышает контрольный предел, алгоритм ШИМ медленно снижает зарядный ток, чтобы предотвратить нагрев и выделение газа из батареи, при этом зарядка начинает возвращать в батарею общее количество энергии за максимально короткое время. Это приводит к лучшей эффективности зарядки, быстрой перезарядке и длительному сроку службы батареи при максимальной мощности.

Кроме того, этот новый способ зарядки солнечных батарей предлагает некоторые очень интересные и необычные преимущества пульсации ШИМ.

К ним относятся:

1. Способность восстанавливать разряженную батарею и рассеивать заряд батареи
2. Значительно повысить одобрение заряда батареи.
3. Сохранение высокой общей емкости аккумулятора (от 90 до 95 процентов) по сравнению с контролируемым диапазоном состояния заряда, обычно от 55 до 60 процентов.
4. Выровняйте дрейф элементов батареи.
5. Ограничить нагрев и газификацию батареи.
6. Автоматически компенсировать возраст батареи.
7. Саморегулирование повышения напряжения и воздействия температуры в солнечных системах

Похожие сообщения:

• Как подключить батареи последовательно-параллельно к солнечной панели?
• Как подключить батареи параллельно к солнечной панели и ИБП?

Выбор лучшего контроллера солнечной батареи

ШИМ — достойный недорогой вариант:

• Для небольших устройств
• Когда надежность устройства не важна (процесс зарядки)
• Для солнечных панелей с номинальным напряжением (Vmp) до 18В для зарядки аккумулятора 12В (36В для аккумулятора 24В и т. д.)
• Контроллер MPPT идеально подходит для:
• Для более разветвленных сетей, где целесообразно дополнительно собирать 20%* или более энергии;
• Если напряжение солнечной батареи значительно больше, чем напряжение батареи, например, при использовании панелей дома для зарядки 12-вольтовых батарей;

Похожие сообщения:

• Как подключить солнечную панель к нагрузке 12 В постоянного тока и аккумулятору?
• Как подключить солнечную панель к нагрузке 120–230 В переменного тока и инвертору?

Применение

В последние дни метод производства электроэнергии из солнечного света стал более распространенным, чем другие альтернативные источники, а фотогальванические панели не выделяют вредных выбросов и не требуют сложного обслуживания. Вот несколько примеров, где мы используем солнечную энергию.

• В уличных фонарях используются фотогальванические элементы для преобразования солнечного света в электрический заряд постоянного тока. Эта машина использует устройство солнечной зарядки для хранения постоянного тока в батареях и использует его в нескольких местах.
• Домашние системы используют фотоэлектрический модуль для бытовых целей.
• Гибридная солнечная панель использует различные источники энергии для обеспечения постоянного резервного питания других источников.

Примечание. Эта статья опубликована на сайте www.electricaltechnology.org

Related Posts:

• Как подключить батареи последовательно к солнечной панели и ИБП?
• Как подключить солнечные панели и батареи к последовательно-параллельному соединению?
• Как соединить солнечные панели последовательно и батареи параллельно? Система 12/24/48 В
• Как соединить солнечные панели параллельно и батареи последовательно? Система 24 В
• Как подключить солнечную панель и батареи параллельно для системы 12 В
• Как подключить солнечные панели и батареи последовательно для системы 24 В
• Солнечная электростанция – типы, компоненты, компоновка и работа
• Аккумуляторы в фотоэлектрических системах – применение и обслуживание

URL-адрес скопирован

Солнечный контроллер заряда: принцип работы и функции

Как работает солнечный контроллер заряда?

Хотя схема управления контроллера различается по сложности в зависимости от фотоэлектрической системы, основной принцип остается тем же. На приведенной ниже диаграмме показан принцип работы самого простого контроллера заряда и разряда солнечной батареи.

Хотя схема управления контроллера различается по сложности в зависимости от фотоэлектрической системы, основной принцип остается тем же. На приведенной ниже диаграмме показан принцип работы самого простого контроллера заряда и разряда солнечной батареи.

Система состоит из фотоэлектрического модуля, батареи, схемы контроллера и нагрузки. Переключатель 1 и переключатель 2 являются переключателем зарядки и разрядки соответственно. Когда переключатель 1 замкнут, аккумулятор заряжается фотоэлектрическим модулем, а переключатель 1 также автоматически возобновляет зарядку аккумулятора в соответствии с предварительно установленным режимом защиты. Когда переключатель 2 замкнут, батарея подает питание на нагрузку. Когда батарея снова заряжается и достигает предварительно установленной точки возобновления зарядки, переключатель 2 может снова автоматически возобновить подачу питания.

Типы солнечных контроллеров заряда

В соответствии с контроллером по принципу регулирования зарядки аккумулятора обычно используемые контроллеры заряда можно разделить на.

1. Контроллер заряда последовательного типа

Принцип работы последовательного контроллера показан на рисунке с переключающим элементом, включенным последовательно между фотоэлектрическим модулем и батареей. Цепь детектора управления отслеживает напряжение на клеммах аккумулятора, и когда зарядное напряжение превышает установленное значение полного отключения аккумулятора (HVD), переключающий элемент отключает цепь зарядки аккумулятора и возобновляет зарядку аккумулятора.

Контроллеры заряда серии

могут использовать реле в качестве быстрых отключений, в настоящее время в большинстве используются лампы с эффектом поля (MOSFET), IGBT, твердотельные реле и т. д. Контроллеры заряда серии с идеальной конструкцией также имеют переключающие элементы, которые могут заменить антиреверсивные диоды для предотвращения « обратная утечка» в ночное время.

Контроллеры заряда серии

имеют большие потери напряжения в цепи, так как управляющие переключающие элементы соединены последовательно в зарядной цепи, что снижает эффективность заряда, а при разъединении переключающих элементов входное напряжение повысится до уровня напряжение холостого хода энергоблока. Следовательно, контроллер заряда последовательного типа должен быть разработан с использованием полевых МОП-транзисторов с низким внутренним сопротивлением в проходном состоянии и IGBT с низким падением напряжения насыщения.

2. Параллельный контроллер заряда

Принцип работы параллельного контроллера заряда показан на рис. потеря мощности переключающих элементов в последовательном контроллере заряда может быть решена.

Схема обнаружения контроллера контролирует напряжение на клеммах аккумулятора, и когда зарядное напряжение превышает установленное значение полного отключения (HVD) аккумулятора, переключающий элемент включается и шунтирует аккумулятор. Когда напряжение на клеммах аккумулятора падает до установленного значения напряжения перезарядки аккумулятора, переключающий элемент отключается и одновременно включает цепь зарядки аккумулятора. Входная цепь контроллера параллельного заряда обычно соединена с диодом, который позволяет току течь к батарее во время зарядки и предотвращает протекание тока батареи к фотоэлектрической батарее ночью или в пасмурные дни. Линия контроллера заряда параллельного типа проста, дешева, но в батарее полная защита, а фотоэлектрические модули все еще находятся в состоянии выработки электроэнергии, что позволит фотоэлектрическому модулю производить большой ток короткого замыкания, что приводит к «световому пятну», ускорению старения, национальный стандарт не рекомендуется.

3. Контроллер заряда ШИМ

Чтобы эффективно предотвратить перезарядку, полное использование солнечной энергии для зарядки аккумулятора, в последние годы был разработан контроллер заряда с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). ШИМ-контроллер заряда для переключения импульсного режима на вход модуля PV, когда батарея имеет тенденцию к полной, с ее напряжением на клеммах постепенно повышается, частота импульса или рабочий цикл изменяется, так что время включения сокращается, зарядный ток постепенно стремится к нуль. Когда напряжение батареи достигнет полной точки снижения, зарядный ток снова будет постепенно увеличиваться. Этот процесс зарядки формирует более полное состояние заряда, он может увеличить общий срок службы батареи, что раздражает людей в фотоэлектрической системе. Защита от зарядки с широтно-импульсной модуляцией состояния зарядки, это может увеличить общий срок службы батареи в фотоэлектрической системе.

Какие функции имеет солнечный контроллер?

Основной функцией контроллера заряда солнечной батареи является контроль напряжения батареи и включение цепи. Кроме того, он прекращает зарядку аккумулятора, когда напряжение аккумулятора повышается до определенного уровня. Старые контроллеры механически выполняют задачу управления размыканием или замыканием цепи и остановкой или запуском передачи энергии от источника питания к аккумулятору. Подробные функции солнечного контроллера показаны ниже:

Защита от перегрузки по току и короткого замыкания

Когда ток нагрузки превышает 10 А или происходит короткое замыкание нагрузки, плавкий предохранитель плавится и может быть использован снова после замены.

Защита от перенапряжения

Когда напряжение слишком высокое, выход автоматически отключается, чтобы защитить оборудование от разрушения.

Защита от молнии

В случае удара молнии варистор может предотвратить удар молнии и защитить контроллер от разрушения.

Защита от переполюсовки батареи

Батарея «+» «-» имеет обратную полярность и может использоваться после исправления.

Защита от обрыва цепи батареи

Если цепь батареи разомкнута, если солнечный элемент заряжается нормально, контроллер ограничит напряжение на обоих концах нагрузки, чтобы гарантировать, что нагрузка не будет повреждена, если солнечный элемент не заряжается ночью или в чехле, сам контроллер не получает питания и не будет иметь никаких действий.

Защита от перезарядки

Когда напряжение зарядки выше напряжения защиты, батарея будет автоматически отключена от зарядки, после этого, когда напряжение упадет до удерживающего напряжения, батарея перейдет в плавающее состояние, а когда плавающий заряд отключается после низкого напряжения восстановления, он переходит в состояние равномерной зарядки.

Защита от переразряда

В случае низкого напряжения батареи выше напряжения защиты, контроллер автоматически отключает выход, чтобы защитить батарею от повреждения; после того, как аккумулятор снова зарядится, он может автоматически восстановить электропитание.

Функция самопроверки

Когда контроллер страдает от природных факторов или личной эксплуатации, контроллер может быть протестирован, чтобы пользователи знали, в порядке ли контроллер, что сокращает ненужные человеко-часы.

Интервал восстановления: интервал восстановления, установленный защитой контроллера от перезаряда или переразряда, для предотвращения джиттера работы нагрузки из-за сопротивления линии или характеристик самовосстановления батареи.

Температурная компенсация

Контролируйте температуру батареи и корректируйте значения заряда и разряда, чтобы батарея работала в идеальном состоянии.

Управление освещением

В основном используется в автоматических лампах, когда окружающая среда достаточно яркая, солнечный контроллер автоматически отключает выход нагрузки; и окружающая среда автоматически включит нагрузку, когда темно, чтобы реализовать функцию автоматического управления.

Inverter.com предлагает вам два типа контроллеров заряда солнечной батареи: контроллеры с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) и контроллеры с широтно-импульсной модуляцией (PWM). Кроме того, универсальный блок — солнечный инвертор с контроллером заряда MPPT также доступен для автономной солнечной системы. Солнечные контроллеры заряда PWM имеют 10 Amp, 20 Amp … 60 Amp, доступные по низкой цене и высокой надежности, подходящие для небольших систем. Солнечные контроллеры заряда MPPT выпускаются на 20 А, от 30 А до 60 А с высокой эффективностью и длительным сроком службы, что является лучшим выбором для оптимизации вашей солнечной энергии.