Работа контроллера солнечных батарей: Солнечные контроллеры заряда для солнечных батарей

alexxlabРазное

Содержание

Солнечные контроллеры заряда для солнечных батарей

Зачем нужны солнечные контроллеры

  • 1 Зачем нужны солнечные контроллеры
  • 2 Какие бывают солнечные контроллеры заряда для аккумуляторов?
  • 3 Методы регулирования, применяемые в солнечных контроллерах
  • 4 Вычисление степени заряженности аккумуляторной батареи

Любая автономная система электроснабжения, содержащая в своем составе аккумуляторные батареи, должна содержать в себе средства контроля заряда и разряда аккумуляторов. Контроллеры заряда используются в автономных фотоэлектрических системах для правильного заряда аккумуляторных батарей (АБ), для защиты перезаряда (когда батарея заряжена, а солнечная панель вырабатывает избыток электричества). Некоторые модели имеют также разъемы для подключения нагрузки постоянного тока и защищают

АБ от глубокого разряда.

Использование контроллеров заряда настоятельно рекомендуется. Он обеспечивает трехстадийный (обычно) заряд аккумулятора. Стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов подробно расписаны в статье про контроллеры с ШИМ.

Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя. Если же аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это может привести в закипанию электролита и бурному газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даже взрыву герметичных аккумуляторных батарей.

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда. Для литиевых аккумуляторов кроме защит от перезаряда и переразряда в обязательном порядке необходимо ставить систему балансировки напряжения между элементами последовательной цепочки.

Схема подключения солнечного контроллера заряда в фотоэлектрической системе

Поэтому в систему автономного электроснабжения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если аккумуляторы заряжены.

Контроллер разряда отключает нагрузку, когда аккумулятор недопустимо разряжен. Обычно фотоэлектрические солнечные комплекты снабжаются контроллером заряда-разряда. Никогда на подключайте нагрузку напрямую к АБ минуя контроллер заряда для того, чтобы получить «последнюю порцию» энергии от батареи. Этим вы можете вывести вашу АБ из стоя.

Напряжения отключения нагрузки для свинцово-кислотных батарей обычно лежат в пределах от 10,5 до 11,5 В. Для 12 В аккумуляторных батарей при более чем 10-часовом разряде это означает использование от 100% до 20% номинальной емкости. При более быстрых разрядах количество отбираемой емкости уменьшается.

Напряжение отключения источника энергии обычно равно 14-14,3 В. Это предотвращает газовыделение при заряде аккумуляторных батарей. Существуют контроллеры заряда, в которых предусмотрен режим «выравнивания». Такой режим необходим периодически для заливных батарей, напряжение заряда при этом должно быть около 15 В. Для герметичных батарей такой режим запрещен.

Часто напряжения отключения можно регулировать при изготовлении или настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными «типовыми» уровнями напряжений отключения.

Какие бывают солнечные контроллеры заряда для аккумуляторов?

Современные контроллеры заряда аккумуляторов от солнечных батарей подразделяются на 2 большие группы — PWM (ШИМ) и MPPT (со слежением за ТММ).

Для заряда АБ от ШИМ контроллера нужно, чтобы напряжение солнечной батареи соответствовало напряжению аккумулятора. Так, для заряда 12В аккумулятора нужна солнечная батарея с 36 солнечными элементами, соединенными последовательно (для увеличения мощности таких цепочек параллельно может быть несколько). Подробно о соответствии напряжения

АБ и количества солнечных элементов в панели расписано в статье Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?

Для заряда АБ через MPPT контроллер напряжение солнечной батареи просто должно быть выше напряжения аккумулятора. Также, нужно следить, чтобы напряжение холостого хода солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера.   Про порядок выбора мощности и тока солнечного контроллера подробно описано в разделе «Вопросы и ответы — Контроллеры-Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечных батарей?»

Солнечные контроллеры заряда могут быть встроены в инверторы или блоки бесперебойного питания. В ББП обычно встраиваются и зарядные устройства. См., например, ББП Prosolar Combi и инверторы Studer AJ-S

Мы не рекомендуем экономить на хорошем контроллере заряда для солнечной энергосистемы. Типичное распределение стоимости элементов энергосистемы следующее:

Как видим, стоимость солнечного контроллера составляет малую часть от общей стоимости энергосистемы. Однако, технологии заряда очень сильно влияют как на эффективность использования солнечной энергии, так и на срок службы одной из самых дорогостоящих частей системы автономного электроснабжения — аккумуляторных батарей.

Контроллеры заряда отличаются по

  1. алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения заряженного аккумулятора,
  2. по способам регулирования тока (шунтовые и последовательные),
  3. по возможности слежения за точкой максимальной мощности (СТММ) солнечного модуля.

Методы регулирования, применяемые в солнечных контроллерах

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до примерно 12,5-13 В снова подключается солнечная батарея и заряд возобновляется. При этом максимальный уровень заряженности АБ при этом составляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит сульфатация пластин и резкое сокращение срока службы АБ. Такие контроллеры уже серийно практически не выпускаются, и с основном с таким типом контроллеров можно встретиться у различных «самоделкиных», которые или не имеют возможности купить современный контроллер, или пытаются «сэкономить» (экономии, в конечном счете, никакой не будет — см.

про преимущества контроллеров с ШИМ и CTMM)

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда — по английски PWM (pulse-width modulation). ШИМ контроллеры обеспечивают 100% заряд аккумуляторов. Более подробно о контроллерах с ШИМ здесь…

Наиболее сложные контроллеры умеют следить за точкой максимальной мощности фотоэлектрических батарей. Такие контроллеры называются

MPPT контроллерами (Maximum Power Point Tracking — Слежение за Точкой Максимальной Мощности). Причем MPPT контроллеры также используют ШИМ для регулирования тока заряда аккумуляторов.

ШИМ контроллеры также делятся на шунтовые и последовательные.

В шунтовых контроллерах солнечная батарея замыкается накоротко; таким образом, ток от солнечной батареи течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать ко входу контроллера другие источники энергии, кроме фотоэлектрических батарей.

В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки. Напряжение на источнике энергии поднимается до значения напряжения холостого хода.

Каждый тип регулирования имеет свои преимущества и недостатки.

Последовательное
все контроллеры EPSolar, SRNE
Steca (кроме PR и Tarom)
MorningStar
RE SunStar		 1. Можно использовать различные источники
2. Меньший нагрев при регулировании
3. Отключение источника при полном заряде		 1. Потери в последовательных ключах
2. Большие скачки тока при регулировании приводят к высоким электромагнитным помехам
Последовательное регулирование тока заряда
Шунтовое
Steca PR и Tarom		 1. Низкий уровень электромагнитных помех
2. Низкое падение напряжения в ключах
3. Малые потери мощности
СБ за счет прямого соединения СБ с АБ		 1, Больший нагрев во время регулирования
2. Можно использовать только с СБ
Шунтовое регулирование тока заряда
MPPT
EPSolar Tracer, SRNE MR,
Steca Solarx MPPT
Proslar SunStar MPPT
Outback FlexMax
Morninstar Tristar MPPT
SE XW MPPT

Studer VarioTrack и VarioString		 1. Разное напряжение на входе и выходе контроллера
2. Возможно подключение различных источников на вход
3. Гальваническая развязка входа и выхода
4. Большая выработка энергии за счет работы в ТММ модуля		 1. Потери на преобразования
2. Более сложная технология
3. Более высокая цена
Топология MPPT контроллера

Вычисление степени заряженности аккумуляторной батареи

Контроллеры также отличаются по алгоритму регулирования. Большинство контроллеров обеспечивает регулирование по напряжениям, или по степени заряженности аккумулятора (SOC — state of charge).

SOC могут считать только продвинутые контроллеры. Многие недорогие контроллеры, которые отображают степень заряженности АБ в %, на самом деле не могут вычислять SOC и дают примерную цифру в зависимости от напряжения на АБ и, в лучшем случае, скорости его изменения.

Считается, что регулирование по SOC обеспечивает лучшие режимы работы аккумуляторов и продлевает срок их службы.

По-настоящему SOC могут вычислять следующие модели контроллеров при условии, что контроллер учитывает весь ток заряда и разряда аккумулятора (может потребоваться измерительный шунт на аккумуляторе):

  • Steca серий PR и Tarom
  • Prosolar SunStar MPPT (c дополнительным шунтом)
  • Outback FlexMax (с дополнительным шунтом и системой контроля FlexNet DC)

Полный список статей  на нашем сайте:

  1. про MPPT контроллеры
  2. про ШИМ контроллеры
  3. Часто задаваемые вопросы и ответы по солнечным контроллерам

Дополнительная информация также содержится в разделе «Основы возобновляемой энергетики», подраздел Фотоэлектричество, а также в разделе «Библиотека«.

Настоятельно рекомендуем также ознакомиться с ответами на часто задаваемые вопросы по контроллерам заряда.

Эта статья прочитана 29743 раз(а)!

  • Контроллеры заряда с ШИМ

    84

    Контроллеры заряда аккумуляторов от фотоэлектрической батареи с широтно-импульсной модуляцией тока заряда Простейший контроллер заряда просто отключает источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до…

  • MPPT контроллеры

    78

    Что такое MPPT контроллеры Если вы хотите увеличить выработку энергии вашими солнечными батареями без добавления солнечных панелей, то вам нужно заменить ваш солнечный контроллер на контроллер со слежением за точкой максимальной мощности (ТММ) солнечной батареи. Такой контроллер позволит в большинстве…

  • Использование контроллеров с ШИМ

    62

    Почему необходимо использовать контроллеры с ШИМ Источник: Morningstar Corporation Перевод: «Ваш Солнечный Дом» 1. Возможность восстановить потерянную емкость батареи Согласно исследованиям Battery Council International, 84% свинцово-кислотных батарей выходят из строя из-за сульфатации. Сульфатация является еще более острой проблемой в солнечных…

  • Контроллеры заряда — FAQ

    61

    Как правильно подобрать контроллер для солнечной батареи, какой контроллер лучше — PWM и MPPT, какое максимальное напряжение может быть на контроллере заряда и какие стадии заряда аккумуляторов они должны обеспечивать — ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы…

  • Контроллеры EP Solar / EPEver

    60

    Солнечные контроллеры EPSOLAR / EPEVER Компания EPSolar (Китай) является одним из ведущих производителей солнечных контроллеров заряда. EPSolar производит широкий ассортимент солнечных контроллеров заряда. Их ассортимент постоянно изменяется.  У нас в продаже есть различные модели солнечных контроллеров EPsolar / EPEVER. Отличительной…

  • EPSolar ШИМ контроллеры

    55

    Солнечные контроллеры заряда EPSolar PWM ШИМ контроллеры EPSolar зарекомендовали себя как простые и надежные контроллеры для фотоэлектрических систем электроснабжения. На простых моделях применяется светодиодная индикация. Более сложные модели имеют выстроенный графический дисплей с подсветкой, на который выводится информация о состоянии…

Обзоры и статьи

В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен контроллер солнечных батарей, какие бывают разновидности и как выбрать такое устройство.

Для чего нужен солнечный контроллер?

Как уже было сказано, контроллер заряда является ключевым элементом гелиосистемы. Это электронное устройство, работающее на базе чипа, который контролирует работу системы и управляет зарядом аккумулятора. Контроллеры для солнечных батарей не допускают полной разрядки аккумулятора и его излишнего заряда. Когда заряд аккумуляторной батареи находится на максимальном уровне, то величина тока от фотоэлементов уменьшается. В результате подаётся ток, необходимый для компенсации саморазряда. Если аккумулятор чрезмерно разряжен, то контроллер отключит от него нагрузку.

Итак, можно обобщить функции, которые выполняет контроллер солнечных батарей:

  • многостадийный заряд аккумулятора;

  • отключение зарядки или нагрузки при максимальном заряде или разряде, соответственно;

  • включение нагрузки, когда заряд батареи восстановлен;

  • автоматическое включение тока с фотоэлементов для зарядки аккумулятора.

Можно сделать вывод, что подобное устройство продлевает срок службы аккумуляторов и недопускает их поломку.

На что же следует обратить внимание при выборе контроллера для солнечных батарей?

Основные характеристики изложены ниже:

Входное напряжение. Максимальное напряжение, указанное в техническом паспорте, должно быть на 20 процентов выше напряжения «холостого хода» батареи фотоэлементов. Это требование появилось из-за того, что производители часто ставят завышенные параметры контроллеров в спецификациях. Кроме того, при высокой солнечной активности напряжение солнечных модулей может быть выше, чем указано в документации;

Номинальный ток. Для контроллера типа PWM номинал по току должен на 10 процентов превышать ток короткого замыкания батареи. Контроллер типа MPPT нужно подбирать по мощности. Его мощность должен быть равна или выше напряжения гелиосистемы умноженного на ток регулятора на выходе. Напряжение системы берётся для разряженных аккумуляторов. В период высокой солнечной активности к полученной мощности следует прибавить 20 процентов про запас.

Не нужно экономить на этом запасе. Ведь экономия может плачевно сказаться в период высокой солнечной инсоляции. Система может выйти из строя и убытки будут гораздо больше.

Виды контроллеров.

Контроллеры On/Off.

Эти модели являются самыми простыми из всего класса контроллеров заряда для солнечных батарей.

Модели типа On/Off предназначены для того, чтобы отключать заряд аккумулятора, когда достигается верхний предел напряжения. Обычно это 14,4 вольта. В результате предотвращается перегрев и излишний заряд.

С помощью контроллеров On/Off не получится обеспечить полную зарядку аккумуляторной батареи. Ведь здесь отключение происходит в том момент, когда достигнут максимальный ток. А процесс зарядки до полной ёмкости ещё необходимо поддерживать несколько часов. Уровень заряда в момент отключения находится где-то 70 процентов от номинальной ёмкости. Естественно, что это негативно отражается на состоянии аккумулятора и снижает срок его эксплуатации.

Контроллеры PWM

В поисках решения неполной зарядки аккумулятора в системе с устройствами On/Off были разработаны блоки управления, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции (сокращённо ШИМ) заряжающего тока. Смысл работы такого контроллера заключается в том, что он понижает заряжающий ток, когда достигается предельное значение напряжения. При таком подходе заряд аккумулятора доходит практически до 100 процентов. Эффективность процесса увеличивается до 30 процентов.

Есть модели PWM, которые умеют в зависимости от температуры ОС регулировать ток. Это хорошо сказывается на состоянии аккумулятора, уменьшается нагрев, лучше принимается заряд. Процесс становится регулируемым в автоматическом режиме.

ШИМ контроллеры заряда для солнечных батарей специалисты рекомендуют применять в тех регионах, где наблюдается высокая активность солнечных лучей. Их часто можно встретить в гелиосистемах маленькой мощности (менее двух киловатт). Как правило, в них работают аккумуляторные батареи небольшой ёмкости.

Регуляторы типа MPPT

Контроллеры заряда МРРТ сегодня являются самыми совершенными устройствами для регулирования процесса заряда аккумуляторной батареи в гелиосистемах. Эти модели увеличивают эффективность генерации электричества на одних и тех же солнечных батареях. Принцип работы устройств MPPT основан на определении точки максимального значения мощности.

MPPT в постоянном режиме следит за током и напряжением в системе. На основании этих данных микропроцессор подсчитывает оптимальное отношение параметров для того, чтобы достигнуть максимальной выработки по мощности. При регулировке напряжения и учитывается даже этап процесса зарядки. MPPT контроллеры солнечных батарей даже позволяют снимать большое напряжение с модулей, затем преобразовывая его в оптимальное. Под оптимальным понимается то, которое обеспечивает полную зарядку АКБ.

Если оценивать работу MPPT по сравнению с PWM, то эффективность функционирования гелиосистемы возрастёт от 20 до 35 процентов. К плюсам также стоит отнести возможность работы при затенении солнечной панели до 40 процентов. Благодаря возможности поддержания высокого значения напряжения на выходе контроллера можно использовать проводку небольшого сечения. А также можно поставить солнечные панели и блок на большее расстояние, чем в случае с PWM.

Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:

  • От неправильного подключения полярности;

  • От коротких замыканий в нагрузке и на входе;

  • От молнии;

  • От перегрева;

  • От входных перенапряжений;

  • От разряда аккумулятора в ночное время.

Кроме того, в них устанавливаются всевозможные электронные предохранители. Чтобы облегчить эксплуатацию гелиосистем, контроллеры заряда имеют информационные дисплеи. На них отображается информация о состоянии аккумуляторной батареи и системы в целом. Здесь могут быть такие данные, как:

  • Степень заряда, напряжение АКБ;

  • Ток, отдаваемый фотоэлементами;

  • Ток для заряда батареи и в нагрузке;

  • Запасённые и отданные ампер-часы.

На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.

тестирование контроллера заряда / Хабр

Привет geektimes!

В предыдущей части была рассмотрена и проверена работа платы BMS, обеспечивающей корректный заряд литий-ионного аккумулятора. Китайская почта наконец доставила Solar charge controller, так что пора протестировать и его.

Результаты тестирования под катом.

Контроллер заряда (Solar charge controller)

Данное устройство является основным во всей системе — именно контроллер обеспечивает взаимодействие всех компонентов — солнечной панели, нагрузки и батареи (он нужен, только если мы хотим именно накапливать энергию в батарее, если отдавать энергию сразу в электросеть, нужен другой тип контроллера grid tie).

Контроллеров на небольшие токи (10-20А) на рынке довольно-таки много, но т. к. в нашем случае используется литиевая батарея вместо свинцовой, то нужно выбирать контроллер с настраиваемыми (adjustable) параметрами. Был куплен контроллер, как на фото, цена вопроса от 13$ на eBay до 20-30$ в зависимости от жадности местных продавцов. Контроллер гордо называется «Intelligent PWM Solar Panel Charge Controller», хотя по сути вся его «интеллектуальность» заключается в возможности задания порогов заряда и разряда, и конструктивно он не сильно отличается от обычного DC-DC конвертора.

Подключение контроллера весьма просто, у него всего 3 разъема — для солнечной панели, нагрузки и аккумулятора соответственно. В качестве нагрузки в моем случае была подключена светодиодная лента на 12В, аккумулятор все тот же тестовый с Hobbyking. Также на контроллере есть 2 USB-разъема, от которых можно заряжать различные устройства.

Все вместе выглядело так:

Перед тем как использовать контроллер, его надо настроить. Контроллеры этой модели продаются в разных модификациях для разных типов батарей, отличия скорее всего лишь в предустановленных параметрах. Для моей литиевой батареи c тремя ячейками (3S1P) я установил следующие значения:

Как можно видеть, напряжение отключения заряда (PV OFF) установлено на 12.5В (исходя из 4.2В на ячейку можно было поставить 12.6, но небольшой недозаряд положительно сказывается на количестве циклов батареи). Следующие 2 параметра — отключение нагрузки, в моем случае настроено на 10В, и повторное включение заряда на 10.5В. Минимальное значение можно было поставить и меньше, до 9.6В, небольшой запас был оставлен для работы самого контроллера, который питается от той же батареи.

Тестирование

С разрядом проблем ожидаемо не было. Заряда батареи хватило чтобы зарядить планшет, также горела светодиодная лента, и при пороговом напряжении в 10В, лента погасла — контроллер отключил нагрузку, чтобы не разряжать батарею ниже заданного порога.

А вот с зарядом все пошло не совсем так. Вначале все было хорошо, и максимальная мощность по ваттметру составила около 50Вт, что вполне неплохо. Но ближе к концу заряда подключенная в качестве нагрузки лента стала сильно мерцать. Причина ясна и без осциллографа — две BMS не очень дружат между собой. Как только напряжение на одной из ячеек достигает порога, BMS отключает батарею, из-за чего отключается и нагрузка и контроллер, затем процесс повторяется. Да и учитывая что пороговые напряжения уже заданы в контроллере, вторая плата защиты по сути и не нужна.

Пришлось вернуться к плану «Б» — поставить на батарею только плату балансировки, оставив контроллеру управление зарядом. Плата 3S balance board выглядит так:

Бонус этого балансира еще и в том, что он в 2 раза дешевле.

Конструкция получилась даже проще и красивее — балансир занял свое «законное» место на балансировочном разъеме батареи, к контроллеру батарея подключена через силовой разъем.
Все вместе выглядит примерно так:

Больше никаких неожиданностей не было. Когда напряжение на батарее поднялось до 12.5В, потребляемая от панелей мощность упала практически до нуля а напряжение увеличилось до максимума «холостого хода» (22В), т. е. заряд больше не идет.

Напряжение на 3х ячейках батареи в конце заряда составило 4.16В, 4.16В и 4.16В, что дает в сумме 12.48В, к контролю заряда, как и к балансиру претензий нет.

Заключение

Система работает, почти как и ожидалось. Днем электроэнергия может накапливаться, вечером ее можно использовать. В финальной версии батарея будет заменена на блок из элементов 18650, которые уже описывались в предыдущей части. Емкость батареи можно увеличить до 20Ач, больше для балконной системы уже избыточно. Если же приобрести другой балансир, можно использовать и LiFePo4-аккумуляторы, достаточно установить нужные пороги напряжений в контроллере. Однако в моем случае, смысла в этом скорее всего нет — стоимость LiFePo4 на 10-20Ач составляет 80-100$, что уже сопоставимо со стоимостью Grid Tie контроллера, который я собираюсь протестировать в дальнейшем.

Продолжение в следующей части.

Еще исключительно для тестов (понятно что экономического смысла в этом нет) была заказана батарея ионисторов на 12В, благо цены падают и сейчас они относительно дешевые. Будет интересно проверить, на сколько хватит их заряда. Stay tuned.

Примечание: показанная на фото батарея от Hobbyking была поставлена исключительно для теста. Эти батареи не тестировались для постоянного использования в подобных системах, также их не рекомендуется оставлять без присмотра.

Более-менее окончательная версия батареи выглядит вот так:

Это 12 ячеек 18650, соединенных в группы параллельно по 4. Примерная емкость батареи около 12ач, этого хватает для зарядки разных гаджетов и для вечернего освещения комнаты светодиодной лентой. В батарее используются элементы Panasonic, те же что и в автомобилях Tesla S, надежность данных ячеек можно считать вполне хорошей.

Для желающих посмотреть видео-версию, ролик выложен в youtube.

Контроллер заряда солнечной батареи: схема, принцип работы

Содержание

  • 1 Контроллеры для солнечных батарей
  • 2 Схема работы контроллера
  • 3 Применяемые на практике виды
  • 4 Структурные схемы контроллеров
  • 5 Какие параметры контроллера необходимо учитывать
  • 6 Способы подключения контроллеров
  • 7 Порядок подключения приборов MPPT
  • 8 Порядок подключения контроллеров PWM
  • 9 Стоимость

Чтобы выбрать необходимый контроллер, необходимо определиться, какие солнечные панели установлены или планируется установить. Далее необходимо рассчитать их мощность, определить, на какое рабочее напряжение они рассчитаны, уточнить прочие параметры формируемой системы.

Контроллеры для солнечных батарей

Электронный модуль, называемый контроллером для солнечной батареи, предназначен выполнять целый ряд контрольных функций в процессе заряда/разряда аккумулятора солнечной батареи.

Когда на поверхность солнечной панели, установленной, к примеру, на крыше дома, падает солнечный свет, фотоэлементами устройства этот свет преобразуется в электрический ток.

Полученная энергия, по сути, могла бы подаваться непосредственно на аккумулятор-накопитель. Однако процесс зарядки/разрядки АКБ имеет свои тонкости (определённые уровни токов и напряжений). Если пренебречь этими тонкостями, АКБ за короткий срок эксплуатации попросту выйдет из строя.

Чтобы не иметь таких грустных последствий, предназначен модуль, именуемый контроллером заряда для солнечной батареи.

Помимо контроля уровня заряда аккумулятора, модуль также отслеживает потребление энергии. В зависимости от степени разряда, схемой контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи регулируется и устанавливается уровень тока, необходимый для начального и последующего заряда.

В зависимости от мощности контроллера заряда аккумуляторных батарей солнечной энергетической установки, конструкции этих устройств могут иметь самую разную конфигурацию

В общем, если говорить простым языком, модуль обеспечивает беззаботную «жизнь» для АКБ, что периодически накапливает и отдаёт энергию устройствам-потребителям.

Схема работы контроллера

Разбираться в принципиальных схемах приборов могут не все пользователи. Но это и не обязательно, вполне достаточно понять принцип их работы на уровне блоков или узлов прибора. Рассмотрим структурные схемы двух разновидностей контроллеров:

Применяемые на практике виды

На промышленном уровне налажен и осуществляется выпуск двух видов электронных устройств, исполнение которых подходит для установки в схему солнечной энергетической системы:

  • Устройства серии PWM.
  • Устройства серии MPPT.

Первый вид контроллера для солнечной батареи можно назвать «старичком». Такие схемы разрабатывались и внедрялись в эксплуатацию ещё на заре становления солнечной и  ветряной энергетики.

Принцип работы схемы PWM контроллера основан на алгоритмах широтно-импульсной модуляции. Функциональность таких аппаратов несколько уступает более совершенным устройствам серии MPPT, но в целом работают они тоже вполне эффективно.

PWM контроллер

Одна из популярных в обществе моделей контроллера заряда АКБ солнечной станции, несмотря на то, что схема устройства выполнена по технологии PWM, которую считают устаревшей

Конструкции, где применяется технология Maximum Power Point Tracking (отслеживание максимальной границы мощности), отличаются современным подходом к схемотехническим решениям, обеспечивают большую функциональность.

Но если сравнивать оба вида контроллера и, тем более, с уклоном в сторону бытовой сферы, MPPT устройства выглядят не в том радужном свете, в котором их традиционно рекламируют.

Контроллер типа MPPT:

  • имеет более высокую стоимость;
  • обладает сложным алгоритмом настройки;
  • даёт выигрыш по мощности только на панелях значительной площади.

Этот вид оборудования больше подходит для систем глобальной солнечной энергетики.

Контроллер типа MPPT

Контроллер, предназначенный под эксплуатацию в составе конструкции солнечной энергетической установки. Является представителем класса аппаратов MPPT – более совершенных и эффективных

Под нужды обычного пользователя из бытовой среды, имеющего, как правило, панели малой площади, выгоднее купить и с тем же эффектом эксплуатировать ШИМ-контроллер (PWM).

Структурные схемы контроллеров

Принципиальные схемы контроллеров PWM и MPPT для рассмотрения их обывательским взглядом – это слишком сложный момент, сопряжённый с тонким пониманием электроники. Поэтому логично рассмотреть лишь структурные схемы. Такой подход понятен широкому кругу лиц.

PWM

Напряжение от солнечной панели по двум проводникам (плюсовой и минусовой) приходит на стабилизирующий элемент и  разделительную резистивную цепочку. За счёт этого куска схемы получают выравнивание потенциалов входного напряжения и в какой-то степени организуют защиту входа контроллера от превышения границы напряжения входа.

Здесь следует подчеркнуть: каждая отдельно взятая модель аппарата имеет конкретную границу по напряжению входа (указано в документации).

Так примерно выглядит структурная схема устройств, выполненных на базе PWM технологий. Для эксплуатации в составе небольших бытовых станций такой схемный подход обеспечивает вполне достаточную эффективность

Далее напряжение и ток ограничиваются до необходимой величины силовыми транзисторами. Эти компоненты схемы, в свою очередь, управляются чипом контроллера через микросхему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливается нормальное значение напряжения и тока для аккумулятора.

Также в схеме присутствует датчик температуры и драйвер, управляющий силовым транзистором, которым регулируется мощность нагрузки (защита от глубокой разрядки АКБ). Датчиком температуры контролируется состояние нагрева важных элементов контроллера PWM.

Обычно уровень температуры внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. Если температура выходит за границы установленной в настройках, прибор отключает все линии активного питания.

MPPT

Сложность схемы в данном случае обусловлена её дополнением целым рядом элементов, которые выстраивают необходимый алгоритм контроля более тщательно, исходя из условий работы.

Уровни напряжения и тока отслеживаются и сравниваются схемами компараторов, а по результатам сравнения определяется максимум мощности по выходу.

Схемное решение в структурном виде для контроллеров заряда, основанных на технологиях MPPT. Здесь уже отмечается более сложный алгоритм контроля и управления периферийными устройствами

Главное отличие этого вида контроллеров от приборов PWM в том, что они способны подстраивать энергетический солнечный модуль на максимум мощности независимо от погодных условий.

Схемой таких устройств реализуются несколько методов контроля:

  • возмущения и наблюдения;
  • возрастающей проводимости;
  • токовой развёртки;
  • постоянного напряжения.

А в конечном отрезке общего действия применяется ещё алгоритм сравнения всех этих методов.

Какие параметры контроллера необходимо учитывать

Чтобы определить критерии при выборе контроллера, необходимо сформулировать функции, которые он выполняет, к ним можно отнести следующие:

  • Обеспечение заряда аккумуляторной батареи;
  • Отключение аккумуляторной батареи при полном заряде в автоматическом режиме;
  • Отключение нагрузок при минимальном заряде в автоматическом режиме;
  • Подключение нагрузок при восстановлении заряда;
  • Подключение фотоэлементов при заряде аккумуляторной батареи в автоматическом режиме.

Определившись с функциями, за выполнение которых отвечает контроллер, можно сформулировать параметры, которые обязательно учитывают при выборе устройства.

Основных параметров два, это:

  1. Напряжение, которое фиксируют на входе. Максимально допустимое напряжение может на 15 — 20% бытьвыше, чем на «холостом ходу» солнечной панели.
  2. Показатели номинального тока. Для ШИМ (PWM) контроллера этот количественный показатель должен быть выше на 10% показателя тока при коротком замыкании в работе солнечной панели. MPPT-контроллер выбирают по мощности, которая должна быть выше величины произведения выходного тока регулятора и напряжения всей системы, плюс 20% от полученного значения, для создания запаса мощности в периоды активного солнца.

Современные модели контроллеров оснащены разнообразными защитными механизмами и возможностью работы в разных режимах. Наличие подобных элементов в конструкции того или иного прибора не влияет на основные параметры при его выборе, но дополнительно стимулирует приобретение той или иной модели.

К таким элементам защиты можно отнести:

  • Защита от подключения неправильной полярностью;
  • Защита на входе от случаев короткого замыкания;
  • Защита во время нагрузок от короткого замыкания;
  • Защита от перегревов;
  • Защита на входе от высоких нагрузок напряжения;
  • Защита от ударов молний;
  • Схемы предотвращения ночного разряжения аккумуляторных батарей;
  • Электронные предохранители.

Способы подключения контроллеров

Рассматривая тему подключений, сразу нужно отметить: для установки каждого отдельно взятого аппарата характерной чертой является работа с конкретной серией солнечных панелей.

Так, например, если используется контроллер, рассчитанный на максимум  входного напряжения 100 вольт, серия солнечных панелей должна выдавать на выходе напряжение не больше этого значения.

Любая солнечная энергетическая установка действует по правилу баланса выходного и входного напряжений первой ступени. Верхняя граница напряжения контроллера должна соответствовать верхней границе напряжения панели

Прежде чем подключать аппарат, необходимо определиться с местом его физической установки. Согласно правилам, местом установки следует выбирать сухие, хорошо проветриваемые помещения. Исключается присутствие рядом с устройством легковоспламеняющихся материалов.

Недопустимо наличие в непосредственной близости от прибора источников вибраций, тепла и влажности. Место установки необходимо защитить от попадания атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Порядок подключения приборов MPPT

Общие требования по физической инсталляции для этого вида аппаратов не отличаются от предыдущих систем. Но технологическая установка зачастую несколько иная, так как контроллеры MPPT зачастую рассматриваются аппаратами более мощными.

Соединительный кабель

Для контроллеров, рассчитанных под высокие уровни мощностей, на соединениях силовых цепей рекомендуется применять кабели больших сечений, оснащённые металлическими концевиками

Например, для мощных систем эти требования дополняются тем, что производители рекомендуют брать кабель для линий силовых подключений, рассчитанный на плотность тока не менее чем 4 А/мм2. То есть, например, для контроллера на ток 60 А нужен кабель для подключения к АКБ сечением не меньше 20 мм2.

Соединительные кабели обязательно оснащаются медными наконечниками, плотно обжатыми специальным инструментом. Отрицательные клеммы солнечной панели и аккумулятора необходимо оснастить переходниками с предохранителями и выключателями.

Такой подход исключает энергетические потери и обеспечивает безопасную эксплуатацию установки.

Структурная схема подключения мощного контроллера MPPT: 1 – солнечная панель; 2 – контроллер MPPT; 3 – клеммник; 4,5 – предохранители плавкие; 6 – выключатель питания контроллера; 7,8 – земляная шина

Перед подключением солнечных панелей к прибору следует убедиться, что напряжение на клеммах соответствует или меньше напряжения, которое допустимо подавать на вход контроллера.

Подключение периферии к аппарату MTTP:

  1. Выключатели панели и аккумулятора перевести в положение «отключено».
  2. Извлечь защитные предохранители на панели и аккумуляторе.
  3. Соединить кабелем клеммы аккумулятора с клеммами контроллера для АКБ.
  4. Подключить кабелем выводы солнечной панели с клеммами контроллера, обозначенными соответствующим знаком.
  5. Соединить кабелем клемму заземления с шиной «земли».
  6. Установить температурный датчик на контроллере согласно инструкции.

После этих действий необходимо вставить на место ранее извлечённый предохранитель АКБ и перевести выключатель в положение «включено». На экране контроллера появится сигнал обнаружения аккумулятора.

Далее, после непродолжительной паузы (1-2 мин), поставить на место ранее извлечённый предохранитель солнечной панели и перевести выключатель панели в положение «включено».

Экран прибора покажет значение напряжения солнечной панели. Этот момент свидетельствует об успешном запуске энергетической солнечной установки в работу.

Порядок подключения контроллеров PWM

Общим условием подключения, обязательным для всех контроллеров, является их соответствие используемым солнечным фотоэлементам. Если прибор должен работать с входным напряжением 100 вольт, то на выходе панели оно не должно превышать этого значения.

Перед подключением контрольной аппаратуры необходимо выбрать место установки. Помещение должно быть сухим, с хорошей вентиляцией, из него нужно заранее убрать все пожароопасные материалы, а также ликвидировать причины влажности, излишней теплоты и вибраций. Обеспечивается защита от прямого ультрафиолетового излучения и негативных воздействий окружающей среды.

При подключении в общую схему контроллеров PWM необходимо точное соблюдение последовательности операций, а все периферийные устройства соединяются через свои контактные клеммы:

  • Клеммы АКБ соединяются с клеммами прибора с соблюдением полярности.
  • В месте контакта с положительным проводником выполняется установка защитного предохранителя.
  • Далее подключаются солнечные панели так же с соблюдением полярности проводов и клемм.
  • Правильность подключений проверяется контрольной лампой на 12 или 24 В, подключенной к выводам нагрузки.

Порядок действий должен обязательно соблюдаться. Например, ни в коем случае нельзя подключать солнечные панели к контроллеру, не подключенному к аккумулятору. В этом случае напряжение не найдет выхода и прибор может сгореть. Инвертор не должен подключаться к контроллеру через клеммы нагрузки, а соединяться напрямую с клеммами АКБ.

Стоимость

Система электроснабжения от солнечных батарей собирается, прежде всего, для экономии средств, поэтому цена на отдельные детали – очень важный момент. Предлагаемые варианты прошли испытание временем и являются оптимальным по сочетанию цена/качество:

  • Solar controller 20a – стоимость 20,75$ — простое управление, яркий ЖК дисплей, понятный интерфейс. Отлично справляется с задачей по заряду АКБ. Технология ШИМ (PWM). Имеется возможность подключения через USB к компьютеру для настройки.
  • MPPT Tracer 2210RN Solar Charge Controller Regulator, цена 75$ – MTTP контроллер на 20А – качественный и надежный, сертифицированный, распознает день/ночь. Высокий КПД – 97%

Используемые источники:

sovet-ingenera.com, energo.house, electric-220. ru, alter220.ru, masterclub.online, electricadom.com

Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей

Статья посвящена выбору характеристик контроллера заряда аккумуляторов для солнечной электростанции

Вопрос – как выбрать контроллер заряда для солнечной электростанции является одним из главных при расчете солнечной системы. При всей кажущейся сложности этого вопроса, его можно существенно упростить. Это мы и попытаемся сделать в этой статье.

Итак:

Выбор контроллера заряда является четвертым этапом при расчете солнечной системы. После выбора требуемого инвертора (ссылка), расчета требуемой емкости аккумуляторов и определения требуемой суммарной мощности солнечных панелей можно приступить к выбору контроллера заряда.

 

О том какие контроллеры бывают и какой тип контроллера выбрать вы можете прочитать тут – Что такое контроллер заряда аккумуляторов и для чего он нужен

 

Поэтому останавливаться на этом мы не будем, а приведем способы расчета для двух типов контроллеров PWM (ШИМ) и MPPT.

 

Подбор PWM (ШИМ) контроллеры заряда АКБ

При подборе контроллера данного типа мы будем прежде всего опираться на 2 основных характеристики это допустимая сила тока (5А, 10А,  20А, 50А) и рабочее напряжение (12В, 24В, 48В).

 

Немного подробнее об этих характеристиках:

Допустимая сила тока определяет максимальный ток от солнечных панелей который будет выдерживать контроллер.

Рабочее напряжение – это режимы в которых контроллер может функционировать. В зависимости от схемы соединения солнечных панелей и аккумуляторов – мы можем выбрать режим работы – рабочее напряжение.

 

О том какие варианты соединения Аккумуляторов и Солнечных панелей  могут быть, а также как будут определяться рабочие токи и напряжения – вы можете прочитать тут – Варианты подключения Аккумуляторов

И тут – Как подключить Солнечные Панели (Схемы соединения)

 

Номинальная сила тока одной панели определяется как Номинальная Мощность делить на Номинальное Напряжение

Например:

для 100 ватной панели на 12 вольт мы получим 100/12=8. 33А  ― для одной такой панели контроллера заряда на 10А и 12В будет достаточно, но при этом надо убедиться, что банк аккумуляторов (если их несколько) собран на 12В.

Включая 2 таких панели последовательно мы получаем номинальное напряжение равное 12В*2=24В и в данном случае потребуется уже контроллер заряда который может работать в режиме 24В, при этом допустимая номинальная сила тока по прежнему остается 10А, поскольку при последовательном включении солнечных панелей,  номинальный ток будет равен току одной панели – 8.33А.

 

Если мы включим 2 солнечных панели параллельно, то напряжение останется равным 12 В но при этом ток будет суммироваться. В нашем случае 8.33А*2=16.66А а значит контроллера заряда 20А будет достаточно.

При выборе режима включения PWM контроллера очень важно, чтобы вся система была собрана на одно номинальное напряжение – т.е. если мы включаем аккумуляторы на 24В, то и панели и контроллер и инвертор должны быть включены на 24В.

 

Для того чтобы определить какое максимальное количество панелей можно включить в PWM контроллер при различных режимах включения нужно умножить ток на напряжение режима включения.

Для примера определим какие панели можно включить в контроллер 30А 12/24/48В:

Итак – при включении контроллера в режиме 12 В мы имеем максимальную мощность панелей равную 12В*30А=360Вт – это может быть одна панель на 360Вт с номинальным напряжением 12В, 2 панели по 180Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно, 4 панели по 90Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно и так далее

 

При включении контроллера в режиме 24В  ― имеем 24В*30А=720Вт – можно включить 6 панелей по 120Вт с номинальным напряжением 12В при этом соединив по 2 панели последовательно и затем 3 таких цепи параллельно, или другие различные варианты как в предыдущем режиме

 

Мы также можем включить этот контроллер в режиме 48В и тогда получим максимальную мощность панелей 48В*30А=1440Вт.

 

Другим важным ограничением при выборе PWM контроллера заряда считается Емкость банка аккумуляторов. Считается, что ток заряда аккумуляторов должен быть не менее 10% от значения емкости банка аккумуляторов, т. е. для аккумулятора на 100Ач нужен ток контроллера не менее 10А. При последовательном включении аккумуляторов номинальное напряжение остается неизменным, а вот емкость суммируется соответственно для двух 100Ач АКБ включенных последовательно, ток нужен уже 20А. Поэтому старайтесь выбирать режим работы контроллера так, чтобы ток заряда банка аккумуляторов не был больше номинального тока контроллера.

 

Подбор MPPT контроллера заряда АКБ

В случае выбора такого контроллера ситуация обстоит немного проще. Такие контроллеры преобразовывают любое напряжение панелей на входе в контроллер в требуемое номинальное для зарядки аккумуляторов.

 

У таких контроллеров важна еще одна характеристика – максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей и в данном случае она определяет количество панелей и схему включения.

 

Напряжение холостого хода любой панели указано в инструкции  к солнечной панели или на самой панели с обратной стороны называется  Uoc (U open circuit). Например для панели 150Вт (Моно) 12В  напряжение холостого хода составляет порядка 23В.

 

Что касается подбора контроллера по току – ситуация аналогичная PWM контроллерам.

 

Например в контроллер MPPT на 60А и 150В Напряжение холостого хода можно включить последовательно 6 моно панелей по 150 Вт с напряжением холостого хода 23В (23В* 6=138В меньше 150В). При этом включить параллельно эти же 6 панелей мы не сможем, поскольку для каждой панели номинальный ток будет равен 150Вт/12В=12,5А. А это значит что включив параллельно 4 таких панели мы получим ток уже 50А. Поэтому в данном случае очень важно определить схему включения панелей так, чтобы получить максимальную суммарную мощность.

При использовании данных панелей мы можем подключить до 24 таких панелей – по 6 панелей последовательно и далее 4 цепочки параллельно.

 

На этом все сложности выбора контроллеров заряда заканчиваются.

Есть более научные способы расчета требуемых характеристик контроллеров, но в целом результаты таких расчетов не будут существенно отличаться от предложенного нами способа. Если Вам интересны такие способы расчета ― следите за появлением новых статей ― мы будем стараться подробно разбирать все нюансы.

Контроллер заряда аккумулятора для солнечной батареи

Главная » Технологии

Благодаря тому, что человек научился преобразовывать солнечное излучение в электроэнергию, мы имеем возможность обеспечивать наши дома электричеством с помощью солнца без вреда для окружающей среды. Частный дом с множеством различных приборов и систем, которые потребляют электричество, требует сооружения целой солнечной электростанции. Она комплектуется с помощью таких приборов, как контроллер, инвертор, аккумуляторы и, конечно же, солнечные панели. Знакомимся с подробной информацией о том, для чего в этой системе нужен контроллер, с принципом его действия, а также с видами этого прибора, и узнаем, как выбрать контроллер заряда аккумуляторов для солнечной батареи.

Содержание

  1. Предназначение и принцип работы
  2. Виды приборов
  3. Устройства On/Off
  4. Контроллеры типа PWM
  5. MPPT контроллеры
  6. Устройства гибридного типа
  7. Самодельные приборы
  8. Способы подключения устройств
  9. PWM
  10. MPPT
  11. Критерии выбора контроллера

Предназначение и принцип работы

Контроллер − это электронный прибор, который, как следует из названия, контролирует уровни заряда и разряда аккумуляторов для солнечных батарей. Для лучшего представления о сущности этого устройства рассмотрим особенности работы тепловых панелей.

Солнечный свет попадает на поверхность батареи, где начинается процесс его преобразования в электрический ток при помощи фотоэлементов. От солнечных батарей ток постоянного значения поступает в аккумулятор. Инвертор меняет постоянный ток на переменный перед распределением последнего между потребителями электричества. Контроллер заряда солнечной батареи предотвращает полный разряд и перезаряд аккумуляторов.

Следить за уровнем заряда очень важно по нескольким причинам.

Во-первых, должны соблюдаться максимальные и минимальные значения заряда, которые бывают разными и зависят от типа аккумулятора. Это существенно продлит срок эксплуатации аккумуляторной батареи (АКБ), а в отдельных случаях позволит избежать ее поломки. Перезарядка некоторых видов АКБ может привести к выделению вредных веществ или даже ко взрыву устройства.

Во-вторых, многочисленные модели аккумуляторов работают с разными показателями напряжения. Контроллер солнечных батарей устанавливает необходимый уровень, с которым может работать конкретный прибор.

Помимо этого, аккумулятор отключает подачу тока от солнечной батареи к предельно заряженному накопителю, а максимально разряженное устройство отключает от потребителей электричества.

В общем, это устройство выполняет широкий спектр функций:

  1. Обеспечение многоступенчатого заряда аккумулятора.
  2. Отключение и подключение приборов в автоматическом режиме от источников энергии или от потребителей в зависимости от уровня заряда.

Таким образом, контроллер заряда отслеживает условия работы аккумуляторов, страхуя их от простоя, перезарядки и излишней нагрузки. Эти функции продлевают время эксплуатации приборов.

Виды приборов

Контроллеры для солнечных батарей представлены в нескольких видах:

  • Устройства On/Off.
  • PWM контроллеры.
  • MPPT контроллеры.
  • Устройства гибридного типа.
  • Самодельные контроллеры.

Познакомимся с каждым из этих видов. На сегодняшний день самыми популярными считаются PWM контроллер и контроллер MPPT.

Устройства On/Off

Такие контроллеры заряда аккумуляторов являются самыми простыми из всех моделей, которые представлены на современном рынке. Их функциональность весьма ограничена. Устройства этого типа отключают процесс зарядки аккумулятора при достижении максимального значения напряжения. Таким образом, предотвращается перегрев и перезарядка АКБ.

Важно подчеркнуть, что контроллер такого типа не сможет обеспечить 100% уровень заряда АКБ. Этот нюанс объясняется тем, что отключение происходит по достижении максимального значения тока. На момент обесточивания уровень заряда может находиться в пределах от 70 до 90%. Чтобы загрузить аккумуляторную батарею полностью, потребуется еще несколько часов. Неполная зарядка неблагоприятно сказывается на функционировании прибора и уменьшает срок его эксплуатации.

Контроллеры типа PWM

Контроллер уровня заряда PWM (Pulse-Width Modulation) по-другому называется ШИМ. ШИМ контроллер − устройство, принцип действия которого основан на широтно-импульсной модуляции тока. Прибор разработан с целью устранения проблемы неполной зарядки. 100% уровень достигается благодаря тому, что механизм при обнаружении максимального значения тока, понижает его продлевая таким образом зарядку аккумулятора.

Описанное устройство предотвращает перегрев аккумуляторной батареи, способствует повышению принятия заряда. В общем, хорошо сказывается на ее состоянии. Прибор этого типа считается весьма эффективным, но MPPT контроллер, если сравнивать его принцип действия с PWM, является более предпочтительным вариантом по ряду функциональных возможностей.

MPPT контроллеры

МРРТ контроллер (Maximum Power Point Tracking) − устройство, которое отслеживает максимальный предел мощности заряда. С помощью сложного алгоритма устройство этого типа следит за показаниями тока и напряжения системы энергоснабжения, определяя оптимальное соотношение параметров для обеспечения максимальной продуктивности всей солнечной электростанции.

Без преувеличения можно утверждать, что именно MPPT контроллер является наиболее усовершенствованной  и эффективной моделью по сравнению с другими. Для сравнения: MPPT контроллер повышает продуктивность системы энергообеспечения до 35% относительно PWM.

На сегодняшний день MPPT контроллер считается более подходящим для систем, в которых солнечные панели занимают значительные площади. Но высокая стоимость приборов данного типа вводит определенные ограничения при его использовании. Поэтому PWM модель является доступной для эксплуатации в системах энергоснабжения частных домов.

Устройства гибридного типа

Используются в случае энергоснабжения с помощью комбинирования источников энергии, например, ветра и солнца. В основу разработки гибридного прибора положен принцип работы МРРТ и PWM контроллеров. Единственное, чем он отличается от других моделей, − это вольтамперные параметры.

Главная цель моделей гибридного типа состоит в своеобразном выравнивании нагрузки на аккумуляторы. Эта проблема возникает в результате работы ветрогенераторов, которые производят ток непостоянной величины. При этом аккумуляторы работают в усиленном режиме, который значительно уменьшает срок эксплуатации.

Самодельные приборы

В некоторых случаях, при наличии соответствующего опыта и навыков, собирают контроллер аккумуляторов для солнечной панели самостоятельно. Но, скорее всего, такой прибор будет значительно уступать в плане функциональности и эффективности. Устройства подобного типа подходят только для очень маленькой системы энергообеспечения, которая работает с низкой мощностью.

Для изготовления контроллера заряда аккумуляторов вам понадобится его схема. Погрешность работы самодельного контроллера должна позволять фиксировать перепады измеряемых величин с точностью до одной десятой.

Способы подключения устройств

Контроллер для солнечных батарей может быть как встроенным в инвертор или блок питания, так и существовать самостоятельным прибором.

При выборе метода подключения всех компонентов системы следует учитывать соотношение значений. Например, напряжение от солнечных батарей не должно превышать максимальный показатель, с которым может работать контроллер. Перед подключением прибора в схему для него следует выбрать сухое место, придерживаясь при этом правил противопожарной безопасности. Ниже приводится описание способов подключения самых распространенных типов контроллеров: PWM и MPPT.

PWM

При подключении PWM контроллеров требуется соблюдать четко определенную последовательность:

  1. Провода аккумуляторной батареи соединить на клеммах контроллера заряда солнечных батарей.
  2. Включить защитный предохранитель возле провода с положительной полярностью.
  3. Подсоединить выходы солнечных батарей к контактам контроллера.
  4. Подключение лампы необходимого напряжения 12 вольт (стандартное обычное значение) к выводам нагрузки контроллера.

При этих действиях важно подключать приборы со строжайшим соблюдением маркировок клемм и полярности. Нарушение последовательности подключения приборов может привести к их поломке. Инвертор нельзя подключать к клеммам контроллера. Он должен присоединяться к клеммам аккумуляторной батареи.

MPPT

МРРТ контроллер, являясь устройством более мощным, технологически подключается немного по-другому. Хотя общие требования, касающиеся физической установки, соблюдаются в соответствии с вышеописанной схемой.

Кабели, с помощью которых МРРТ контроллер соединяется с другими приборами, оснащены медными обжимными наконечниками. Клеммы отрицательной полярности, соединяемые с контроллером, следует оборудовать переходниками с выключателями и предохранителями. Это позволит вам предотвратить потерю энергии, а также обеспечит безопасное использование системы. Важно проверить соответствие значения напряжения на солнечных батареях и эти же показатели у устройства.

Перед подключением приборов в систему необходимо перевести выключатели клемм в отключенное состояние и вынуть предохранители. Процесс происходит в несколько этапов:

  1. Соединить клеммы контроллера и аккумуляторной батареи.
  2. Соединить солнечные батареи с контроллером.
  3. Подключить заземление.
  4. Установить на контроллере датчик температуры.

Все это должно делаться в соответствии с маркировками клемм и соблюдением полярностей. После того как установка завершена, переводим выключатель в состояние «включено» и вставляем предохранители. Если установка выполнена правильно, на экране должны высветиться показатели заряда аккумулятора.

Критерии выбора контроллера

Контроллер процесса зарядки аккумуляторов для солнечных панелей является очень важным элементом системы энергоснабжения. Разнообразный ассортимент моделей может немного озадачить при выборе устройства.

Подобрать подходящую модель проще, если при покупке взять во внимание следующие критерии:

  1. Показатель входного напряжения. Данное значение выбранного прибора должно быть выше примерно на 20% показателей напряжения батарей, которые генерируют преобразователи солнечного света в ток.
  2. Значение общей мощности батарей. Оно не должно быть выше показателя тока на выходе.

Современные модели имеют ряд дополнительных функций, предназначенных для повышения безопасности при использовании регуляторов процесса зарядки. Устройства управления процессами зарядки-разрядки могут иметь защиту от воздействия погодных условий, излишней нагрузки, коротких замыканий, перегрева, а также от неправильного подключения (это касается несоблюдения полярности). Поэтому выбирать прибор следует не только в зависимости от описанных критериев, но и с учетом функций защиты, которые лучшим образом обеспечат безопасную эксплуатацию устройства.

 

 

Как вам статья?

Похожие статьи

Рейтинг

( Пока оценок нет )

альтернативные источники энергии солнечная батарея

Как работает контроллер заряда солнечной батареи? Что лучше PWM или MPPT? – Веб-сайт Solar

Эта страница может содержать партнерские ссылки, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей политикой раскрытия информации здесь.

Контроллер заряда солнечной батареи необходим для эффективной и безопасной зарядки аккумуляторов. Солнечная панель, подключенная к аккумулятору напрямую, может продолжать заряжаться до тех пор, пока не произойдет внутреннее повреждение.

Не слишком полезно разбираться в электронике внутри контроллера, но важно понимать, как и почему они соединены электрически, а также иметь некоторое представление о различных типах.

сообщите об этом объявлении

Контроллер заряда от солнечных батарей работает, регулируя напряжение и ток от солнечных панелей к аккумулятору. Он определяет и контролирует напряжение батареи, уменьшая ток, когда батарея полностью заряжена. Контроллер поддерживает плавающий заряд, чтобы батарея была готова к использованию.

Содержание страницы

    • Видео – Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?
  • Как подключить контроллер заряда солнечной батареи к аккумулятору 9
    • Типы контроллеров заряда и советы по подключению Контроллер заряда работает?
    • Как работает контроллер заряда солнечной батареи MPPT?
      • Изображение – график, показывающий кривую напряжения/тока MPPT, предоставлено Electricalacademia. com
      • Table — MPPT VS PWM -контроллер солнечного заряда сравнивал
    • . Зачем нужно подключение нагрузки на контроллере заряда?
  • Зачем мне контроллер заряда солнечной батареи?
  • Контроллер заряда какого размера для солнечной панели 200 Вт?
  • Зачем нужно подключение нагрузки к контроллеру заряда?
  • Контроллер заряда разряжает батарею?
  • Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?
  • Насколько эффективен контроллер заряда солнечной батареи?
  • Могу ли я использовать солнечную панель без контроллера заряда?

Видео – Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?

 

сообщите об этом объявлении

Как подключить контроллер заряда солнечной батареи к аккумулятору

Простая схема подключения контроллера заряда от солнечной батареи

Подключение контроллера заряда от солнечной батареи PWM

Напряжение на клеммах большинства аккумуляторов для автомобилей и судов составляет около 12 вольт.

Обычно используются две большие группы батарей: свинцово-кислотные в различных формах и литиевые. Разным типам аккумуляторов требуется различных зарядных характеристик — подробнее об этом позже.

Какой бы тип батареи у вас ни был, основные соединения такие же. Солнечные панели подключаются к положительным и отрицательным клеммам контроллера, выход подключается к клеммам батареи, а нагрузка может быть подключена или не подключена параллельно батарее (см. выше). иметь дополнительные USB-выходы и, возможно, отдельный набор клемм для выходной нагрузки постоянного тока . Однако, как правило, это небольшая емкость, например, для фонаря.

Как заряжать различные типы аккумуляторов

Четыре основных типа аккумуляторов, широко используемых

сообщить об этом объявлении приложениями были тяжелые свинцово-кислотные типа с электродами, погруженными в жидкую кислоту.

В эпоху электромобилей произошли огромные изменения в технологии накопления энергии – хранения плотности емкости теперь ключ.

Четыре типа батареи, показанные прежде всего, имеют особые характеристики зарядки:

Тип батареи


. глубокий цикл)

Свинцово-кислотный
(авто)

0149 (литий-полимерный)

 

К счастью для нас, современные солнечные контроллеры заряда имеют либо настройки переключателя, либо цифровое меню для настройки типа батареи.

Типы контроллеров заряда от солнечных батарей и советы по подключению

Солнечные зарядные устройства относительно сложны, но не все одинаковы. Два основных типа вызовов: ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). MPPT против ШИМ.

PWM — самый простой и дешевый тип , хотя модели с более высокой мощностью могут быть дорогими. Показанная модель принадлежит Victron, очень уважаемому производителю контроллеров заряда солнечных батарей.

Изображение – ШИМ-контроллер заряда от солнечной батареи Victron

Как работает ШИМ-контроллер заряда – показано зарядное устройство Victron

Как работает солнечный контроллер заряда с ШИМ?

Напряжение солнечной панели обычно выше, чем напряжение батареи , что хорошо, если батарея нуждается в длительной подзарядке, но не так хорошо, если она почти полностью заряжена.

ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи отслеживает напряжение батареи и решает, сколько тока он может безопасно подавать в нее.

Затем схема разбивает напряжение на импульсы одинакового напряжения. Если импульсы длинные, то среднее напряжение выше и ток заряда выше.

Чем короче импульсы, тем меньше напряжение и ток заряда.

ШИМ-контроллеры заряда аккумуляторов модулируют импульсы напряжения

Длинные импульсы в начале цикла зарядки , когда требуется больший зарядный ток для более быстрой зарядки, и , когда ближе к концу заряда.

Более подробное объяснение можно найти здесь.

Как работает контроллер заряда солнечной батареи MPPT?

Точка максимальной мощности солнечной панели — это напряжение, при котором они могут производить максимальную зарядную мощность для батарей.

Контроллер сравнивает напряжение батареи с напряжением солнечной панели и преобразует напряжение панели в значение, которое максимизирует ток в батарее.

Таким образом, возрастающее напряжение ограничивает зарядный ток до его наиболее эффективного значения в любой момент времени.

Изображение – график, показывающий кривую напряжения/тока MPPT. Предоставлено Electricalacademia.com

Принцип работы контроллера заряда MPPT на солнечных батареях

Контроллеры заряда на солнечных батареях MMPT дороже , но намного эффективнее более дешевых моделей PWM.

Они производят больше энергии от солнечных батарей в пасмурную погоду, например, или в зимний сезон. Это потому, что они извлекают максимально возможную мощность в сложившихся условиях.

Для большой домашней системы DIY с использованием солнечных панелей мощностью 400 Вт, где достаточно места для установки дополнительной панели или двух, возможно, не стоит доплачивать за контроллер MPPT.

Солнечные панели дешевеют с каждым годом, и за ними обязательно последуют другие инновации.

Если место для монтажа ограничено, например, при сборке каяка или каноэ на солнечной энергии своими руками (мое любимое занятие!)0005 На 20–30 % эффективнее ШИМ.

Table – MPPT vs PWM Solar Charge Controller Compared

Solar Panel Configeration

Input Voltage

PWM Power Transferred

MPPTPower Transferred

Коэффициент усиления MPPT, %

2 x 100 Параллельный

21 volts

2 x 100 Series

42 volts

Solar Charge Controller Ratings

Different brands of solar charge controller have a wide range of input напряжение, выходное напряжение и выходной ток.

Многие базовые модели могут работать с батареями с напряжением от 12 до 24 , но более дорогие часто имеют верхний предел диапазона 72 вольта.

Они необходимы для больших аккумуляторных батарей, необходимых для жизни вне сети . Входное напряжение PV (солнечная панель) также широко варьируется: от 24 вольт до 250 вольт .

Если установить меньшую систему на бюджет , у вас может возникнуть соблазн купить дешевый контроллер заряда от солнечной батареи с максимальным входным напряжением 24 вольта.

Это нормально, если вы соедините 2, 3 или более параллельно. Напряжение остается прежним , а ток производства увеличится.

Соединения с солнечными батареями могут изменить выходное напряжение на контроллер заряда солнечных батарей

Солнечные панели, соединенные последовательно Удвойте выходное напряжение

Однако в некоторых случаях имеет смысл соединить солнечные панели последовательно . В этом случае выходное напряжение солнечной панели будет около 42 вольт, то есть вдвое больше, чем у одной панели.

Как вы понимаете, модели с более высоким током также дороже. Очень важно правильно выбрать перед покупкой.

Технические характеристики Midnite Classic 250 MPPT Контроллер солнечной зарядки

Какой размер контроллера солнечной зарядки вам нужен?

Советы по контроллеру заряда от солнечных батарей

  • Всегда подключайте аккумуляторы перед солнечными панелями — это обеспечивает опорное напряжение
  • Держите контроллер заряда от солнечных батарей хорошо проветриваемым !
  • Купить контроллер заряда солнечной батареи с 50% большей емкостью чем вам нужно — все для расширения
  • Убедитесь, что это интеллектуальный тип, который определяет напряжение панели и батареи

Связанные вопросы

Зачем мне нужно подключение нагрузки к контроллеру заряда?

Строго не обязательно. Основная нагрузка должна быть подключена к клеммам аккумулятора так, чтобы зарядное устройство питало их обе. Вспомогательный постоянный ток выходные клеммы нагрузки предназначены для подключения, например, местного освещения или других небольших источников постоянного тока. нагрузки.

Зачем мне контроллер заряда солнечной батареи?

Для большинства применений вам нужен контроллер заряда солнечной батареи, чтобы ограничить напряжение и ток батареи, чтобы она не перезаряжалась. В некоторых случаях можно безопасно использовать маломощную солнечную панель, если ее максимальный выходной ток меньше нормального тока плавающего заряда батареи.

Контроллер заряда какого размера для солнечной панели 200 Вт?

Вам понадобится как минимум 15-амперный контроллер заряда солнечной батареи. Всегда лучше покупать большую емкость, чем вам нужно, чтобы вы могли расширить систему в будущем. Солнечная панель мощностью 200 Вт выдает от 10 до 12 ампер при ярком солнечном свете, в зависимости от угла наклона и инсоляции.

Зачем нужно подключение нагрузки на контроллере заряда?

Многие контроллеры заряда имеют отдельное подключение нагрузки, которое предусмотрено для удобства. Подключайте только маломощные устройства постоянного тока, потребляющие 1 или 2 ампера .

Основной нагрузкой конечно является заряжаемый аккумулятор. Инвертор переменного тока, при необходимости, подключается непосредственно к клеммам батареи , а также к любой основной нагрузке постоянного тока.

Контроллер заряда разряжает батарею?

Нет, контроллер заряда содержит блокирующие диоды, пропускающие ток только в одном направлении.

Как работает ШИМ-контроллер заряда солнечной батареи?

ШИМ расшифровывается как Широтно-импульсная модуляция , что в основном является описанием его работы.

Постоянный ток от солнечных батарей разбивается на импульсы при определенном напряжении. Зарядное устройство определяет напряжение подключенной к нему батареи и рассчитывает правильное зарядное напряжение для применения, которое определяет зарядный ток .

Промежутки между импульсами напряжения настраиваются электронным способом. Среднее напряжение зависит от времени между импульсами.

ШИМ-контроллеры заряда на самом деле растрачивают любое избыточное напряжение от солнечной панели и не очень эффективны.

Насколько эффективен контроллер заряда солнечной батареи?

Наиболее эффективным типом контроллера заряда солнечной батареи является MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) на 97%.

Солнечные панели обеспечивают максимальную мощность, когда сопротивление нагрузки соответствует внутреннему сопротивлению панели, называемому ее Характеристическое сопротивление.

Контроллер заряда солнечной батареи MPPT соответствует характеристике сопротивления панели до максимизирует доступную мощность. Затем он преобразует дополнительных напряжений в больший зарядный ток, поэтому батарея заряжается быстрее. Именно поэтому они более эффективны.

Могу ли я использовать солнечную панель без контроллера заряда?

Никогда не рекомендуется подключать солнечную панель к батарее без контроллера заряда солнечной батареи. Даже 10-ваттная солнечная панель может генерировать 0,7 А и перезарядите аккумулятор , если он оставлен подключенным.

Основы контроллера заряда солнечной батареи | Ветер и солнце Северной Аризоны

Купите наш выбор контроллеров заряда от солнечных батарей здесь .

Что такое солнечный контроллер заряда?

Контроллер заряда или регулятор заряда — это, по сути, регулятор напряжения и/или тока для предотвращения перезарядки аккумуляторов. Он регулирует напряжение и ток, поступающий от солнечных панелей к аккумулятору. Большинство «12-вольтовых» панелей выдают от 16 до 20 вольт, поэтому, если нет регулирования, батареи будут повреждены от перезарядки. Большинству аккумуляторов для полной зарядки требуется от 14 до 14,5 вольт.

Всегда ли нужен контроллер заряда?

Не всегда, но обычно. Как правило, нет необходимости в контроллере заряда с небольшим обслуживанием или в панелях непрерывной зарядки, таких как панели мощностью от 1 до 5 Вт. Грубое правило заключается в том, что если панель выдает около 2 Вт или меньше на каждые 50 ампер-часов батареи, то она вам не нужна.

Например, емкость стандартного залитого аккумулятора автомобиля для гольфа составляет около 210 ампер-часов. Таким образом, чтобы поддерживать последовательную пару из них (12 вольт) только для обслуживания или хранения, вам понадобится панель мощностью около 4,2 Вт. Популярные 5-ваттные панели достаточно близки и не нуждаются в контроллере. Если вы обслуживаете батареи глубокого цикла AGM, такие как Concorde Sun Xtender, вы можете использовать панель меньшего размера на 2–2 Вт.

Почему 12-вольтовые панели — это 17-вольтовые?

Возникает очевидный вопрос — «почему панели просто не делают на 12 вольт». Причина в том, что если вы это сделаете, панели будут обеспечивать питание только в прохладном месте, в идеальных условиях и на ярком солнце. Это не то, на что вы можете рассчитывать в большинстве мест. Панели должны обеспечивать некоторое дополнительное напряжение, чтобы, когда солнце находится низко в небе, или у вас сильная дымка, облачный покров или высокая температура*, вы все равно получали выходной сигнал от панели. Полностью заряженная «12-вольтовая» батарея имеет напряжение около 12,7 вольт в состоянии покоя (от 13,6 до 14,4 вольт при зарядке), поэтому панель должна выдавать как минимум столько же в наихудших условиях.

*Вопреки интуиции, солнечные панели лучше всего работают при более низких температурах. Грубо говоря, панель мощностью 100 Вт при комнатной температуре будет иметь мощность 83 Вт при температуре 110 градусов.

Подробная информация о контроллерах заряда MPPT.

Контроллер заряда регулирует выходное напряжение панели от 16 до 20 вольт до уровня, необходимого аккумулятору в данный момент. Это напряжение будет варьироваться примерно от 10,5 до 14,6 В, в зависимости от состояния заряда батареи, типа батареи, в каком режиме находится контроллер и температуры. (см. полную информацию о напряжениях батареи в нашем разделе батареи).

Использование высоковольтных (сетевых) панелей с батареями

Почти все фотоэлектрические панели мощностью более 140 Вт НЕ являются стандартными 12-вольтовыми панелями и не могут (или, по крайней мере, не должны) использоваться со стандартными контроллерами заряда. Напряжения на соединительных панелях сети сильно различаются, обычно от 21 до 60 вольт или около того. Некоторые из них представляют собой стандартные 24-вольтовые панели, но большинство — нет.

Что происходит при использовании стандартного контроллера

Стандартный (то есть все, кроме типов MPPT), часто будет работать с высоковольтными панелями, если не превышено максимальное входное напряжение контроллера заряда. Однако вы потеряете много энергии — от 20 до 60% от того, на что рассчитана ваша панель. Элементы управления зарядом принимают выходной сигнал панелей и подают ток на аккумулятор до тех пор, пока аккумулятор не будет полностью заряжен, обычно от 13,6 до 14,4 вольт. Панель может выдавать только определенное количество ампер, поэтому, хотя напряжение снижается, скажем, с 33 вольт до 13,6 вольт, ампер от панели не может превышать номинальные амперы, поэтому с панелью на 175 ватт, рассчитанной на 23 вольта / 7,6 ампер, вы получите только 7,6 ампер при 12 вольтах или около того в батарею. Закон Ома говорит нам, что ватты — это вольты на ампер, поэтому ваша 175-ваттная панель выдаст только около 90 ватт в батарею.

Использование контроллера MPPT с высоковольтными панелями

Единственный способ получить полную мощность от высоковольтных солнечных панелей — это использовать контроллер MPPT. См. ссылку выше для получения подробной информации об управлении зарядкой MPPT. Поскольку большинство элементов управления MPPT могут потреблять до 150 В постоянного тока (некоторые могут быть выше, до 600 В постоянного тока) на стороне входа солнечной панели, вы часто можете последовательно соединять две или более высоковольтных панелей, чтобы уменьшить потери в проводах или использовать провод меньшего сечения. . Например, с 175-ваттной панелью, упомянутой выше, 2 из них, соединенные последовательно, дадут вам 46 вольт при 7,6 ампер на контроллер MPPT, но контроллер преобразует это примерно до 29.ампер на 12 вольт.

Типы контроллеров зарядного устройства

Контроллеры зарядного устройства бывают всех форм, размеров, функций и ценовых диапазонов. Они варьируются от небольшого контроллера на 4,5 ампера (Sunguard) до программируемых контроллеров MPPT на 60–80 ампер с компьютерным интерфейсом. Часто, если требуются токи более 60 ампер, два или более устройства на 40–80 ампер подключаются параллельно. Наиболее распространенные элементы управления, используемые для всех аккумуляторных систем, находятся в диапазоне от 4 до 60 ампер, но некоторые из новых элементов управления MPPT, такие как Outback Power FlexMax, работают до 80 ампер.

Элементы управления зарядом бывают 3 основных типов (с некоторым перекрытием):

Простые 1- или 2-ступенчатые регуляторы , которые основаны на реле или шунтирующих транзисторах для управления напряжением в один или два этапа. По сути, они просто закорачивают или отключают солнечную панель при достижении определенного напряжения. Для всех практических целей это динозавры, но вы все еще видите несколько на старых системах — и некоторые из супер дешевых для продажи в Интернете. Единственная их реальная претензия на славу — это их надежность — у них так мало компонентов, что ломаться особо нечему.

3-ступенчатый и/или PWM , такие как Morningstar, Xantrex, Blue Sky, Steca и многие другие. Сейчас они в значительной степени являются отраслевым стандартом, но иногда вы все еще можете увидеть некоторые из старых типов шунтов / реле, например, в очень дешевых системах, предлагаемых дискаунтерами и массовыми маркетологами.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT), например, производства Midnite Solar, Xantrex, Outback Power, Morningstar и других. Это самые совершенные контроллеры по соответствующим ценам, но с эффективностью в 9В диапазоне от 4% до 98% они могут сэкономить значительные средства на более крупных системах, поскольку обеспечивают от 10 до 30% больше энергии для батареи. Для получения дополнительной информации см. нашу статью о MPPT.

Большинство контроллеров поставляются с каким-либо индикатором, будь то простой светодиод, серия светодиодов или цифровые счетчики. Многие более новые, такие как Outback Power, Midnite Classic, Morningstar MPPT и другие, теперь имеют встроенные компьютерные интерфейсы для мониторинга и управления. Самые простые обычно имеют только пару маленьких светодиодных ламп, которые показывают, что у вас есть питание и что вы получаете какой-то заряд. Большинство тех, у кого есть счетчики, будут показывать как напряжение, так и ток, поступающий от панелей, и напряжение батареи. Некоторые также показывают, какой ток потребляется от клемм НАГРУЗКИ.

Все контроллеры заряда, которые у нас есть на складе, являются 3-ступенчатыми типами ШИМ и блоками MPPT. (на самом деле «4-этапный» — это несколько рекламный хайп — раньше он назывался equalize, но кто-то решил, что 4-й этап лучше, чем 3-й). А теперь мы даже видим тот, который рекламируется как «5-ступенчатый». …

Что такое выравнивание?

Выравнивание в некоторой степени делает то, что следует из названия — оно пытается выровнять — или сделать все элементы в батарее или блоке батарей одинаково заряженными. По сути, это период перезарядки, обычно в диапазоне от 15 до 15,5 вольт. Если у вас есть некоторые ячейки в строке ниже, чем другие, это приведет их всех к полной емкости. В залитых батареях он также выполняет важную функцию взбалтывания жидкости в батареях, вызывая пузырьки газа. Конечно, в доме на колесах или на лодке это обычно мало что дает, если только вы не стояли на стоянке несколько месяцев, поскольку обычное движение приведет к тому же результату. Кроме того, в системах с небольшими панелями или батареями большого размера вы можете не получить достаточного тока, чтобы действительно создать много пузырей. Во многих автономных системах батареи также можно компенсировать генератором и зарядным устройством.

Что такое ШИМ?

Довольно много элементов управления зарядкой имеют режим «ШИМ». PWM расшифровывается как широтно-импульсная модуляция. ШИМ часто используется как один из методов подзарядки. Вместо постоянного выхода контроллера он посылает на аккумулятор серию коротких зарядных импульсов — очень быстрое включение-выключение. Контроллер постоянно проверяет состояние батареи, чтобы определить, как быстро будут отправляться импульсы и какой длины (ширины) будут импульсы. В полностью заряженном аккумуляторе без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и посылать короткий импульс на аккумулятор. При разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными, или контроллер может перейти в режим «полного включения». Контроллер проверяет состояние заряда батареи между импульсами и каждый раз настраивается.

Недостатком ШИМ является то, что он также может создавать помехи в радиоприемниках и телевизорах из-за генерируемых резких импульсов. Если у вас возникли проблемы с шумом от контроллера, см. эту страницу.

Что такое выход «Нагрузка» или «Отключение по низкому напряжению»?

Некоторые контроллеры также имеют выход «LOAD» или LVD, который можно использовать для небольших нагрузок, таких как небольшие бытовые приборы и осветительные приборы. Преимущество заключается в том, что клеммы нагрузки имеют разъединитель низкого напряжения, поэтому он отключает все, что подключено к клеммам нагрузки, и не дает слишком сильно разряжать аккумулятор. Выход LOAD часто используется для небольших некритических нагрузок, таких как освещение. Некоторые из них, такие как Schneider Electric C12, также можно использовать в качестве контроллера освещения, чтобы включать свет в темноте, но контроллер освещения Morningstar SLC обычно является лучшим выбором для этого. Не используйте выход НАГРУЗКА для запуска каких-либо инверторов, кроме очень маленьких. Инверторы могут иметь очень высокие импульсные токи и могут привести к выходу из строя контроллера.

В большинстве систем функция LVD не требуется — она может управлять только небольшими нагрузками. В зависимости от номинала контроллера это может быть от 6 до 60 ампер. Вы не можете запустить любой, кроме самого маленького инвертора, с выхода НАГРУЗКИ. На некоторых контроллерах, таких как серия Morningstar SS, выход нагрузки может использоваться для управления мощным реле для управления нагрузкой, запуска генератора и т. д. Выход НАГРУЗКА или LVD чаще всего используется в RV и удаленных системах, таких как камера, мониторинг и сайты мобильных телефонов, где нагрузка невелика и сайт не посещается.

Что такое терминалы «Sense» на моем контроллере?

Некоторые контроллеры заряда имеют пару «сенсорных» клемм. Клеммы Sense пропускают очень низкий ток, максимум около 1/10 миллиампер, поэтому падение напряжения отсутствует. Что он делает, так это «смотрит» на напряжение батареи и сравнивает его с тем, что выдает контроллер. Если есть падение напряжения между контроллером заряда и батареей, он немного повысит выходной сигнал контроллера для компенсации.

Они используются только при наличии длинного провода между контроллером и батареей. Эти провода не пропускают ток и могут быть довольно маленькими — от № 20 до № 16 AWG. Мы предпочитаем использовать № 16, потому что его нелегко случайно разрезать или раздавить. Они подключаются к клеммам SENSE на контроллере и к тем же клеммам, что и два зарядных провода на конце аккумулятора.

Что такое «Системный монитор батареи»?

Мониторы аккумуляторной системы, такие как Bogart Engineering TriMetric 2025A, не являются контроллерами. Вместо этого они контролируют вашу аккумуляторную систему и дают вам довольно хорошее представление о состоянии вашей батареи, а также о том, что вы используете и генерируете. Они отслеживают общее количество ампер-часов в батареях и вне их, а также состояние заряда батарей и другую информацию. Они могут быть очень полезны для средних и больших систем для точного отслеживания того, что ваша система делает с различными источниками зарядки. Они несколько избыточны для небольших систем, но являются своего рода забавной игрушкой, если вы хотите увидеть, что делает каждый усилитель :-). Новая модель TriMetric PentaMetric также имеет компьютерный интерфейс и многие другие функции.

Чтобы получить полный список всех наших контроллеров заряда, проверить цены или сделать заказ онлайн, посетите нашу страницу контроллера заряда в нашем интернет-магазине. Информацию о мониторах батарей, измерителях и шунтах см. на нашей странице «Измерители и мониторы».

Поделиться:

Опубликовано в Аккумуляторы и зарядка

Как работает контроллер заряда солнечной батареи?

Примечание. Хотя принципы практически одинаковы независимо от источника энергии (солнечные панели, ветер, гидроэнергия, топливо, генератор и т. д.), мы будем говорить здесь о солнечных электрических системах и будем использовать термины «контроллер заряда» и «контроллер солнечного заряда» взаимозаменяемы. Точно так же наш термин «батарея» представляет собой либо одну батарею, либо группу батарей.

Что такое солнечный контроллер заряда?

Неотъемлемая часть почти всех аккумуляторных систем возобновляемой энергии, контроллеры заряда служат в качестве регулятора тока и/или напряжения для защиты аккумуляторов от перезарядки. Их цель состоит в том, чтобы обеспечить правильное питание и безопасность ваших батарей глубокого цикла в течение длительного времени.

Солнечные контроллеры заряда необходимы для безопасной и эффективной зарядки солнечных батарей. Думайте о контроллере заряда как о строгом регуляторе между вашими солнечными панелями и солнечной батареей. Без контроллера заряда солнечные панели могут продолжать подавать питание на аккумулятор после полного заряда, что приводит к повреждению аккумулятора и возникновению потенциально опасной ситуации.

Вот почему контроллер заряда так важен: большинство 12-вольтовых солнечных панелей выдают от 16 до 20 вольт, поэтому аккумуляторы очень легко могут перезарядиться без какого-либо регулирования . Большинству 12-вольтовых солнечных батарей требуется 14-14,5 вольт для полной зарядки, поэтому вы можете видеть, как быстро может возникнуть проблема перезарядки.

Как работает контроллер заряда от солнечной батареи?

Хотя вам не обязательно разбираться в технических тонкостях контроллера заряда, полезно знать основы — независимо от того, делаете ли вы солнечную установку своими руками или поручаете работу профессионалам.

Основные функции контроллера очень просты. Контроллеры заряда блокируют обратный ток и предотвращают перезаряд батареи. Некоторые контроллеры также предотвращают переразряд батареи, защищают от электрической перегрузки и/или отображают состояние батареи и поток энергии. Ниже мы рассмотрим каждую функцию отдельно.

Современные контроллеры заряда солнечных батарей работают, обнаруживая и контролируя уровень напряжения батареи и точно регулируя поток тока от панелей к батарее. Зарядку аккумулятора лучше всего выполнять в три этапа: максимизация тока для максимально быстрой зарядки аккумулятора примерно до 80 % (этап «массовой зарядки»), затем уменьшение тока по мере приближения аккумулятора к полному заряду («абсорбция»). этап) и, наконец, поддержание «плавающего» или «струйного» заряда, чтобы батарея была полностью заряжена и готова к использованию. Для получения дополнительной информации о трехэтапной зарядке солнечных батарей посмотрите первое видео из нашей серии видеороликов «Как правильно заряжать батарею глубокого цикла».

Типы контроллеров заряда от солнечных батарей

Когда вы начнете искать контроллеры заряда от солнечных батарей для продажи в Интернете, вы быстро поймете, что существует множество различных вариантов. Вы можете найти широкий спектр брендов, размеров, ценовых категорий и функций на выбор, что дает вам преимущество наличия отличных вариантов, но это также может быть ошеломляющим.

Как правило, тремя основными типами контроллеров заряда являются 1- или 2-ступенчатые солнечные контроллеры заряда, 3-ступенчатые и/или ШИМ-контроллеры солнечного заряда и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT). Вы также найдете контроллеры заряда для электромобилей и тележек для гольфа. Наиболее часто используемые контроллеры заряда имеют зарядный ток от 4 до 60 ампер, но есть более новые контроллеры MPPT, которые могут достигать 80 ампер.

Простые 1- или 2-ступенчатые контроллеры

Эти контроллеры заряда используют шунтирующие транзисторы или реле для управления напряжением в одну или две ступени (отсюда и названия 1-ступенчатый или 2-ступенчатый контроллер). Это самые старые типы и чрезвычайно простые, а иногда и неэффективные компоненты. Однако их надежность и доступность по-прежнему привлекают некоторых людей.

3-ступенчатые и/или ШИМ-контроллеры

ШИМ-контроллеры заряда, производимые такими известными брендами, как Xantrex, Morningstar, Steca и Blue Sky, недороги и надежны. Их недостаток заключается в том, что их следует использовать только тогда, когда номинальное напряжение солнечных панелей соответствует напряжению батареи, и даже в этом случае они неэффективны в больших системах.

Контроллеры с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT)

Контроллеры заряда MPPT — это самые высококачественные и продвинутые доступные варианты, но они имеют соответствующую высокую цену. Производимые такими брендами, как Victron Energy, OutBack Power, MidNite Solar и другими, контроллеры MPPT обеспечивают впечатляющий уровень эффективности 94-98%, обеспечивая примерно на 10-30% больше энергии для солнечной батареи, чем другие типы. Если ваша солнечная система не маленькая (размером с кабину или меньше) и напряжение ее батареи не превышает 24 В, контроллер MPPT обычно стоит дополнительных первоначальных инвестиций. Поскольку с годами более крупные и продвинутые системы и аккумуляторные батареи на 48 В становятся все более распространенными, контроллеры заряда MPPT являются новым стандартом.

Почему важно иметь контроллер заряда от солнечной батареи

Блокировка обратного тока

Солнечные панели работают, пропуская ток через аккумулятор в одном направлении. Ночью панели могут пропускать ток в обратном направлении, вызывая небольшую разрядку аккумулятора. Потенциальные потери незначительны, но их легко предотвратить. Некоторые типы ветряных и гидрогенераторов также потребляют обратный ток при остановке (большинство из них не потребляет, за исключением случаев неисправности).

В большинстве контроллеров ток заряда проходит через полупроводник (транзистор), который действует как клапан для управления током. Он называется «полупроводником», потому что пропускает ток только в одном направлении. Он предотвращает обратный ток без каких-либо дополнительных усилий или затрат.

В некоторых старых контроллерах электромагнитная катушка открывает и закрывает механический переключатель (называемый реле — вы можете услышать, как он включается и выключается). Реле отключается ночью, чтобы блокировать обратный ток. Эти контроллеры иногда называют контроллерами обхода вызовов.

Если вы используете массив солнечных панелей только для непрерывной подзарядки аккумулятора (очень маленький массив по сравнению с размером аккумулятора), то вам может не понадобиться контроллер заряда. Это редкое приложение. Примером может служить крошечный модуль обслуживания, который предотвращает разрядку аккумулятора в припаркованном автомобиле, но не выдерживает значительных нагрузок. В этом случае вы можете установить простой диод, чтобы заблокировать обратный ток. Диод, используемый для этой цели, называется «блокирующим диодом».

Предотвращение перезарядки

Когда батарея полностью заряжена, она больше не может накапливать поступающую энергию. Если энергия продолжает подаваться с полной скоростью, напряжение батареи становится слишком высоким. Вода разделяется на водород и кислород и быстро выходит пузырями. (Похоже, что вода кипит, поэтому мы иногда ее так называем, хотя на самом деле она не горячая.) Существует чрезмерная потеря воды и вероятность того, что газы могут воспламениться и вызвать небольшой взрыв. Батарея также быстро разряжается и может перегреться. Чрезмерное напряжение также может вызвать нагрузку на ваши нагрузки (освещение, приборы и т. д.) или привести к отключению инвертора.

Предотвращение перезарядки — это просто вопрос уменьшения потока энергии к батарее, когда батарея достигает определенного напряжения. Когда напряжение падает из-за более низкой интенсивности солнца или увеличения потребления электроэнергии, контроллер снова разрешает максимально возможный заряд. Это называется «регулировка напряжения».

Это самая важная функция всех контроллеров заряда. Контроллер «смотрит» на напряжение и в ответ регулирует заряд аккумулятора. Некоторые контроллеры регулируют поток энергии к батарее, полностью включая или полностью отключая ток. Это называется «включение/выключение управления». Другие уменьшают ток постепенно. Это называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Оба метода хорошо работают, если они правильно настроены для вашего типа батареи.

ШИМ-контроллеры заряда солнечных батарей удерживают напряжение более постоянным. Если ШИМ-контроллер имеет двухступенчатую регулировку, он сначала будет удерживать напряжение на безопасном максимуме, чтобы аккумулятор полностью зарядился. Затем он снизит напряжение, чтобы поддерживать «финишный» или «струйный» заряд. Двухступенчатое регулирование важно для системы, в которой может наблюдаться избыточная энергия в течение многих дней или недель (или малое использование энергии). Он поддерживает полный заряд, но сводит к минимуму потерю воды и стресс.

Напряжения, при которых контроллер изменяет скорость заряда, называются заданными значениями. При определении идеальных уставок существует некоторый компромисс между быстрой зарядкой до захода солнца и умеренным перезарядом батареи.

Определение заданных значений зависит от предполагаемых моделей использования, типа батареи и, в некоторой степени, от опыта и философии проектировщика системы или оператора. Некоторые контроллеры имеют регулируемые уставки, а другие нет.

Зависимость контрольных точек от температуры

Идеальные контрольные точки напряжения для контроля заряда зависят от температуры батареи. Некоторые контроллеры имеют функцию, называемую «температурная компенсация». Когда контроллер определяет низкую температуру батареи, он повышает заданные значения. В противном случае, когда батарея холодная, она слишком быстро уменьшит заряд. Если ваши аккумуляторы подвергаются перепадам температуры более чем на 30° F (17° C), необходима компенсация.

Некоторые контроллеры имеют встроенный датчик температуры. Такой контроллер должен быть установлен в месте, где температура близка к температуре батарей. Лучшие контроллеры имеют удаленный датчик температуры на небольшом кабеле. Зонд должен быть присоединен непосредственно к батарее, чтобы сообщать контроллеру о его температуре.

Альтернативой автоматической температурной компенсации является ручная регулировка заданных значений (если возможно) в зависимости от времени года. Достаточно делать это только два раза в год, весной и осенью.

Контрольные уставки в зависимости от типа батареи

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от конструкции батареи. Вплоть до середины 2010-х годов в подавляющем большинстве систем возобновляемой энергетики использовались свинцово-кислотные батареи глубокого цикла затопленного или герметичного типа. Залитые батареи заполнены жидкостью. Это стандартные, экономичные батареи глубокого цикла.

В герметичных батареях между пластинами используются насыщенные прокладки. Их также называют «клапанно-регулируемыми», «абсорбирующими стекломатами» или просто «необслуживаемыми». Их нужно отрегулировать до немного более низкого напряжения, чем залитые батареи, иначе они высохнут и испортятся. Некоторые контроллеры имеют средства для выбора типа батареи. Никогда не используйте контроллер, который не предназначен для вашего типа батареи.

Типичные уставки для 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов при 77° F (25° C)

(Обычные, представлены здесь только для примера.)

Верхний предел (залитый аккумулятор): 14,4 В
Верхний предел (герметичный аккумулятор): 14,0 В
Возобновление полной зарядки: 13,0 В

Отключение при низком напряжении: 10,8 В
Повторное подключение: 12,5 В

Температурная компенсация для батареи 12 В:

-0,03 В на °C отклонение от стандарта 25°C

Что такое отключение при низком напряжении (LVD)?

Свинцово-кислотные батареи глубокого разряда, используемые в системах возобновляемой энергии, рассчитаны на разряд только примерно на 50-80%. Если они разряжаются на 100%, то сразу выходят из строя. Представьте себе кастрюлю с кипящей водой на кухонной плите. В тот момент, когда он высохнет, кастрюля перегревается. Если вы подождете, пока пар прекратится, будет уже слишком поздно!

Точно так же, если вы подождете, пока свет не станет тусклым, некоторое повреждение батареи уже произошло. Каждый раз, когда это происходит, емкость и срок службы батареи будут уменьшаться на небольшую величину. Если аккумулятор находится в таком переразряженном состоянии в течение нескольких дней или недель, он может быстро выйти из строя.

Единственный способ предотвратить чрезмерную разрядку, когда ничего не помогает, — отключить нагрузки (приборы, освещение и т. д.), а затем снова подключить их, только когда напряжение восстановится из-за существенной зарядки. Когда приближается переразряд, 12-вольтовая батарея падает ниже 11 вольт (24-вольтовая батарея падает ниже 22 вольт).

Цепь отключения при низком напряжении отключит нагрузку в этой заданной точке. Он снова подключит нагрузки только тогда, когда напряжение батареи существенно восстановится из-за накопления некоторого заряда. Типичная точка сброса LVD составляет 13 вольт (26 вольт в системе 24 В).

Все современные инверторы имеют встроенный LVD, даже дешевые карманные. Инвертор выключится, чтобы защитить себя и ваши нагрузки, а также вашу батарею. Обычно инвертор подключается непосредственно к батареям, а не через контроллер заряда, потому что потребляемый им ток может быть очень высоким, и потому что он не требует внешнего LVD.

Если у вас есть нагрузки постоянного тока, у вас должен быть LVD. Некоторые контроллеры заряда имеют встроенный контроллер. Вы также можете приобрести отдельное устройство LVD. В некоторых системах LVD есть «выключатель милосердия», который позволяет вам потреблять минимальное количество энергии, по крайней мере, достаточное для поиска свечей и спичек! Холодильники постоянного тока имеют встроенный LVD.

Если вы покупаете контроллер заряда со встроенным LVD, убедитесь, что его мощности достаточно для работы с нагрузками постоянного тока. Например, предположим, что вам нужен контроллер заряда, чтобы выдерживать ток заряда менее 10 ампер, но у вас есть напорный водяной насос постоянного тока, который потребляет 20 ампер (на короткое время) плюс осветительная нагрузка постоянного тока 6 ампер. Подойдет контроллер заряда с LVD на 30 ампер. Не покупайте контроллер заряда на 10 ампер, который имеет только 10 или 15 амперную нагрузку!

Будьте спокойны с защитой от перегрузки

Цепь перегружена, когда ток, протекающий в ней, выше безопасного уровня. Это может привести к перегреву и даже стать причиной возгорания. Перегрузка может быть вызвана неисправностью (короткое замыкание) в проводке или неисправным устройством (например, насосом для замерзшей воды). Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, обычно с кнопочным сбросом.

Встроенная защита от перегрузки может быть полезна, но в большинстве систем требуется дополнительная защита в виде предохранителей или автоматических выключателей. Если у вас есть цепь с размером провода, для которого безопасная пропускная способность (точность) меньше, чем предел перегрузки контроллера, вы должны защитить эту цепь с помощью предохранителя или прерывателя с соответствующим меньшим номинальным током. В любом случае следуйте требованиям производителя и Национальным электротехническим нормам и правилам в отношении любых требований к внешним предохранителям или автоматическим выключателям.

Почему важны дисплеи и счетчики

Контроллеры заряда имеют множество возможных дисплеев, от одного красного индикатора до цифровых дисплеев напряжения и тока. Эти показатели важны и полезны. Представьте, что вы едете по стране без приборной панели в машине! Система отображения может отображать поток энергии в систему и из системы, приблизительный уровень заряда вашей батареи и когда достигаются различные пределы.

Однако, если вам нужен полный и точный мониторинг, потратьте около 200 долларов на отдельное цифровое устройство, включающее счетчик ампер-часов. Он действует как электронный бухгалтер, чтобы отслеживать энергию, доступную в вашей батарее. Если у вас есть отдельный системный монитор, то наличие цифровых дисплеев в самом контроллере заряда не принципиально. Даже самая дешевая система должна включать вольтметр в качестве минимального индикатора функционирования и состояния системы.

Имейте все это с панелью питания

Если вы устанавливаете систему для питания современного дома, вам потребуются защитные отключения и межсоединения для работы с высоким током. Электрооборудование может быть громоздким, дорогим и трудоемким в установке. Чтобы сделать вещи экономичными и компактными, приобретите готовый силовой щит. Он может включать в себя контроллер заряда с LVD, инвертор и цифровой мониторинг в качестве опций. Это облегчает электрику подключение основных компонентов системы и соблюдение требований безопасности Национального электротехнического кодекса или местных органов власти.

Контроллеры заряда для ветряных и гидроэлектростанций

Контроллер заряда для ветроэлектрической или гидроэлектрической системы зарядки должен защищать аккумуляторы от перезарядки, как и контроллер PV. Тем не менее, генератор должен постоянно находиться под нагрузкой, чтобы предотвратить превышение скорости вращения турбины. Вместо отключения генератора от батареи (как у большинства фотоэлектрических контроллеров) он отводит избыточную энергию на специальную нагрузку, которая поглощает большую часть мощности от генератора. Такой нагрузкой обычно является нагревательный элемент, который «сжигает» избыточную энергию в виде тепла. Если вы можете использовать тепло с пользой, прекрасно!

Всегда ли требуется контроллер заряда от солнечной батареи?

В большинстве систем возобновляемой энергии на основе аккумуляторов да. Однако в контроллере заряда может не быть необходимости, если вы используете небольшую панель для технического обслуживания/подзарядки (например, панели мощностью 1–5 Вт). Общепризнано, что контроллеры заряда не являются обязательным компонентом, если ваша панель выдает не более 2 Вт на каждые 50 Ач (ампер-часов).

Работает ли мой солнечный контроллер заряда?

Как узнать, что контроллер неисправен? Следите за своим вольтметром, когда батареи достигают полного заряда. Достигает ли напряжение (но не превышает ли) соответствующие заданные значения для вашего типа батареи? Пользуйтесь ушами и глазами — батарейки сильно булькают? На верхней части батареи скапливается много влаги? Это признаки возможного перезаряда. Получаете ли вы ожидаемую емкость от своего аккумулятора? В противном случае может быть проблема с вашим контроллером, и это может привести к повреждению ваших батарей.

Заключение

Хороший контроллер заряда стоит недорого по отношению к общей стоимости системы питания. И это не очень загадочно. Контроль заряда батареи настолько важен, что большинство производителей высококачественных батарей (с гарантией на пять лет и более) указывают требования к регулированию напряжения, отключению при низком напряжении и температурной компенсации. Когда эти ограничения не соблюдаются, аккумуляторы обычно выходят из строя после менее чем одной четверти их нормального ожидаемого срока службы, независимо от их качества или стоимости.

Покупайте лучшие контроллеры заряда от солнечных батарей по самым низким ценам

Ваши уникальные потребности, бюджет и настройка могут помочь вам определить лучшие варианты контроллеров заряда для вашей системы — и что бы вы ни выбрали, вы можете рассчитывать на то, что найдете его по лучшей цене от альтЭ.

Наш выбор контроллеров заряда для солнечных батарей включает в себя все модели с самым высоким рейтингом от ведущих брендов, что избавляет вас от хлопот и времени, необходимого для проверки нескольких магазинов, чтобы сузить выбор. А с alE вы можете быть уверены, что получаете наилучшую возможную цену, не жертвуя подлинностью или качеством продукта.

Ознакомьтесь с нашим выбором контроллеров заряда от солнечных батарей уже сегодня!

все, что вам нужно знать

Поделиться

Поделиться

Поделиться

Поделиться

Контроллер солнечного заряда — это электронный компонент, который контролирует количество заряда, входящего и выходящего из аккумулятора, и регулирует оптимальную и наиболее эффективную работу аккумулятора. Аккумуляторы практически всегда устанавливаются с контроллером заряда. Контроллер помогает защитить аккумуляторы от всевозможных проблем, включая перезарядку , утечку тока обратно на солнечную панель в ночное время, предотвращение пониженного напряжения и помогает контролировать состояние аккумуляторов.

Как работают контроллеры заряда?

Солнечные электростанции для выработки электроэнергии, ветряные электростанции, приливные электростанции, топливные элементы и т. д. носят непостоянный характер, что означает, что эти источники энергии не производят электроэнергию постоянно и в любой момент суток. По этой причине им требуется аккумулятор для хранения электроэнергии. Батарея не выполняет никаких модификаций или преобразований электрического тока; он просто хранит его. Всякий раз, когда электричество недоступно, накопленный заряд внутри батареи используется для обеспечения питания нагрузок. Аккумуляторы почти всегда устанавливаются с контроллером заряда. Как следует из названия, контроллер заряда представляет собой электронный модуль, который контролирует количество заряда, входящего и выходящего из аккумулятора. Контроллеры заряда установлены на оптимальная и наиболее эффективная производительность батареи, а также для защиты батареи от чрезмерной и недостаточной зарядки.

Напряжение и (раз)зарядка аккумуляторов

Существует интересная связь между зарядкой/разрядкой аккумуляторов и их напряжением. Эта взаимосвязь графически показана на Рисунке 1 ниже. Когда батарея начинает разряжаться, ее выходное напряжение немного снижается. Это соотношение используется в работе контроллера заряда. Контроллеры заряда имеют встроенные датчики напряжения ( потенциометры ), которые измеряют выходное напряжение. В зависимости от выходного напряжения контроллер заряда определяет процент заряда батареи, используя аналогичную кривую ниже. Рис. 1: Типичная кривая разряда (напряжение в зависимости от % заряда) для 24-вольтовой свинцово-кислотной батареи Затем, в зависимости от запрограммированных параметров, контроллер заряда определяет порядок действий. Например: Кривая разрядки (напряжение в зависимости от % заряда) 24-вольтовая свинцово-кислотная батарея Контроллер заряда можно запрограммировать на отключение батареи при достижении 80% разрядки. Когда потенциометр определяет выходное напряжение около 22,8 В (см. кривую выше), он размыкает выключатель батареи, чтобы отключить ее от системы, тем самым защищая батарею. Можно запрограммировать большое количество параметров, каждый из которых должен выполнять свое действие в зависимости от требований пользователя.


Основные функции, выполняемые солнечными контроллерами заряда

Хотя основной функцией любого контроллера заряда является контроль количества заряда, входящего и выходящего из батареи, это не единственная его функция. Современные солнечные контроллеры заряда выполняют еще несколько полезных функций:

  1. Блокировка обратного тока

Эта функция обеспечивает однонаправленный поток тока от солнечной панели к аккумулятору и блокирует обратный поток в ночное время. Это помогает предотвратить ненужную разрядку батарей и увеличивает время безотказной работы батарей.

  1. Защита от пониженного напряжения

Пониженное напряжение возникает, когда аккумуляторы разряжены на 80%. Аккумулятор рекомендуется вынимать из цепи и подключать обратно только во время зарядки. Поскольку уровень заряда пропорционален уровню напряжения, контроллер заряда отключает аккумулятор при определенном уровне напряжения, предотвращая возникновение ситуации пониженного напряжения.

  1. Предотвращение перезарядки аккумуляторов

Перезаряд аккумуляторов может значительно сократить срок их службы, поэтому не рекомендуется. Контроллер заряда останавливает зарядку аккумуляторов, когда они достаточно заряжены.

  1. Конфигурация контрольных точек

С помощью контроллеров заряда можно редактировать и перепрограммировать различные точки уставки. Это помогает точно настроить циклы зарядки и разрядки аккумулятора, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу и более длительный срок службы.

  1. Дисплеи и счетчики

С помощью экрана дисплея контроллеров заряда можно контролировать различные параметры. Некоторые часто отслеживаемые параметры включают: уровень напряжения, процент заряда, ток, время разряда при полной нагрузке и т. д.

  1. Поиск и устранение неисправностей и история событий

Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную память для сохранения событий и аварийных сигналов с указанием даты и времени. Эта история событий и аварийных сигналов помогает быстро устранять неполадки.

Предустановки: четыре ключевых параметра

Ниже вы найдете четыре основных параметра, которые можно запрограммировать в любых контроллерах заряда. Это:

  1. Уставка регулирования

Это максимальная уставка напряжения . Любой контроллер заряда защитит батарею от достижения напряжения, превышающего это напряжение. В этот момент он прекратит дальнейшую зарядку аккумулятора.

  1. Уставка гистерезиса регулирования

Это разница между напряжением уставки регулирования и напряжением при повторном включении полного тока, также называемая размахом напряжения гистерезиса регулирования. Эта уставка должна быть как можно выше, чтобы предотвратить нарушения переключения и гармоники.

  1. Заданное значение отключения при низком напряжении

Это минимальное заданное значение напряжения. Ни один контроллер не позволит аккумулятору достичь напряжения ниже этого напряжения. В этот момент он отключит нагрузку, чтобы предотвратить разряд батареи.

  1. Заданное значение гистерезиса отключения при низком напряжении

Это разница между уставкой отключения при низком напряжении и напряжением, при котором нагрузка будет повторно подключена, также называемая диапазоном гистерезиса отключения при низком напряжении. Эта уставка должна быть как можно выше, чтобы предотвратить частые сбои подключенной нагрузки. Обратите внимание, что эти уставки должны быть рекомендованы производителем. Если вы правильно используете эти параметры, изменение этих уставок может привести к более эффективной работе ваших систем солнечной энергии.

Потратить деньги на качественный контроллер заряда — это хорошая инвестиция

Без сомнения, качественный контроллер заряда защитит и продлит срок службы батареи вашей солнечной системы, а также поможет в мониторинге и быстром устранении неполадок. При использовании правильного контроллера заряда срок службы вашего аккумулятора можно легко увеличить на несколько месяцев. Поскольку на контроллер заряда приходится лишь небольшая часть общей стоимости солнечной системы, настоятельно рекомендуется приобрести качественный контроллер заряда.

Что делает солнечный контроллер заряда? – EXPLORIST.life

Контроллер заряда от солнечных батарей – жизненно важный элемент электрической системы кемпера. Он устанавливается между солнечной батареей и аккумуляторной батареей (или шинами, чаще) и регулирует напряжение и силу тока солнечной батареи до уровня, подходящего для зарядки аккумуляторной батареи.

Короче говоря, контроллер заряда, по сути, представляет собой мощный регулятор напряжения.

Вот три вещи, которые мы знаем о зарядке батареи от солнечной батареи:

  • Напряжение и сила тока солнечной батареи могут быть изменены в зависимости от того, как она подключена.
  • Аккумуляторы необходимо заряжать при определенном напряжении.
  • Солнечные батареи вообще не выдают очень определенного напряжения. Они могут быть от 0 вольт ночью до 250 вольт и более в зависимости от используемых панелей и того, как массив подключен.

В: Итак, как нам зарядить блок батарей, который должен заряжаться при очень определенном напряжении, когда наша солнечная батарея выдает невероятно переменное напряжение, которое потенциально слишком велико для зарядки блока батарей?

A: Мы устанавливаем контроллер заряда, чтобы регулировать высокое и переменное напряжение от солнечной батареи до уровня, более подходящего для зарядки аккумуляторной батареи. И вот как это работает:

Что делает контроллер солнечной зарядки? – Видео

Зарядка аккумуляторной батареи на 12 В с помощью солнечной батареи на 80 В

Солнечная батарея с 4 панелями, работающими на 5 А, по 20 В каждая, с 4 панелями в каждой последовательной цепочке с 1 последовательной цепочкой, соединенной параллельно, приведет к солнечная батарея, работающая при 5 А, подаваемая при 80 В на контроллер заряда, с общей мощностью батареи 400 Вт (Ватт = Ампер x Вольт).

Затем контроллер заряда преобразует 80 В от солнечной батареи в 14,5 В, необходимые для зарядки 12 В аккумуляторной батареи. 400 Вт от солнечной батареи теперь доставляются в аккумуляторную батарею с напряжением 14,5 В и, следовательно, заряжают аккумуляторную батарею со скоростью 28 А (Ватт/Вольт=Ампер).

Зарядка аккумуляторной батареи на 12 В с помощью аккумуляторной батареи на 40 В

Солнечная батарея с 4 панелями, работающими на 5 А, по 20 В каждая, с 2 панелями в каждой последовательной цепочке с 2 последовательными цепочками, соединенными параллельно, приведет к созданию солнечной батареи. массив, работающий при 10 А, подаваемый при 40 В на контроллер заряда, при общей мощности массива 400 Вт (Ватт = Ампер x Вольт).

Затем контроллер заряда преобразует 40 В от солнечной батареи в 14,5 В, необходимые для зарядки 12 В аккумуляторной батареи. 400 Вт от солнечной батареи теперь доставляются в аккумуляторную батарею с напряжением 14,5 В и, следовательно, заряжают аккумуляторную батарею со скоростью 28 А (Ватт/Вольт=Ампер).

Воздействие группы батарей более высокого напряжения на контроллер заряда

Солнечная батарея с 12 панелями, работающими на 10 А, по 40 В каждая, с 4 панелями в каждой последовательной цепочке с 3 последовательными цепочками, соединенными параллельно, приведет к солнечная батарея, работающая при 30 А, подаваемая при 160 В на контроллер заряда, с общей мощностью батареи 4800 Вт (Ватт = Ампер x Вольт).

Затем контроллер заряда преобразует 160 В от солнечной батареи в 14,5 В, необходимые для зарядки 12 В аккумуляторной батареи. 4 800 Вт от солнечной батареи теперь доставляются в аккумуляторную батарею с напряжением 14,5 В и, следовательно, заряжают аккумуляторную батарею со скоростью 331 А (Ватт/Вольт=Ампер).

Теперь… Это действительно слишком много ампер для одного контроллера заряда. Итак… Мы могли бы либо использовать несколько контроллеров заряда, чтобы справиться с таким количеством ватт, поступающих от массива, ИЛИ мы могли бы исследовать, используя аккумуляторную батарею с более высоким напряжением.

Понимая, что мощность от солнечной батареи делится на напряжение зарядки блока батарей, чтобы получить ток зарядки блока батарей, мы можем видеть, что по мере увеличения напряжения блока батарей амперы, заряжающие блок батарей, будут уменьшаться по мере того, как ватт остаются прежними.

Это будет означать, что тот же массив, что и ранее, может заряжаться от одного контроллера заряда на 100 А, потому что повышенное напряжение аккумуляторной батареи уменьшило потребляемую силу тока, даже если зарядная мощность осталась прежней.

Солнечная батарея с 12 панелями, работающими на 10 А и подаваемыми по 40 В каждая, соединенными 4 панелями в каждой последовательной цепочке с 3 последовательными цепочками, соединенными параллельно, приведет к созданию солнечной батареи, работающей на 30 А, подаваемой на 160 В на контроллер заряда. для общей мощности массива 4800 Вт (Ватт = Ампер x Вольт).

Затем контроллер заряда преобразует 160 В от солнечной батареи в 58 В, необходимые для зарядки 48 В аккумуляторной батареи. 4 800 Вт от солнечной батареи теперь доставляются в аккумуляторную батарею при 58 В и, следовательно, заряжают аккумуляторную батарею со скоростью 83 А (Ватт / Вольт = Ампер).

Калькулятор работы контроллера заряда

Вот калькулятор, с которым вы можете поэкспериментировать и который покажет вам, как различные конфигурации массива и напряжение аккумуляторной батареи взаимодействуют друг с другом. (Этот калькулятор НЕ предназначен для точного определения размера контроллера заряда, так как он не учитывает максимальные напряжения, силу тока и температурную компенсацию.)

Панели в каждой последовательной цепочке

Серийно-параллельной цепочке

Номинальный блок батарей Напряжение

SOLAR ARRAY

Operating Voltage: V

Operating Amperage: A

Wattage: W

BATTERY BANK

Charging Voltage: V

Charging Amperage: A

Зарядная мощность: Вт

Солнечная батарея с панелями, работающими при токе A, доставляемом при V каждая, соединенная с панелями в каждой последовательной цепочке с последовательными цепочками, соединенными параллельно, приведет к получению солнечной батареи, работающей при доставке A при V к контроллеру заряда для общей мощности массива Вт (Ватт = Ампер x Вольт).

Контроллер заряда преобразует вольт от солнечной батареи в вольт, необходимый для зарядки батареи V. Вт от солнечной батареи теперь доставляется в аккумуляторную батарею в V и, следовательно, заряжает аккумуляторную батарею со скоростью A (Ватт / Вольт = Ампер).

 

Мощность солнечной батареи

Рабочий ток батареи

Рабочее напряжение батареи

Напряжение зарядки блока батарей

Сила тока зарядки блока батарей

Руководство покупателя по контроллерам заряда от солнечных батарей

Как следует из названия, контроллер заряда от солнечных батарей — это компонент системы солнечных батарей, который управляет зарядкой аккумуляторной батареи. Солнечные контроллеры заряда обеспечивают зарядку батарей с надлежащей скоростью и до надлежащего уровня. Без контроллера заряда батареи могут быть повреждены поступающим питанием, а также может происходить утечка энергии обратно на солнечные панели, когда солнце не светит.

У солнечных контроллеров заряда простая работа, но важно узнать о двух основных типах, о том, как они работают и как их сочетать с солнечными панелями и батареями. Вооружившись этими знаниями, вы станете на шаг ближе к созданию автономной солнечной системы!

Ключевые выводы

  • Солнечные контроллеры заряда позволяют безопасно заряжать и разряжать батареи, используя мощность солнечных батарей.
  • Контроллер заряда необходим каждый раз, когда аккумулятор будет подключен к выходу постоянного тока (DC) солнечных панелей; чаще всего в небольших автономных системах.
  • Существует два типа контроллеров заряда: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT).
    • ШИМ-контроллеры заряда
  • дешевле, но менее эффективны и лучше всего подходят для небольших автономных систем с несколькими солнечными панелями и батареями.
    • Контроллеры заряда
  • MPPT дороже и эффективнее и подходят для более крупных автономных систем, которые могут питать небольшой дом или хижину.
  • Лучшие автономные контроллеры заряда производятся такими брендами, как Victron, EPEVER и Renogy, но контроллеры заряда других производителей могут подойти, если вы знаете, что искать.

На этой странице

    … Показать еще

    Кому нужен контроллер заряда от солнечной батареи?

    Контроллер заряда необходим каждый раз, когда батарея будет подключена к выходу постоянного тока (DC) солнечных панелей. В большинстве случаев это означает небольшую автономную установку, такую ​​как солнечные батареи на автофургоне или в салоне. Если вы ищете информацию о том, как использовать солнечную энергию и батареи вне сети, вы находитесь в правильном месте!

    Существуют также контроллеры заряда, предназначенные для обеспечения резервного питания существующей солнечной системы, подключенной к сети, которая находится на крыше дома или предприятия. Это приложение требует высоковольтного контроллера заряда и обычно включает в себя перемонтаж системы для направления части солнечной энергии через контроллер заряда.

    Как работает контроллер заряда солнечной батареи?

    Честное предупреждение, прежде чем мы начнем: мы собираемся обсудить напряжение, силу тока и мощность. Если вам нужно освежить в памяти то, как эти вещи работают вместе, ознакомьтесь с нашей статьей о ваттах, киловаттах и ​​киловатт-часах.

    Контроллер заряда солнечной батареи подключается между солнечными панелями и батареями, чтобы обеспечить безопасное и эффективное поступление энергии от панелей в батарею. Аккумулятор питается от инвертора, который преобразует мощность постоянного тока в переменный для работы приборов (также известных как «нагрузки»).

    Как работает контроллер заряда в автономной солнечной системе.

    Четыре основные функции контроллера заряда от солнечных батарей:

    • Прием поступающей энергии от солнечных панелей
    • Контроль количества энергии, подаваемой на аккумулятор
    • Контролировать напряжение батареи для предотвращения перезарядки
    • Разрешить подачу энергии только от солнечных панелей к батареям

    По мере зарядки аккумулятора его напряжение увеличивается до определенного предела. Аккумулятор может быть поврежден, если дополнительная зарядка превышает этот предел. Следовательно, способность батареи обеспечивать или принимать энергию можно измерить ее напряжением. Например, типичная 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея AGM покажет напряжение 11,8 вольт при заряде на 10 % до 12,9 вольт.вольт при 100% заряде.

    Основная функция контроллера заряда солнечной батареи заключается в обеспечении того, чтобы количество энергии, подаваемой на батарею, было достаточным для ее зарядки, но не настолько, чтобы повышалось напряжение батареи выше безопасного уровня. Он делает это, считывая напряжение батареи и вычисляя, сколько дополнительной энергии требуется для полной зарядки батареи.

    Еще одной важной функцией контроллера заряда является предотвращение обратного тока в солнечные панели. Когда солнце не светит, солнечные батареи не производят никакого напряжения. Поскольку электричество течет от высокого напряжения к низкому, энергия батареи будет поступать на солнечные панели, если не будет ничего, что могло бы ее остановить. Это потенциально может привести к повреждению. Контроллер заряда имеет диод, который позволяет энергии течь в одном направлении, предотвращая подачу электричества обратно в панели.

    Как солнечная энергия попадает от панелей к батареям

    Как мы упоминали выше, энергия течет от высокого напряжения к низкому. Таким образом, чтобы добавить энергии в батарею, выходное напряжение солнечной панели всегда должно быть немного выше, чем напряжение батареи, которую она заряжает. К счастью, солнечные панели рассчитаны на то, чтобы выдавать большее напряжение, чем требуется батарее в любой момент времени.

    Вот пример: Допустим, у вас есть одна солнечная панель на 100 Вт и батарея на 12 В. Помните, что 12-вольтовая батарея на самом деле способна заряжаться примерно до 12,9 вольт. 12 вольт — это то, что называется его «номинальное напряжение», тогда как фактическое напряжение аккумулятора зависит от того, насколько он заряжен. Оно может упасть до 11,8 вольт при низком заряде и до 12,9 вольт при полном заряде.

    100-ваттная солнечная панель может выдать максимум 18 вольт, что слишком много для безопасного приема батареи. Если оставить его подключенным к аккумулятору слишком долго, это может привести к опасной ситуации, которая в конечном итоге приведет к повышению давления внутри аккумулятора и выбросу его сбоку в виде химического пара.

    Вам нужен контроллер заряда между солнечной панелью и батареей, чтобы ограничить напряжение, доступное для батареи. Но дело не только в напряжении — оно также должно выдерживать определенное количество тока (ампер), протекающего через него. Вот тут-то и появляется номинальная сила тока контроллера заряда.

    Номинальная сила тока контроллера заряда

    Количество ампер тока, которое может выдержать контроллер заряда, называется его «рейтингом». Превышение номинальной силы тока может привести к повреждению проводки внутри контроллера заряда. Давайте рассмотрим контроллер заряда, рассчитанный на ток 30 ампер. Одиночная солнечная панель мощностью 100 Вт, описанная выше, выдает 5,5 ампер тока при напряжении 18 вольт. Эта сила тока намного ниже максимальной силы контроллера заряда в 30 ампер, поэтому контроллер заряда может легко обрабатывать выходную мощность отдельной солнечной панели.

    На самом деле, он может работать с несколькими солнечными панелями, подключенными параллельно (что увеличивает выходной ток). Но есть важное правило, касающееся рейтингов контроллера заряда, которое следует учитывать: всегда убедитесь, что ваш контроллер заряда рассчитан на 25% больше ампер, чем должны выдавать ваши солнечные панели. Это связано с тем, что солнечные панели могут превысить свой номинальный выходной ток под особенно ярким солнцем, и вы не хотите поджаривать контроллер заряда в тех редких случаях, когда это происходит.

    Принимая во внимание это правило, 30-амперный контроллер заряда в нашем примере может принять номинальный выходной ток до 24 ампер. Вы можете подключить до четырех таких солнечных панелей на 5,5 ампер параллельно, чтобы создать солнечную батарею, способную выдавать 22 ампера, оставаясь ниже номинала контроллера заряда плюс 25% амортизации. Если вы думаете, что в будущем вы можете увеличить размер своей солнечной батареи, приобретите контроллер заряда, рассчитанный на 50% больше ампер, чем ваши непосредственные потребности.

    Согласование напряжений

    Еще одним фактором, который следует учитывать при выборе контроллера заряда, является напряжение аккумуляторной батареи, которую вы хотите зарядить. Последовательное соединение батарей увеличивает напряжение, которое они могут отдавать и принимать. Например, две 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно, будут работать при номинальном напряжении 24 вольта. На рынке есть контроллеры заряда, которые могут работать в паре с батареями на 12, 24, 36 и 48 вольт. Вы должны убедиться, что контроллер заряда, который вы покупаете, может соединиться с напряжением аккумуляторной батареи.

    Стадии зарядки аккумулятора

    Существует три этапа зарядки аккумулятора: объемный, абсорбционный и плавающий . Они соответствуют тому, насколько заряжен аккумулятор.

    • Bulk: Когда заряд аккумулятора низкий, контроллер заряда может безопасно передать ему много энергии, и аккумулятор очень быстро наполняется зарядом.
    • Поглощение: по мере того, как батарея приближается к полному заряду (около 90%), контроллер заряда снижает выходной ток, и батарея заряжается медленнее, пока не будет полностью заряжена.
    • Плавающая: когда батарея полностью заряжена, контроллер заряда немного снижает выходное напряжение, чтобы поддерживать полный заряд.

    Думайте об этом, как о наливании воды из кувшина в чашку с очень медленной утечкой: когда чашка пуста, вы начинаете наливать и быстро увеличиваете количество наливаемой воды, пока чашка не станет почти полной. Затем вы уменьшаете поток, пока чашка не наполнится. Чтобы чашка оставалась полной, несмотря на утечку, вы наливаете только струйку, чтобы она была доверху.

    Для свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда был разработан процесс наполнения/абсорбции/плавания. Некоторые новые литиевые батареи допускают более высокий ток до тех пор, пока они не будут полностью заполнены, а это означает, что контроллер заряда в паре с литиевой батареей может быть настроен на сокращение или устранение стадии поглощения.

    Типы контроллеров заряда

    Существует два основных способа управления потоком энергии к аккумулятору, и они соответствуют двум типам контроллеров заряда: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT).

    Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

    Широтно-импульсная модуляция — это самый простой и дешевый автоматический способ управления потоком энергии между солнечными панелями и батареей. На рынке есть ШИМ-контроллеры заряда по цене от 15 до 40 долларов.

    ШИМ-контроллер заряда гарантирует, что аккумулятор никогда не зарядится до напряжения, превышающего максимальное, путем включения и выключения потока энергии сотни раз в секунду (т. е. отправки «импульсов» мощности) для снижения среднего напряжения, поступающего от солнечных панелей. . Ширина импульсов уменьшает среднее выходное напряжение.

    Вот изображение, иллюстрирующее работу импульсов:

    Например, если контроллер заряда получает 18 вольт от солнечной панели, он может настроить импульсы так, чтобы они были включены 82 % времени и выключены 18 вольт. % времени. Это снизит среднее напряжение на 18%, примерно до 14,8 вольт, которое можно использовать для зарядки наполовину полной батареи AGM. Когда батарея приближается к полному заряду, ШИМ-контроллер еще больше укорачивает импульсы, примерно до 77% времени, или 13,8 вольт, чтобы предотвратить перезарядку батареи.

    К сожалению, избыточная энергия, вырабатываемая солнечными панелями, расходуется на снижение выходного напряжения. В нашем примере контроллер заряда в среднем будет иметь КПД около 80%. Это означает, что очень важно убедиться, что выходное напряжение солнечных панелей не слишком превышает напряжение вашей аккумуляторной батареи с ШИМ-контроллером заряда, чтобы свести к минимуму потери энергии. Если ваша солнечная батарея выдает гораздо более высокое напряжение, ШИМ-контроллер заряда урежет это напряжение до уровня, который может принять аккумулятор, а остальное потратит впустую.

    Что-то около 80% эффективности подходит для небольших автономных приложений, таких как несколько солнечных панелей, подключенных к паре аккумуляторов, особенно при низкой стоимости ШИМ-контроллера заряда. Для более крупных систем с гораздо более высокой выходной мощностью обычно предпочтительнее использовать другую технологию контроллера заряда, известную как отслеживание точки максимальной мощности или MPPT.

    Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)

    Контроллер заряда MPPT работает путем преобразования поступающей энергии от солнечных панелей в соответствии с теоретической максимальной выходной мощностью при правильном входном напряжении для батареи. Контроллер заряда делает это, вычисляя точку, в которой может протекать максимальный ток при напряжении, которое может принять батарея, а затем преобразуя выход солнечной панели в эту смесь напряжения и тока.

    Основными преимуществами контроллеров заряда MPPT являются большая эффективность и совместимость с солнечными батареями более высокого напряжения. Это означает, что вы можете заряжать аккумуляторную батарею на 12 В с помощью солнечной батареи большего размера, соединенной последовательно, пока вы остаетесь в пределах номинальной силы тока контроллера. Вы можете рассчитать этот предел, взяв общую мощность солнечной батареи и разделив ее на напряжение батареи, чтобы получить максимально возможную выходную мощность в амперах.

    Давайте использовать те же номера примеров, что и раньше. Солнечная панель выдает 100 ватт или около 5,5 ампер на 18 вольт. Контроллер заряда MPPT преобразует выходное напряжение в 14,8 вольт, но теряет около 5% мощности в процессе преобразования. Таким образом, выходной ток контроллера MPPT составляет около 6,4 ампер, что умножается на 14,8 вольт или 95 Вт.

    Теоретически, за час яркого солнца контроллер заряда MPPT передаст батареям 95 ампер-часов энергии, по сравнению с выходной энергией контроллера заряда PWM, равной примерно 80 ампер-часам. На практике все не так просто, как выяснил в этом видео специалист по солнечной энергии Уилл Проуз:

    Общие функции и настройки контроллера заряда

    тип батареи и напряжение аккумуляторной батареи, а также световые индикаторы, указывающие на фазу зарядки (насыщенная, абсорбционная и плавающая). Более продвинутые модели PWM и MPPT оснащены небольшим ЖК-дисплеем для программирования и отображения данных, портом датчика температуры для контроля температуры батареи и портом связи для подключения контроллера заряда к внешнему дисплею или компьютеру. Самые передовые контроллеры заряда предлагают подключение по Bluetooth и приложение для настройки параметров.

    На рынке доступно множество прекрасных контроллеров заряда. Поищите в любом источнике солнечной энергии или на онлайн-рынке, таком как Amazon, и вы обязательно найдете десятки результатов.

    Самые дешевые ШИМ-контроллеры заряда можно приобрести по цене около 15 долларов, и часто они представляют собой переименованные версии того же дизайна. В них отсутствуют многие функции, но они относительно надежны, несмотря на то, что они недорогие. Более дорогие контроллеры заряда PWM, изготовленные из материалов более высокого качества, можно приобрести менее чем за 50 долларов, в то время как полнофункциональные контроллеры заряда MPPT стоят от 100 до 200 долларов.

    Ниже приведены несколько рекомендуемых нами контроллеров заряда по разным ценам для автономной установки среднего размера.

    Renogy Wanderer 30A 12V PWM

    Контроллер заряда Renogy Wanderer 30A PWM — хороший выбор для небольшой автономной установки. Он может выдерживать ток до 30 А при напряжении 12 В, поэтому он не предназначен для большой системы.

    У него нет экрана, но он работает с тремя основными типами свинцово-кислотных аккумуляторов, а также с литиевыми. Он имеет порт разъема для дополнительного датчика температуры и порт RS232, который можно использовать для программирования контроллера заряда или даже для добавления модуля Bluetooth Renogy BT-1 для подключения к приложению Renogy на вашем смартфоне.

    Странник можно приобрести примерно за 40 долларов на Amazon или Renogy напрямую.

    EPEVER Tracer BN 30A 12V/24V MPPT

    Контроллер заряда EPEVER Tracer BN MPPT 30A не самый дешевый контроллер заряда MPPT на рынке, но очень хороший. Благодаря корпусу из литого под давлением алюминия, прочным разъемам и выходу постоянного тока для питания таких нагрузок, как приборы постоянного тока или светодиодные фонари, Tracer BN представляет собой надежное оборудование, идеально подходящее для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов от солнечной энергии в 12- и 24-часовом режиме. банки вольт. Он может принимать входящую выходную мощность до 2340 Вт солнечных панелей (что эквивалентно трем параллельным цепочкам из четырех 60-элементных солнечных панелей, соединенных последовательно). Tracer можно запрограммировать на зарядку литиевых батарей, но для них нет предустановленного профиля зарядки.

    Этот комплект EPEVER Tracer BN на Amazon включает в себя датчик температуры, монтажное оборудование и отдельный экран для программирования и мониторинга состояния и состояния заряда вашей аккумуляторной системы. Цена на момент публикации составляла 179,99 долларов.

    Victron Energy SmartSolar 30A 100V MPPT

    Victron является одним из пользующихся наибольшим доверием брендов солнечной энергетики в мире, и его технология становится все более доступной в Соединенных Штатах. Этот контроллер заряда 30 А, 100 В известен как один из лучших на рынке. Как и контроллер EPEVER, он работает с 12- или 24-вольтовыми аккумуляторными батареями, но позволяет использовать солнечные батареи с более низким напряжением. Чтобы оставаться ниже рейтинга этого зарядного устройства, вы можете запустить до трех параллельных цепочек из трех 60-элементных солнечных панелей последовательно, чтобы достичь выходной мощности 9.0 вольт около 20 ампер (1800 Вт солнечной энергии).

    Он изготовлен из качественных компонентов, быстро и с высокой эффективностью рассчитывает точку максимальной мощности и очень прост в использовании. Вся линейка контроллеров заряда SmartSolar поставляется с возможностью подключения Bluetooth на борту и может подключаться к приложению VictronConnect на Android, iOS, macOS и Windows для упрощения программирования. Возможно, самое главное, вы получаете 5-летнюю ограниченную гарантию, которая защищает вас от дефектов материалов и изготовления.

    SmartSolar 30A является самым дорогим продуктом в нашем списке и стоит около 225 долларов США на Amazon, но, читая отзывы его пользователей, вы можете понять, почему затраты могут быть оправданы.

    Солнечные контроллеры заряда: подходят ли они вам?

    Вся приведенная выше информация должна дать вам хорошую базу знаний о том, как работают солнечные контроллеры заряда и как их сочетать с солнечными панелями и батареями, но ничто не заменит практический практический опыт! Если у вас есть несколько долларов, вы можете установить довольно простой автономный солнечный «генератор», используя одну солнечную панель, контроллер заряда, аккумулятор и дешевый инвертор.

Похожие записи

05.09.2023 0

Coocox: CooCox. Текущее состояние дел. / CoIDE / Pluslab

05.09.2023 0

Приборы для измерения давления жидкости: Манометр — из чего состоит? Виды и типы

05.09.2023 0

Регулируемая индуктивность: Регулируемая катушка индуктивности на кольцевом сердечнике

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *