Для чего нужен контроллер солнечных панелей

Контроллер заряда солнечной батареи — как выбрать

Контроллер солнечной батареи – базовый элемент, необходимый при сборке электростанции, использующей возобновляемую энергию солнца. Если при ветрогенерации достаточно добавить в цепь плату защиты и диод, способный предотвратить обратный отток тока на генератор, то для схемы солнечной энергостанции потребуется выбрать более сложное устройство, призванное динамически выравнивать показатели напряжения.

Контроллер заряда солнечной батареи обеспечивает стабильную подачу тока и защиту цепи от перенапряжения.

Что такое контроллер заряда солнечной батареи

Современные генерирующие системы для передачи выработанной энергии на аккумуляторы, прямые источники потребления, используют разные сценарии подключения источников тока. В частности, применяются продвинутые алгоритмы, созданные на базе микропроцессоров. Задача контроллера заряда солнечной батареи – обеспечение стабильной подачи тока, защита элементов цепочки от перенапряжения, короткого замыкания, других негативных факторов.

Виды контроллеров

В продаже представлены контроллеры двух типов PWM и MPPT, у каждого положительные, отрицательные нюансы.

Контроллеры PWM

Контроллер PWM.

Прибор с широтно-импульсной модуляцией, которая считается устаревшей. В основе контролера ШИМ, удерживающий напряжение путём дифференциации скважности генерируемого сигнала.

PWM-контроллер снимает напряжение на входе, с контура DC-DC-трансформатора. Таким образом, обеспечивается поддержка напряжения, заданного пользователем. Как правило, это 12-14 вольт, но существуют модели, где можно установить другие параметры. Импульсы ШИМ передаются на высокочастотные транзисторные ключи, ответственные за контроль питания дросселя.

На последнем в результате создаются быстрые перепады напряжения, чья амплитуда больше входных параметров. На выходе напряжение выравнивается конденсатором, стабилизируется диодом.

Контроллер PWM рассчитан на солнечные электростанции небольшой мощности. Ввиду низкой энергоэффективности, его рекомендуют использовать в районах с повышенной солнечной активностью.

• надёжность;
• цена;
• простота конструкции.

• сниженный КПД.

Контроллеры МРРТ

Контроллер МРРТ.

MPPT, по своему принципу работы – модернизированная версия PWM, только за генерацию импульсов отвечает не ШИМ, а микрокомпьютер, состоящий из процессора и внутренней памяти. Такое решение предлагает расширенные возможности, в частности, контроль силы тока и напряжения, как на выходе, так и на входе преобразователя. Также микроконтроллер способен отслеживать температуру внутренних элементов цепи, исключая перегрев.

Более точный контроль входящих/исходящих параметров увеличивает производительность солнечных панелей, фактически исключая потери тепла на этапе светорассеивания.

Контроллер МРРТ применяется на крупных предприятия, промышленных солнечных электростанциях.

• производительность;
• возможность установить точные параметры работы;
• быстрая окупаемость;
• процент энергопотерь.

• цена выше ШИМ-аналогов.

Как выбрать

При выборе контроллера важно учитывать следующие нюансы.

Напряжение солнечной батареи

На контроллер подаётся напряжение от одной или нескольких панелей, объединённых по разным схемам. При выборе прибора важно, чтобы общее подаваемое напряжение с учётом холостого хода, не превышала предельной величины, указанной заводом-изготовителем. Параметры панели не всегда соответствуют заявленным, солнечную генерацию нельзя назвать стабильной, поэтому рекомендуется покупать контроллер с запасом 20-30%.

Мощность солнечной батареи

Суммарная мощность солнечных батарей, запитываемых через контроллер, не должна превышать его технических характеристик, указанных инструкции по эксплуатации.

Ток заряда

Выбирая контроллер для солнечно электростанции учитывайте, что оптимальный ток подачи заряда на аккумуляторную батарею составляет 10% ёмкости АКБ. Зарядка источников для хранения энергии другими параметрами тока приводит к ускоренной деградации пластин, может привести к закипанию электролита.

Контроллер заряда солнечной батареи – важный элемент солнечно электростанции, обеспечивающий её нормальную работу. Задача модуля – распределение потоков электроэнергии, генерируемой солнечными панелями, поддержание стабильного напряжения на выходе, минимизация перезаряда, возникновения внештатных ситуаций.

Энергосистема с контроллером.

Для бытовых нужд лучше выбрать контроллеры PWM, он дешевле, проще в обслуживании. Для мощных установок целесообразно купить MPPT-прибор с микроконтроллером. Не рекомендуется устанавливать приборы малоизвестных брендов, так как они не всегда способны обеспечить параметры, соответствующие указанным в инструкции.

Зачем нужны контроллер заряда солнечной батареи и инверторы напряжения

Современные фотоэлектрические панели способны генерировать необходимое количество бесплатной электроэнергии для свободного пользования мобильными устройствами. Однако, для получения максимального результата нужно грамотно подобрать контроллер заряда солнечной батареи и инверторы напряжения для солнечных батарей. У обоих приборов есть особенности, которые важно учитывать при выборе.

Какие функции выполняет контроллер заряда солнечной батареи

Регулятор заряда – это электронный модуль, используемый для регулирования и контроля зарядки фотоэлектрической панели. Он подключается между панелью и батареей, после чего обеспечивает оптимальное зарядное напряжение, чтобы максимизировать производительность и долговечность оборудования.

Производители постоянно совершенствуют подобные устройства, благодаря чему современный контроллер заряда солнечной батареи способен выполнять следующие функции:

• регулирование тока заряда – в некоторых ситуациях прибор ограничивает ток заряда, чтобы избежать перезаряда;
• предотвращение обратной подачи тока – когда фотоэлектрическая панель не генерирует электричество, контроллер предотвращает потерю заряда из батареи;
• защита от перегрузки – регулятор отключает оборудование, если выходное напряжение превышает максимальное значение;
• индикация состояния зарядки – некоторые модели (например, Luxeon K3015A 12/24V 30А и Luxeon K4015B 12/24A 40A) имеют графический дисплей для отображения ключевых параметров.

Для грамотного выбора нужно изначально определить подходящий тип оборудования. Наиболее прогрессивными приборами являются МРРТ, которые постоянно отслеживают основные показатели с целью оптимизации для достижения нужного результата.

И обязательно рассчитайте ток нагрузки по формуле: I (основной показатель в Амперах) = P (мощность в Ваттах) / V (напряжение в Вольтах). Допустим, используется солнечная панель (напряжением 12В, мощностью 150 Вт) и АКБ (12В, емкостью 100 А·ч), тогда 150 / 12 = 12.5А. Когда изучаете каталог в интернет-магазине, выбирайте модели с наиболее близким током нагрузки к полученному значению.

Какие функции выполняют инверторы напряжения для солнечных батарей

Преобразователь напряжения для солнечных батарей – это прибор, который преобразует постоянный ток (DC), производимый фотоэлектрической панелью, в переменный ток (AC). Последний подходит для питания электрических устройств, работающих от стандартной сети. К ним относятся смартфоны, компьютеры, телевизоры, ноутбуки, холодильники и множество другой техники.

В интернет-магазине https://voltmarket.ua можно купить инверторы напряжения для солнечных батарей следующих типов:

• Off-line – активируется только в случае сбоя в электроснабжении и переключает электропитание на батарею. Он имеет быстрое время отклика и достаточно надежен, но не предназначен для продолжительной работы в автономном режиме;
• Line-interactive – в режиме ожидания постоянно поддерживает стабильный уровень напряжения, используя автоматический регулятор. Если происходит сбой в электроснабжении, преобразователь быстро переключается на фотоэлектрическую панель. Такое оборудование более эффективно в использовании энергии, чем off-line, и может работать в автономном режиме в течение короткого времени.
• On-line – инновационный тип инвертора, который обеспечивает непрерывное электроснабжение, используя двойное преобразование. В отличие от off-line и line-interactive, on-line гарантирует стабильный и бесперебойный поток энергии даже при сбое в электроснабжении.

Выбор типа преобразователя зависит от потребностей и бюджета конкретной системы. Off-line модели являются более доступными, а on-line – предоставляют наиболее надежное электроснабжение за более высокую цену. Line-interactive инверторы предлагают баланс между этими двумя типами и могут быть хорошим выбором для систем среднего уровня. В интернет-магазине Voltmarket Вы можете самостоятельно посмотреть различия между указанным оборудованием, добавить подходящие модели в корзину и оформить заказ с доставкой в любой город Украины.

Контроллер для солнечной батареи

Контроллер – электронный прибор, отвечающий за контроль и регулировку заряда аккумуляторной батареи. Различные модели отличаются по конструкции и режиму работы.

Виды контроллеров

В настоящее время солнечные электростанции комплектуют контроллерами трех вариантов, это:

On/Off контроллер

Наиболее дешевый аппарат. Отличительная черта данного типа аппарата в том, что при достиженииопределённого максимального показателя напряжения аппарат отсоединяет блок солнечных батарей от аккумуляторов, и зарядка приостанавливается. Контроллер этого типа применяются редко, т. к. при их использовании происходит неполный заряд батарей, что плохо отражается на их состоянии, и в продолжительной перспективе, приводит к полному выходу из строя. Единственный плюс у данного типа – низкая стоимость.

ШИМ (PWM) – контроллер

В основу работы данного типа электронного устройства заложена широтно-импульсная модуляция. В процессе эксплуатации контроллер этого типа, прекратив заряжать аккумуляторную батарею, не отключает солнечные панели, что позволяет полностью зарядить АКБ. Как правило, такие аппараты используются в установках небольшой мощности, до 2,0 кВт.

МРРТ – контроллер

Это наиболее дорогие по стоимости устройства. Работа приборов данного типа основана на управлении пиками, выходящими на максимальный энергетический уровень. Данный тип контроллера более эффективен при использовании и сокращает сроки окупаемости солнечных электрических станций.

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.

Как выбрать контроллер для заряда солнечных батарей

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.

Затем изучают параметры, предъявляемые к контроллеру, и увязывают их с характеристиками системы, в которой будет работать устройство. Когда технические величины определены и отвечают предъявляемым к ним требованиям, необходимо выбрать страну и фирму производителя устройства, решить из какого ценового диапазона следует выбрать котроллер. Определиться с местом приобретения и купить выбранный аппарат.

Как сделать контроллер своими руками

При наличии знаний в области электроники и умения обращаться с паяльником, можно изготовить контроллер заряда из подручных материалов самостоятельно. Конечно, это будет простейший из видов контроллеров, так называемый тип «On/Off» контроллеров.

В приведенной внизу схеме с помощью электронных компонентов формируется сигнал, получаемый от солнечных панелей. Транзисторы, установленные в схеме, управляют работой последней, резисторы регулируют параметры переключения режимов работы, а микросхемы выполняют роль операционного усилителя и регулятора параметров.

Хотя из приведенной схемы видно, что изготовить подобный элемент системы несложно, к тому же всегда схему можно дополнить и доработать, но все же несмотря на очевидную простоту, использовать контроллеры, изготовленные подручными средствами самостоятельно не рекомендуется, дабы избежать неблагоприятных последствий, таких как вывод из строя аккумуляторных батарей.

Можно ли обойтись без контроллера для солнечной батареи

Иногда при самостоятельной разработке солнечной электрической станции возникает вопрос, а можно ли обойтись без контроллера? Для ответа на поставленный вопрос необходимо вспомнить о роли данного устройства в системе преобразования солнечной энергии в электрическую. Если сформулировать коротко, то — контроллер управляет процессом заряда аккумуляторных батарей.

При отсутствии данного элемента схемы управления, возможно закипание электролита в АКБ, что в свою очередь приведет к повреждению аккумуляторной батареи, стоимость которой значительно превышает стоимость контроллера. Из этого делаем вывод, что работа солнечной электрической станции в автоматическом режиме без контроллера недопустима.

Единственный случай, когда можно исключить контроллер из схемы управления — это не продолжительное по времени использование солнечных панелей. В этом случае, в цепь зарядки АКБ, устанавливается вольтметр и в моменты, когда заряд достигает пиковых значений, аккумуляторные батареи в ручном режиме отключают. После прохождения пиковых нагрузок, цепь зарядки, опять же в ручном режиме, включается в работу.

В настоящее время изготовлением разнообразных электронных устройств занимается большое количество отечественных и зарубежных компаний. Стоимость контроллеров разнообразных типов колеблется от 5,0 до 10,0 тысяч рублей, поэтому нет необходимости изготавливать такое сложное электронное устройство самому или вообще исключать его из схемы управления солнечной электростанции.

Получив экономию в малом, можно потерять больше при выходе из строя АКБ, к тому же работа в автоматическом режиме, которую осуществляет прибор, изготовленный профессионалами, позволяет экономить время владельца, а в современном мире, когда все быстро течет и происходит, это немаловажный фактор. Однако каждый для себя делает индивидуальный выбор, благо он, это выбор, есть всегда.

Контроллер заряда для солнечной батареи: принцип работы, схема, подключение Комментировать

Cолнечные электростанции в обязательном порядке оснащены устройствами, которые контролируют заряд и разрядку аккумуляторов, – контроллерами заряда.

Основной целью контроллера является создание условий для нормального функционирования АКБ, накапливающей и отдающей энергию устройствам-потребителям.

Современные контроллеры оснащены электронными устройствами, они создают надежную защиту от перегрузок, замыканий, обратной полярности и т.д. Контроллеры значительно продлевают срок эксплуатации аккумуляторных батарей. Если аккумулятор полностью заряжен, то контроллер ограничивает зарядный ток до минимума. Если АКБ начал разряжаться, то контроллер начнет пускать на него зарядный ток.

В случае если АКБ разрядился до минимального допустимого значения, для свинцовых аккумуляторов это 10.5В, то контроллер отключит нагрузку. Т.е. контроллер заряда постоянно контролирует ход заряда-разряда АКБ.

Принцип работы контроллера заряда солнечной батареи

Согласно инструкции, контроллер заряда устанавливается между солнечной панелью и аккумулятором. Если на фотоэлементы солнечной панели не попадают солнечные лучи, то контроллер находится в «спящем» состоянии. Он начинает активно функционировать, когда напряжение от солнечной панели достигнет определенных значений (10В).

После этого устройство начинает передавать ток аккумулятору. При достижении необходимого уровня напряжения зарядка прекращается, а при снижении уровня напряжения – начинается вновь.

Виды контроллеров заряда для солнечных электростанций.

Контроллеры заряда бывают 2 видов: ШИМ и MPPT.

• PWM (ШИМ). У ШИМ контроллера есть 3 стадии работы, в зависимости от состояния заряда АКБ. Когда аккумулятор сиразряжен, контроллер предполагает прямое соединение солнечной панели и заряжаемого аккумулятора через специальный «быстрый выключатель», роль которого играет транзистор, управляющий зарядным током. Этот выключатель (транзистор) полностью открыт до тех пор, пока аккумуляторная батарея не достигнет напряжения, соответствующего поглощающей стадии заряда или стадии абсорбции. Затем выключатель начнёт сотни раз в секунду открываться и закрываться, модулируя ток и поддерживая постоянное напряжение на АКБ. Это уже будет поддерживающая стадия заряда АКБ. Всё это работает хорошо, недостаток заключается в том, что напряжение солнечной панели понижается, чтобы соответствовать напряжению аккумулятора. Это в свою очередь отдаляет напряжение от оптимального рабочего напряжения солнечной панели (Vmp), что снижает выходную мощность и эффективность панели.
• MPPT – контроллеры данной серии работают по более современным вычислительным технологиям. Принцип работы MPPT контроллеров также довольно простой. Интенсивность солнечного излучения, падающего на солнечную панель в течение дня, меняется. В связи с этим параметры напряжения и тока от солнечной панели также меняются. Чтобы получать от солнечной панели максимально возможную мощность, MPPT-контроллер постоянно сканирует напряжение солнечной панели, подбирая точку максимальной мощности, в которой произведение тока и напряжения получается максимальным. Использование этой технологии позволяет повысить выработку энергии до 30% по сравнению с ШИМ-контроллером заряда.

Как подключить контроллер заряда?

Подключение контроллера заряда СЭС происходит в несколько этапов.

• 1 этап – подключение к контроллеру аккумулятора. Контроллер должен определить напряжение аккумулятора и в соответствии с ним настроить параметры зарядки.
• 2 этап – подключение контроллера к солнечным батареям. Для этого необходимо знать, какое максимальное значение напряжения поддерживает контроллер, а также на какой максимальный ток заряда он рассчитан.
• 3 этап – к аккумулятору подключается инвертор, который в свою очередь подключается к электрическому устройству-потребителю.

Подключение контроллера должен выполнять грамотный специалист, только в этом случае можно говорить о надежном и безопасном функционировании системы.

Возможности компании REENERGO

Если у вас есть желание собрать солнечную электростанцию для дома, но нет времени разбираться в особенностях работы солнечных батарей, смело обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые расскажут о нюансах, подскажут, какой аккумулятор выбрать для солнечной батареи, подберут оптимальный комплект оборудования, проконсультируют по вопросам обслуживания.

В каталоге интернет-магазина REENERGO представлен широкий выбор оборудования – солнечные панели, аккумуляторы для солнечных батарей, предохранители, защита для солнечных батарей и многое другое.

Добавить комментарий Отменить ответ

Добро пожаловать в блог

Вы попали в блог компании REENERGO. Здесь мы стараемся регулярно публиковать полезные и интересные новости и статьи из области альтернативной энергетики.