1. Принцип дії
2. Порядок дій контролера під час заряду
3. Перший принцип простий комутації
4. Широтно-імпульсний принцип
5. Контролери з широтно-імпульсним управлінням мають можливості:
6. Графік дії сонячної батареї
7. Обмеження напруги по точці максимальної потужності
8. властивості
9. напруга
10. Назвемо деякі фактори, завдяки яким необхідно робити 20% запас напруги:
11. вид навантаження
12. Як зробити контролер своїми руками
13. Саморобний контролер повинен мати наступні параметри:
14. Контролери для сонячних батарей, зібрані самостійно, мають властивості:
15. Розбір схеми контролера для гібридного харчування
16. Схема найпростішого контролера

У системах електростанцій, що працюють на сонячних батареях, для подачі отриманої енергії на акумуляторну батарею використовують всілякі схеми підключення, які виконані на різних алгоритмах на основі технології мікропроцесорної електроніки. На основі таких схем створені пристрої, які називаються контролери для сонячних батарей.

Принцип дії

Існує кілька методів передачі електроенергії від сонячних елементів до акумуляторної батареї:

• Без застосування приладів комутації і регулювання, безпосередньо.
• Через контролери для сонячних батарей

Перший спосіб обумовлює проходження електричного струму від джерела на акумулятори для підвищення їх напруги. Спочатку напруга підвищиться до граничного певного значення, яке залежить від типу і різновиду конструкції акумуляторної батареї і температури зовнішнього обстановки. Далі перевищить цей рівень.

У початковий період зарядка акумуляторів йде в нормі. Далі починаються процеси, які характеризуються негативними моментами: зарядний струм продовжує надходити, викликає збільшення напруги вище допустимої величини, настає перезарядка, і як наслідок, підвищується температура електроліту. Це призводить його до закипання і викиду водяної пари зі значною інтенсивністю з окремих елементів батареї. Такий процес може тривати до моменту висихання банок. Зрозуміло, що ресурс батареї акумуляторів від цього явища не зростає.

Щоб обмежити струм заряду, користуються спеціальними пристроями - контролерами заряду, або роблять це вручну. Останнім способом практично ніхто не користується, так як це доставляє незручність стежити за величиною напруги за приладами, робити перемикання руками, потрібно призначати для цього спеціального працівника, щоб він обслуговував контролери для сонячних батарей.

Порядок дій контролера під час заряду

Контролери для сонячних батарей виготовляють різних модифікацій за принципами і складності методу обмеження напруги:

• Просте відключення і включення. Контролер перемикає зарядний пристрій до акумулятора в залежності від значення напруги на клемах.
• перетворення широтно-імпульсного виду .
• Контроль максимальної потужності.

Перший принцип простий комутації

Це найпростіший вид роботи, проте він менш надійний. Основним недоліком методу є те, що при збільшенні напруги на клемах батареї акумуляторів до максимального значення, остаточного заряду не настає. Заряд доходить до 90% від номіналу. Акумулятори постійно знаходяться в стані недозаряд. Це згубно впливає на їх термін служби.

Широтно-імпульсний принцип

Такі прилади виробляються на основі мікросхем. Вони управляють силовим блоком для підтримки напруги на вході в певному інтервалі сигналами зворотного зв'язку.

Контролери з широтно-імпульсним управлінням мають можливості:

• Вимірювати температуру електроліту в батареї датчиком температури виносного або вбудованого типу.
• Утворювати компенсацію температури напругою заряду.
• Підлаштовуватися під властивості конкретного типу акумуляторів з різними значеннями за графіком напруги.

Чим більше функцій вбудовано в контролери для сонячних батарей, тим їх надійність і вартість вище.

Графік дії сонячної батареї

Обмеження напруги по точці максимальної потужності

Ці пристрої теж можуть працювати по широтно-імпульсного способу. Їх точність висока, так як йде облік максимального значення потужності, що віддається сонячною батареєю. Значення потужності обчислюється і зберігається.

Для геліобатареї з напругою 12 вольт максимальна потужність знаходиться на 17,5 вольтах. Простий контролер вимкне заряд акумулятора вже при 14 В, а контролер зі спеціальною технологією дозволяє застосовувати запас сонячних батарей до 17,5 вольт.

Чим сильніше розрядилася батарея, тим більше втрати енергії від сонячних елементів, контролери для сонячних батарей знижують ці втрати. В результаті, контролери, застосовуючи перетворення широтно-імпульсного виду, на всіх зарядних циклах підвищують віддачу енергії сонячною батареєю. Відсоток економії може досягати до 30%, в залежності від різних факторів. Вихідний струм акумулятора при цьому буде вище вхідного.

властивості

При здійсненні вибору типу контролера потрібно звертати увагу не тільки на принципи роботи, а й на умови, призначені для його роботи. Такими показниками пристроїв є:

• Величина напруги входу.
• Значення загальної потужності сонячних елементів.
• Вид навантаження.

напруга

На схему контролера може йти напруга від декількох батарей, які з'єднані по-різному. Для правильного функціонування пристрою потрібно, щоб загальна величина напруги разом з холостим ходом була більше межі, зазначеного виробником в інструкції.

Назвемо деякі фактори, завдяки яким необхідно робити 20% запас напруги:

• Потрібно врахувати фактор рекламного завищення даних контролера.
• Процеси, що відбуваються в фотоелементах, нестабільні, при надмірних сонячних спалахах світла енергія, яка створює напругу холостий роботи батареї, може бути перевищена.

Потужність сонячної батареї

Ця величина важлива в роботі контролера, так як пристрій повинен мати достатню потужність, щоб передавати її акумуляторним батареям, якщо потужності не буде вистачати, то схема приладу вийде з ладу.

Для обчислення потужності значення вихідного струму з контролера множать на напругу, яка вироблено сонячною батареєю , Не забуваючи про 20% резерв.

вид навантаження

Контролер повинен використовуватися за своїм призначенням. Не потрібно застосовувати його як звичайний джерело напруги, підключати до нього різні пристрої побутового призначення. Може бути, деякі з них будуть нормально працювати, і не виведуть контролер з ладу.

Інше питання, скільки часу це триватиме. Пристрій працює на принципі перетворень широтно-імпульсного типу, застосовує технології мікропроцесорного виробництва. Ці технології враховують навантаження, закладену в властивості акумуляторної батареї, а не різного роду споживачів, що мають своєрідні властивості поведінки при зміні навантаження.

Як зробити контролер своїми руками

Щоб виготовити такий пристрій, досить мати деякі знання електротехніки та електроніки. Саморобний пристрій буде поступатися промисловому зразку за наявністю функцій і ефективності, але для простих мереж з невеликою потужністю, такий саморобний контролер цілком підійде.

Саморобний контролер повинен мати наступні параметри:

• 1,2 P ≤ I × U. В даному вираженні застосовуються позначення загальної потужності джерел (Р), струму виходу контролера (I), напруги при розрядженому акумуляторі (U).
• Найбільша напруга входу контролера має відповідати загальному напрузі акумуляторів на холостому ходу без навантаження.
  

  Проста схема модуля саморобного контролера:

Контролери для сонячних батарей, зібрані самостійно, мають властивості:

• Напруга заряду - 13,8 вольт, змінюється від номінального струму.
• Відключає напругу - 11 вольт, може налаштовуватися.
• Що включає напруга - 12,5 вольта.
• Зниження напруги на ключах - 20 мілівольт при струмі 0,5 А.

Контролери для сонячних батарей входять до складу будь-яких геліосистем, а також систем на сонячних батареях і вітряних генераторах. Вони дають можливість створення нормального режиму зарядки батарей акумуляторів, збільшують ефективність і знижують знос, можуть збиратися власними силами.

Розбір схеми контролера для гібридного харчування

Для прикладу будемо розглядати джерело аварійного освітлення або охоронної сигналізації, що працює в цілодобовому режимі.

Застосування енергії сонячної батареї дозволяє скоротити витрату електричної енергії від живильної центральної мережі, а також захистити електропристрою від можливості веерного відключення живлення.

У темну пору, коли немає сонячного світла, система переключається на мережеве живлення 220 вольт. Запасним джерелом стала акумуляторна батарея на 12 вольт. Ця система функціонує в будь-яку погоду.

Схема найпростішого контролера

Фоторезистор здійснює управління транзисторами Т1 і Т2.

Днем, коли є сонячне світло, транзистори закриваються. Напруга 12 вольт подається на батарею акумуляторів від панелі через діод D2. Він не дає розряджатися акумулятора через панель. При достатньому освітленні панель видає струм потужністю 15 ват, 1 ампер.

Коли акумулятори отримають повний заряд до 11,6 вольта, то стабілітрон відкривається і включається червоний світлодіод (LED Red). При зниженні напруги на контактах акумулятора до 11 вольт, червоний світлодіод відключається. Це означає, що батарея акумуляторів вимагає зарядки. Резистори R1 і R3 здійснюють обмеження струму світлодіода і стабілітрона.

Вночі, або в темний час, коли немає світла сонця, опір фотоелемента знижується, підключаються транзистори Т1 і Т2. Акумуляторна батарея отримує заряд від блоку живлення. Струм заряду від лінії живлення 220 вольт через трансформатор, випрямляч, резистор і транзистори надходить на акумуляторну батарею. Ємність С2 згладжує пульсації напруги мережі.

Межа світлового потоку, при якому включається фотодатчик, налаштовують змінним резистором.

Схожі теми: