Energia słoneczna jest jak dotąd ograniczona (na poziomie gospodarstwa domowego) do tworzenia paneli fotowoltaicznych o stosunkowo niskiej mocy. Ale bez względu na konstrukcję fotowoltaicznego konwertera światła słonecznego na prąd, urządzenie to jest wyposażone w moduł zwany kontrolerem ładowania słonecznego.
Rzeczywiście, schemat instalacji fotosyntezy baterii słonecznej obejmuje baterię akumulatorową - urządzenie magazynujące energię odbieraną z panelu słonecznego. Jest to to wtórne źródło energii, które jest obsługiwane głównie przez sterownik.
W naszym artykule poznamy urządzenie i zasady działania tego urządzenia, a także zastanowimy się, jak je podłączyć.
Kontrolery słoneczne
Moduł elektroniczny, zwany sterownikiem baterii słonecznej, jest przeznaczony do wykonywania szeregu funkcji kontrolnych w procesie ładowania / rozładowywania baterii słonecznej.
Kiedy światło słoneczne pada na powierzchnię panelu słonecznego zainstalowanego na przykład na dachu domu, światło to jest przekształcane w prąd elektryczny przez fotokomórki urządzenia.
Galeria obrazów
Zdjęcie z
Sterownik jest obowiązkowym elementem stacji solarnej, która wytwarza prąd elektryczny z energii światła słonecznego
Właściciele prywatnych mini elektrowni i pragnący nabyć instalację energii słonecznej mają teraz dwa typy sterowników: PWM (lub PWM) i MPPT
Kontrolery PWM zapewniają wielostopniowe ładowanie akumulatora. Za ich pomocą przeprowadzane jest napełnianie, wyrównanie, absorpcja i wsparcie ładunku.
Niedrogie modele sterowników do domowych instalacji solarnych są wyposażone we wskaźniki LED, które pozwalają monitorować wydajność i stan techniczny akumulatora
MPPT (śledzenie punktu maksymalnej mocy) - kontrolery wyższego poziomu i ceny. Zapewniają śledzenie maksymalnego punktu mocy
W przypadku małych elektrowni słonecznych, które zawierają jeden lub dwa panele, możliwości sterowników PWM (PWM) są wystarczające
Oba typy sterowników, a także baterie podłączone do obwodu, muszą być instalowane w pomieszczeniach, ponieważ ich konstrukcja ma czujniki wrażliwe na temperaturę
W przypadku zakupu zintegrowanej stacji solarnej nie ma potrzeby zakupu kontrolera. Jego izolowana obudowa zawiera całą gamę urządzeń niezbędnych do przetwarzania i magazynowania energii elektrycznej.
Sterowniki do paneli słonecznych
Szeroki kontroler modulacji impulsów
Wielopoziomowa ładowarka
Model budżetowy ze wskaźnikami LED
Sterownik stacji solarnej MRPT
Mała heliostacja za dawanie
Podłączanie paneli słonecznych do urządzenia
Kompleks paneli słonecznych i urządzeń
W rzeczywistości otrzymana energia może być dostarczona bezpośrednio do akumulatora. Proces ładowania / rozładowywania akumulatora ma jednak swoje własne subtelności (pewne poziomy prądów i napięć). Jeśli zaniedbujesz te subtelności, bateria na krótki okres działania po prostu zawiedzie.
Aby nie mieć tak smutnych konsekwencji, moduł nazywa się kontrolerem ładowania baterii słonecznej.
Oprócz monitorowania poziomu baterii moduł monitoruje również zużycie energii. W zależności od stopnia rozładowania obwód kontrolera ładowania akumulatora z baterii słonecznej reguluje i ustawia poziom prądu niezbędny do początkowego i kolejnego ładowania.
W zależności od pojemności kontrolera ładowania akumulatora elektrowni słonecznej konstrukcje tych urządzeń mogą mieć bardzo różną konfigurację
Zasadniczo, w prostych słowach, moduł zapewnia bezproblemową „żywotność” baterii, która okresowo akumuluje się i dostarcza energię do urządzeń konsumenckich.
Praktyczne typy
Na poziomie przemysłowym uruchomiono i produkuje się dwa rodzaje urządzeń elektronicznych, których wykonanie nadaje się do instalacji w obwodzie systemu energii słonecznej:
- Urządzenia z serii PWM.
- Urządzenia z serii MPPT.
Pierwszy typ kontrolera baterii słonecznej można nazwać „starcem”. Takie schematy zostały opracowane i uruchomione na początku rozwoju energii słonecznej i wiatrowej.
Zasada działania obwodu kontrolera PWM oparta jest na algorytmach modulacji szerokości impulsu. Funkcjonalność takich urządzeń jest nieco gorsza niż bardziej zaawansowane urządzenia z serii MPPT, ale ogólnie działają one dość wydajnie.
Jeden z najpopularniejszych modeli w układzie ładowania słonecznego do kontrolera ładowania akumulatora stacji solarnej, mimo że obwód urządzenia wykonany jest w technologii PWM, która jest uważana za przestarzałą
Projekty wykorzystujące technologię śledzenia maksymalnego punktu mocy (śledzenie limitu maksymalnej mocy), wyróżniają się nowoczesnym podejściem do rozwiązań obwodów, zapewniają większą funkcjonalność.
Ale jeśli porównasz oba rodzaje kontrolerów, a ponadto z nastawieniem na sferę domową, urządzenia MPPT nie patrzą w tęczowe światło, w którym są tradycyjnie reklamowane.
Kontroler typu MPPT:
- ma wyższy koszt;
- ma wyrafinowany algorytm strojenia;
- daje wzrost mocy tylko na panelach o dużej powierzchni.
Ten rodzaj sprzętu jest bardziej odpowiedni dla globalnych systemów energii słonecznej.
Sterownik przeznaczony do pracy w ramach budowy elektrowni słonecznej. Jest przedstawicielem klasy urządzeń MPPT - bardziej zaawansowanym i wydajnym
Bardziej opłaca się zakup i obsługa kontrolera PWM (PWM) z takim samym efektem dla potrzeb zwykłego użytkownika ze środowiska domowego, które zwykle ma panele o małej powierzchni.
Schematy blokowe sterowników
Schematyczne schematy kontrolerów PWM i MPPT do rozważenia ze względu na ich wąski umysł - jest to moment zbyt skomplikowany, w połączeniu z subtelnym zrozumieniem elektroniki. Dlatego logiczne jest rozważanie tylko schematów strukturalnych. To podejście jest zrozumiałe dla wielu osób.
Opcja nr 1 - urządzenia PWM
Napięcie z panelu słonecznego przez dwa przewodniki (plus i minus) dochodzi do elementu stabilizującego i dzielącego łańcucha rezystancyjnego. Dzięki temu elementowi obwodu uzyskuje się wyrównanie potencjału napięcia wejściowego i do pewnego stopnia organizują one ochronę wejścia kontrolera przed przekroczeniem granicy napięcia wejściowego.
Należy tu podkreślić: każdy model urządzenia ma określoną granicę napięcia wejściowego (wskazaną w dokumentacji).
Tak wygląda schemat strukturalny urządzeń opartych na technologiach PWM. W przypadku małych stacji domowych takie schematyczne podejście zapewnia dużą wydajność
Ponadto napięcie i prąd są ograniczone do wymaganej wartości przez tranzystory mocy. Te elementy obwodu z kolei są kontrolowane przez układ kontrolera poprzez układ sterownika. W rezultacie napięcie wyjściowe pary tranzystorów mocy ustawia normalną wartość napięcia i prądu dla akumulatora.
Również w obwodzie znajduje się czujnik temperatury i sterownik, który steruje tranzystorem mocy, który reguluje moc obciążenia (ochrona przed głębokim rozładowaniem akumulatora). Czujnik temperatury monitoruje stan ogrzewania ważnych elementów sterownika PWM.
Zwykle poziom temperatury w obudowie lub na grzejnikach tranzystorów mocy. Jeśli temperatura przekroczy limity określone w ustawieniach, urządzenie rozłącza wszystkie aktywne linie zasilania.
Opcja nr 2 - Instrumenty MPPT
Złożoność schematu w tym przypadku wynika z jego dodania do szeregu elementów, które ostrożniej budują niezbędny algorytm sterowania, w oparciu o warunki pracy.
Poziomy napięcia i prądu są monitorowane i porównywane przez obwody komparatora, a maksymalna moc wyjściowa jest określana na podstawie wyników porównania.
Schemat strukturalny obwodów dla kontrolerów ładowania opartych na technologiach MPPT. Bardziej wyrafinowany algorytm monitorowania i sterowania urządzeniami peryferyjnymi został już tutaj odnotowany.
Główną różnicą między tego typu sterownikiem a urządzeniami PWM jest to, że są one w stanie dostosować moduł energii słonecznej do maksymalnej mocy, niezależnie od warunków pogodowych.
Obwód takich urządzeń realizuje kilka metod sterowania:
- zakłócenia i obserwacje;
- zwiększenie przewodności;
- aktualny przebieg;
- stałe napięcie.
W ostatnim segmencie akcji ogólnej wykorzystywany jest również algorytm do porównywania wszystkich tych metod.
Sposoby łączenia kontrolerów
Biorąc pod uwagę temat połączeń, należy od razu zauważyć: w przypadku instalacji każdego urządzenia charakterystyczną cechą jest praca z określoną serią paneli słonecznych.
Na przykład, jeśli używany jest sterownik, który jest zaprojektowany dla maksymalnego napięcia wejściowego 100 woltów, seria paneli słonecznych powinna wytwarzać nie więcej niż tę wartość na wyjściu.
Każda elektrownia słoneczna działa zgodnie z zasadą równowagi napięć wyjściowych i wejściowych pierwszego stopnia. Górna granica napięcia sterownika musi odpowiadać górnej granicy napięcia panelu
Przed podłączeniem urządzenia należy określić miejsce jego fizycznej instalacji. Zgodnie z zasadami jako miejsce instalacji należy wybrać suche, dobrze wentylowane pomieszczenia. Obecność łatwopalnych materiałów w pobliżu urządzenia jest wykluczona.
Obecność źródeł wibracji, ciepła i wilgoci w bezpośrednim sąsiedztwie urządzenia jest niedopuszczalna. Miejsce instalacji musi być chronione przed opadami i bezpośrednim działaniem promieni słonecznych.
Technika połączeń modelu PWM
Prawie wszyscy producenci sterowników PWM muszą przestrzegać dokładnej kolejności podłączania urządzeń.
Technika łączenia sterowników PWM z urządzeniami peryferyjnymi nie jest szczególnie skomplikowana. Każda płytka jest wyposażona w oznaczone zaciski. Wymaga jedynie przestrzegania sekwencji działań
Urządzenia peryferyjne muszą być podłączone w pełni zgodnie z oznaczeniami zacisków stykowych:
- Podłącz przewody akumulatora do zacisków urządzenia akumulatorowego zgodnie ze wskazaną biegunowością.
- Włączyć bezpiecznik ochronny bezpośrednio w punkcie styku przewodu dodatniego.
- Na stykach kontrolera przeznaczonych do panelu słonecznego przymocuj przewody pochodzące z paneli słonecznych. Obserwuj biegunowość.
- Podłączyć próbnik o odpowiednim napięciu (zwykle 12/24 V) do zacisków obciążenia urządzenia.
Podanej sekwencji nie można naruszać. Na przykład surowo zabrania się podłączania paneli słonecznych przede wszystkim z niepodłączonym akumulatorem. Dzięki takim działaniom użytkownik ryzykuje „spaleniem” urządzenia. Materiał ten opisuje bardziej szczegółowo schemat montażu paneli słonecznych z baterią.
Również w przypadku sterowników serii PWM podłączenie falownika napięcia do zacisków obciążenia sterownika jest niedopuszczalne. Falownik należy podłączyć bezpośrednio do zacisków akumulatora.
Procedura podłączenia przyrządu MPPT
Ogólne wymagania dotyczące fizycznej instalacji dla tego typu aparatów nie różnią się od poprzednich systemów. Ale instalacja technologiczna jest często nieco inna, ponieważ kontrolery MPPT są często uważane za bardziej wydajne urządzenia.
W przypadku kontrolerów zaprojektowanych dla wysokich poziomów mocy zaleca się stosowanie kabli o dużym przekroju, wyposażonych w metalowe zakończenia na połączeniach obwodu mocy
Na przykład w przypadku systemów o dużej mocy wymagania te uzupełnia fakt, że producenci zalecają zabranie kabla do linii przyłączeniowych zasilania, zaprojektowanego dla gęstości prądu co najmniej 4 A / mm2. Na przykład w przypadku kontrolera o prądzie 60 A potrzebny jest kabel do podłączenia do akumulatora o przekroju co najmniej 20 mm2.
Kable łączące muszą być wyposażone w miedziane końcówki, mocno zaciśnięte specjalnym narzędziem. Zaciski ujemne panelu słonecznego i akumulatora muszą być wyposażone w adaptery z bezpiecznikami i przełącznikami.
Takie podejście eliminuje straty energii i zapewnia bezpieczną eksploatację instalacji.
Schemat blokowy podłączenia potężnego kontrolera MPPT: 1 - panel słoneczny; 2 - kontroler MPPT; 3 - blok zacisków; 4,5 - bezpieczniki; 6 - wyłącznik zasilania kontrolera; 7,8 - opona mielona
Przed podłączeniem paneli słonecznych do urządzenia upewnij się, że napięcie na zaciskach odpowiada lub jest niższe niż napięcie, które jest dopuszczalne, aby przyłożyć do wejścia sterownika.
Podłączanie urządzeń peryferyjnych do urządzenia MTTP:
- Przełącz przełączniki panelu i akumulatora w położenie „wyłączone”.
- Usuń bezpieczniki ochronne z panelu i akumulatora.
- Podłącz kabel do zacisków akumulatora z zaciskami kontrolera akumulatora.
- Podłącz kabel do zacisków panelu słonecznego, zaciskami sterownika oznaczonymi odpowiednim znakiem.
- Podłącz zacisk uziemienia do szyny uziemienia za pomocą kabla.
- Zainstaluj czujnik temperatury na sterowniku zgodnie z instrukcją.
Po wykonaniu tych czynności należy wymienić wcześniej wyjęty bezpiecznik akumulatora i ustawić przełącznik w pozycji „włączony”. Sygnał wykrycia baterii pojawi się na ekranie kontrolera.
Następnie, po krótkiej przerwie (1-2 min), włóż wcześniej wyjęty bezpiecznik panelu słonecznego na miejsce i ustaw przełącznik paneli w pozycji „wł.”.
Ekran przyrządu pokaże wartość napięcia panelu słonecznego. Ten moment oznacza pomyślne uruchomienie działającej elektrowni słonecznej.
Przemysł produkuje różnorodne urządzenia pod względem rozwiązań obwodów. Dlatego niemożliwe jest jednoznaczne zalecenie dotyczące podłączenia wszystkich instalacji bez wyjątku.
Jednak główna zasada dla wszystkich typów urządzeń pozostaje taka sama: bez podłączenia akumulatora do magistrali sterownika połączenie z panelami fotowoltaicznymi jest niedopuszczalne. Podobne wymagania przedstawiono dla włączenia do obwodu falownika napięcia. Należy to traktować jako osobny moduł podłączony do akumulatora przez bezpośredni kontakt.
Jeśli masz niezbędne doświadczenie lub wiedzę, podziel się nią z naszymi czytelnikami. Zostaw swój komentarz w polu poniżej. Tutaj możesz zadać pytanie dotyczące tematu tego artykułu.