Saulės baterijų įkrovimo valdiklis yra privalomas saulės baterijų maitinimo sistemos elementas, išskyrus baterijas ir pačias plokštes. Saulės energija vis dar ribojama (namų ūkių lygmeniu) kuriant gana mažos galios fotovoltines plokštes. Nepaisant saulės ir srovės fotoelektrinio keitiklio konstrukcijos, šiame įrenginyje yra modulis, vadinamas saulės baterijų įkrovimo valdikliu. Toliau mes suprasime įrenginį ir jo veikimo principus, taip pat kalbėsime apie tai, kaip jį prijungti.
Valdiklio funkcijos ir veikimo principas
Iš tiesų, saulės šviesos fotosintezės sąrankoje yra įkraunama baterija, kaupianti energiją, gaunamą iš saulės baterijos. Būtent šį antrinį energijos šaltinį pirmiausia aptarnauja valdiklis. Naudodamas maksimalų akumuliatoriaus įkrovimą, valdiklis reguliuos jo srovės tiekimą, sumažindamas jį iki reikiamos kompensacijos sumos už savaiminį prietaiso išsikrovimą. Jei baterija visiškai išsikrovusi, valdiklis atjungs bet kokią gaunamą apkrovą iš įrenginio.
Šio prietaiso poreikį galima suskirstyti į šiuos dalykus:
- Daugiapakopis akumuliatoriaus įkrovimas;
- Akumuliatoriaus įjungimo / išjungimo reguliavimas kraunant / iškraunant prietaisą;
- Baterijos prijungimas maksimaliu įkrovimu;
- Fotoelementų įkrovimo prijungimas automatiniu režimu.
Saulės prietaisų akumuliatoriaus įkrovos valdiklis yra svarbus tuo, kad atlikdamas visas jo funkcijas geros būklės, labai padidėja įmontuoto akumuliatoriaus tarnavimo laikas.
Elektroninis modulis, vadinamas saulės baterijos valdikliu, yra skirtas atlikti įvairias valdymo funkcijas saulės baterijos įkrovimo / iškrovimo proceso metu. Tai atrodo kaip vienas iš daugelio esamų saulės kolektorių įkrovos valdiklių modelių. Šis modulis priklauso PWM tipo plėtrai.
Saulei krintant ant saulės kolektoriaus, įrengto, pavyzdžiui, ant namo stogo, paviršiaus, prietaiso fotoelementai šią šviesą paverčia elektros srove. Iš tikrųjų gautą energiją būtų galima tiesiogiai tiekti į akumuliatorių. Tačiau akumuliatoriaus įkrovimo / iškrovimo procesas turi savo subtilybių (tam tikras srovių ir įtampų lygis). Jei nepaisysime šių subtilybių, baterija tiesiog suges per trumpą laiką. Kad nebūtų tokių liūdnų pasekmių, yra sukurtas modulis, vadinamas saulės baterijos įkrovos valdikliu. Be akumuliatoriaus lygio stebėjimo, modulis taip pat stebi energijos suvartojimą. Priklausomai nuo iškrovimo laipsnio, baterijos įkrovimo valdiklio grandinė iš saulės baterijos reguliuoja ir nustato srovės lygį, reikalingą pradiniam ir tolesniam įkrovimui. Atsižvelgiant į saulės baterijų įkroviklio valdiklio galią, šių prietaisų konstrukcijos gali būti labai skirtingos. Apskritai, paprastai tariant, modulis suteikia nerūpestingą akumuliatoriaus „gyvenimą“, kuris periodiškai kaupia ir išleidžia energiją vartotojų prietaisams.
Valdiklių tipai: PWM ir MPPT
Kalbant apie srovės ir įtampos reguliavimą, šiuolaikinius valdiklius galima suskirstyti į du pagrindinius PWM ir MPPT tipus.
PWM valdikliai
PWM tipo saulės baterijų įkrovimo valdikliai, kurių sutrumpintas pavadinimas kilęs iš „Pulse-Width Modulation“, laikomi technologiškesniais ir efektyvesniais. Išvertus į rusų kalbą, šis įrenginys priklauso PWM kategorijai, tai yra, jis naudoja srovės impulso pločio moduliavimą. Pagrindinė prietaiso funkcija yra pašalinti problemas, kylančias dėl ne visiško įkrovimo. Visas lygis pasiekiamas sugebant sumažinti srovę, kai ji pasiekia didžiausią vertę. Įkrovimas tampa ilgesnis, tačiau poveikis yra daug didesnis.
Valdiklis veikia taip. Prieš įeinant į prietaisą, elektros srovė patenka į stabilizavimo komponentą ir varžos atskyrimo grandinę. Šiame skyriuje įvesties įtampos potencialai yra išlyginti, taip užtikrinant paties valdiklio apsaugą. Įėjimo įtampos riba gali skirtis priklausomai nuo modelio. Be to, įjungiami galios tranzistoriai, ribojantys srovę ir įtampą iki nustatytų verčių. Jie valdomi lustu naudojant tvarkyklės lustą. Po to tranzistorių išėjimo įtampa įgauna įprastus parametrus, tinkamus akumuliatoriui įkrauti. Šią grandinę papildo temperatūros jutiklis ir tvarkyklė.
Nesant saulės šviesos ant konstrukcijos fotoelementų, jis veikia miego režimu. Kai ant elementų atsiranda spinduliai, valdiklis vis dar veikia miego režimu. Jis įsijungia tik tuo atveju, jei sukaupta saulės energija pasiekia 10 voltų elektriniu ekvivalentu. Kai tik įtampa pasieks šį indikatorių, prietaisas įsijungs ir per „Schottky“ diodą pradės maitinti bateriją. Akumuliatoriaus įkrovimo procesas šiame režime tęsis tol, kol valdiklio gaunama įtampa pasieks 14 V. Jei taip atsitiktų, tada 35 W saulės baterijos ar bet kurios kitos valdiklio grandinėje pasikeis. Stiprintuvas atvers prieigą prie MOSFET, o kiti du, silpnesni, bus uždaryti. Tai sustabdys akumuliatoriaus įkrovimą. Kai tik įtampa nukris, grandinė grįš į pradinę padėtį ir įkrovimas bus tęsiamas. Valdikliui šiai operacijai skirtas laikas yra apie 3 sekundės.
PWM valdikliai yra skirti naudoti tais atvejais, kai įtampa iš saulės baterijų yra artima akumuliatoriaus įtampai. Saulės energijos sistemoje, saulės kolektorių generuoja elektros energiją, kuri per valdiklį patenka į baterijas. Įkraunant akumuliatorių, jo įtampa didėja. PWM valdikliai paprastai yra daug pigesni nei jų MPPT (maksimalaus galios taško sekimas) kolegos. PWM valdiklių paprastumas reiškia, kad juos lengviau įdiegti ir jiems reikia minimalios sąrankos, palyginti su MPPT valdikliais. Užtikrindami, kad jūsų akumuliatorius būtų įkraunamas tinkama įtampa ir srove, PWM valdikliai apsaugo nuo perkrovimo, kuris gali sugadinti akumuliatorių. Dėl paprastos konstrukcijos PWM valdikliai paprastai yra patvaresni ir mažiau linkę sugesti.
MPPT valdikliai
MPPT (Maximum Power Point Tracking) valdikliai yra pažangesni ir efektyvesni, ypač esant nepakankamam apšvietimui ar skirtingoms temperatūroms. Jie dinamiškai seka maksimalios galios tašką, kad užtikrintų optimalų energijos perdavimą iš saulės kolektorių į akumuliatorių. Nors jie yra brangesni, jų efektyvumas gali kompensuoti kainą ilguoju laikotarpio.
Valdiklio prijungimo būdai ir montavimas
Šis prietaisas gali būti inverterio viduje arba atskiras įrankis. Galvodami apie prijungimą, turėtumėte atsižvelgti į visų jėgainės komponentų savybes. Pvz., U neturėtų būti didesnis už tą, su kuriuo valdiklis gali dirbti. Montavimas turi būti atliekamas vietoje, kur nebus drėgmės. Šis įrenginys yra pakankamai galingas ir jungiasi tam tikru būdu. Laidų, su kuriais jis sujungtas, galuose yra varinės antgaliai su spaustukais. Prie valdiklio pritvirtintuose minusiniuose antspauduose turi būti adapteriai, saugikliai ir jungikliai. Toks sprendimas neleis švaistyti energijos ir saugos saulės elektrinę. Įtampa ant saulės kolektorių turi atitikti valdiklio įtampą.
Prijungimo algoritmas
Prieš įdėdami MPP įrenginį į grandinę, pasukite kontaktų jungiklius į padėtį „išjungta“ ir išimkite saugiklius. Visa tai daroma pagal šį algoritmą:
- Priklijuokite akumuliatoriaus ir valdiklio antspaudus.
- Prie valdiklio pritvirtinkite saulės baterijas.
- Pateikite įžeminimą.
- Ant valdymo prietaiso uždėkite jutiklį, kuris stebi temperatūros lygį.
Atlikdami šią procedūrą įsitikinkite, kad kontaktų poliškumas yra teisingas. Kai viskas bus padaryta, pasukite jungiklį į padėtį "ON" ir įdėkite saugiklius. Teisinga operacija bus pastebima, jei informacija apie įkrovimą bus rodoma valdiklio ekrane.
Saulės kolektoriaus prijungimas prie PWM valdiklio
Norėdami tai padaryti, vadovaukitės paprastu prisijungimo algoritmu:
- Pritvirtinkite akumuliatoriaus laidą pwm valdiklio antspaudais.
- Jei laidas yra su „+“ poliškumu, apsaugai reikia įdėti saugiklį.
- Prijunkite laidus nuo SB prie saulės įkrovos valdiklio.
- Prijunkite 12 voltų lemputę prie valdiklio apkrovos gnybtų.
Prijungdami atkreipkite dėmesį į žymes. Priešingu atveju prietaisai gali sugesti. Nejunkite keitiklio prie stebėjimo įrenginio kontaktų.
Reikiamos funkcijos ir pasirinkimo kriterijai
Šiuolaikiniame pasaulyje, stengdamiesi padidinti informacijos valdymo efektyvumą, autonomiškumą ir efektyvumą, saulės įkrovos valdikliai taip pat taiko reikalavimus teikdami įvairias funkcijas, priklausomai nuo valdiklio taikymo vietos.
Labiausiai reikalingos įkrovimo valdiklyje reikalingos funkcijos:
- Automatinis saulės baterijų ir baterijų vardinės įtampos nustatymas 12V / 24V / 36V / 48V ir kt.
- Ekrano rodymas rodmenims rodyti ir paprastas reguliavimas;
- Galimybė rankiniu būdu nustatyti valdiklio parametrus;
- Ryšio prievadų galimybė prijungti išorinį ekraną ar kompiuterį, atsižvelgiant į nuotolinę prieigą. Uostai, tokie kaip RS232, USB, Ethernet sąsajos, skirtos ryšiui su kitais įrenginiais;
- Palaikymas įvairių tipų baterijoms;
- Įmontuotos apsaugos: perkrovos, perkrovos, trumpasis jungimas;
- Išsami savidiagnostika ir elektroninė apsauga gali užkirsti kelią žalai dėl netinkamo diegimo ar sistemos klaidų;
- Išoriniai temperatūros, srovės ir kt. Jutikliai;
- Relė kitiems prietaisams valdyti;
- Įmontuoti laikmačiai kroviniui atjungti;
- Elektroninis valdiklio parametrų žurnalas.
Saulės įkrovos valdiklis turi būti parenkamas atsižvelgiant į reikalingas funkcijas.
Pasirinkimo kriterijai
- Įsitikinkite, kad valdiklis atitinka akumuliatoriaus įtampą (pvz., 12 V, 24 V).
- Valdiklis turėtų valdyti maksimalią srovę, kurią gali generuoti jūsų saulės baterijos.
- Kai kurie PWM valdikliai yra skirti dirbti su tam tikro tipo baterijomis, pvz., švino rūgštis, Ličio ar želė baterijos.
- Kai kurie valdikliai turi tokias funkcijas kaip temperatūros kompensacija, apkrovos valdymas ir LCD ekranai, kurie užtikrina jūsų sistemos našumo stebėjimą realiuoju laiku.
Įrenginio charakteristikos ir techniniai sprendimai
Mažas energijos suvartojimas tuščiąja eiga. Grandinė buvo skirta mažoms ir vidutinėms švino rūgšties baterijoms ir tuščiąja eiga ima mažą srovę (5mA). Tai prailgina baterijos veikimo laiką.
Lengvai prieinami komponentai. Įrenginyje naudojami įprasti komponentai (ne SMD), kuriuos galima lengvai rasti parduotuvėse. Nieko nereikia mirksėti, vienintelis dalykas, kurio jums reikia, yra voltmetras ir reguliuojamas maitinimo šaltinis, kad sureguliuotų grandinę.
Naujausia įrenginio versija. Tai yra trečioji įrenginio versija, todėl dauguma klaidų ir trūkumų, buvusių ankstesnėse įkroviklio versijose, buvo ištaisyti.
Apsauga nuo įtampos ir energijos nuostolių
Prietaisas naudoja lygiagrečią įtampos reguliatorių, kad akumuliatoriaus įtampa neviršytų normos, paprastai - 13,8 V. Daugelis saulės įkroviklių naudoja „Schottky“ diodą, kad apsaugotų nuo akumuliatoriaus nutekėjimo į saulės kolektorių. Šuntinės įtampos reguliatorius naudojamas, kai baterija yra visiškai įkrauta. Viena iš šio požiūrio problemų yra diodo nuostoliai ir dėl to jo kaitinimas. Pavyzdžiui, 100 vatų saulės baterija, 12 V, maitina akumuliatorių 8A, įtampos kritimas per Schottky diodą bus 0,4 V, t. energijos išsklaidymas yra apie 3,2 vatai. Tai, pirma, nuostoliai, antra, diodui reikės radiatoriaus, kad pašalintų šilumą. Problema ta, kad neveiks įtampos kritimui sumažinti, keli lygiagrečiai prijungti diodai sumažins srovę, tačiau įtampos kritimas taip ir liks. Žemiau pateiktoje diagramoje vietoj įprastų diodų naudojami mosfetai, todėl galia prarandama tik aktyviajai varžai (varžos nuostoliams). Palyginimui, 100 W skydelyje naudojant IRFZ48 (KP741A) mosfetus, energijos nuostoliai yra tik 0,5 W (esant Q2). Tai reiškia, kad baterijoms reikia mažiau šilumos ir daugiau energijos. Kitas svarbus dalykas yra tas, kad mosfets turi teigiamą temperatūros koeficientą ir gali būti lygiagrečiai sujungti, kad sumažėtų atsparumas.
Be to, naudojami nestandartiniai sprendimai, pavyzdžiui, vietoj diodo tarp saulės kolektoriaus ir apkrovos naudojamas „mosfet Q2“. Diodas „mosfet“ leidžia srovei tekėti iš skydelio į apkrovą. Jei Q2 atsiranda reikšminga įtampa, tada atidaromas tranzistorius Q3, įkraunamas kondensatorius C4, kuris priverčia op-amp U2c ir U3b atidaryti Q2 mosfetą. Dabar įtampos kritimas apskaičiuojamas pagal Ohmo dėsnį, t.y. I * R, ir tai yra daug mažiau, nei jei ten būtų diodas. Kondensatorius C4 periodiškai iškraunamas per rezistorių R7, o Q2 užsidaro. Jei iš skydo teka srovė, tada induktoriaus L1 savindukcinė EMF nedelsdama verčia atidaryti Q3. Tai atsitinka labai dažnai (daug kartų per sekundę). Tuo atveju, kai srovė eina į saulės kolektorių, Q2 užsidaro, bet Q3 neatsidaro, nes diodas D2 riboja droselio L1 savindukcijos EMF. Diodas D2 gali būti vertinamas 1A srovei, tačiau bandymo metu paaiškėjo, kad tokia srovė pasitaiko retai.
VR1 žoliapjovė nustato didžiausią įtampą. Kai įtampa viršija 13,8 V, operacinis stiprintuvas U2d atidaro Q1 mosfetą ir skydelio išvestis yra „trumpai sujungta“ su žeme. Be to, U3b opampas išjungia Q2 ir pan. skydelis atjungtas nuo apkrovos. Tai būtina, nes Q1, be saulės kolektoriaus, „trumpai sujungia“ apkrovą ir akumuliatorių.
N kanalo mosfetų valdymas. Q2 ir Q4 „mosfets“ valdyti reikia daugiau įtampos nei naudojamose grandinėje. Norėdami tai padaryti, op-amp U2 su diodų ir kondensatorių surišimu sukuria padidintą įtampą VH. Ši įtampa naudojama maitinti U3, kurio išėjimas bus viršįtampis. Krūva U2b ir D10 užtikrina išėjimo įtampos stabilumą esant 24 voltams. Esant tokiai įtampai, per tranzistoriaus vartų šaltinį bus mažiausiai 10 V įtampa, taigi šilumos generavimas bus mažas. Paprastai N kanalų mosfetų impedancija yra daug mažesnė nei P kanalų, todėl jie buvo naudojami šioje grandinėje.
Apsauga nuo įtampos. „Mosfet Q4“, U3a „Opamp“ su išoriniu rezistorių ir kondensatorių aprišimu, yra skirti apsaugai nuo įtampos. Čia Q4 naudojamas nestandartiškai. „Mosfet“ diodas užtikrina nuolatinį srovės srautą į bateriją. Kai įtampa viršija nurodytą minimumą, „MOSFET“ yra atidarytas, leidžiant nedidelį įtampos kritimą įkraunant akumuliatorių, bet dar svarbiau - jis leidžia baterijos srovei tekėti į apkrovą, jei saulės elementas negali užtikrinti pakankamos išėjimo galios. Saugiklis apsaugo nuo trumpojo jungimo apkrovos pusėje.
Įrenginio nustatymas ir testavimas
Normaliai naudojant prietaisą, jungiklio J1 negalima įstatyti! D11 šviesos diodas naudojamas nustatymui.
Nustatymas
- Norėdami sukonfigūruoti įrenginį, prijunkite reguliuojamą maitinimo šaltinį prie „apkrovos“ gnybtų.
- Apsaugos nuo įtampos nustatymas: Įstatykite trumpiklį J1. Maitinimo šaltinyje nustatykite išėjimo įtampą 10,5 V. Pasukite žoliapjovę VR2 prieš laikrodžio rodyklę, kol užsidegs LED D11. Šiek tiek pasukite VR2 pagal laikrodžio rodyklę, kol šviesos diodas išsijungs. Nuimkite trumpiklį J1.
- Maksimalios įtampos nustatymas: Maitinimo šaltinyje nustatykite išėjimo įtampą 13,8 V. Pasukite žoliapjovę VR1 pagal laikrodžio rodyklę, kol LED D9 išsijungs. Lėtai sukite VR1 prieš laikrodžio rodyklę, kol užsidega LED D9.
Valdiklis yra sukonfigūruotas. Nepamirškite pašalinti džemperio J1!
Testavimas
Kaip ir reikėjo tikėtis, problemų dėl iškrovimo nekilo. Baterijos įkrovimo pakako planšetiniam kompiuteriui įkrauti, taip pat degė šviesos diodų juosta, o esant slenkstinei 10 V įtampai, juosta užgeso - valdiklis išjungė apkrovą, kad neišeikvotų baterijos žemiau iš anksto nustatytos ribos. Bet su kaltinimu viskas vyko ne taip. Pradžioje viskas buvo gerai, o maksimali galia pagal vatmetrą buvo apie 50W, o tai yra gana gerai. Tačiau įkrovimo pabaigoje juosta, sujungta kaip apkrova, pradėjo stipriai mirgėti. Priežastis aiški ir be osciloskopo - abu BMS nėra labai draugiški vienas kitam. Kai tik vienos iš elementų įtampa pasiekia slenkstį, BMS atjungia bateriją, dėl kurios atjungiama ir apkrova, ir valdiklis, tada procesas kartojamas. Atsižvelgiant į tai, kad slenksčio įtampos jau yra nustatytos valdiklyje, antrosios apsaugos plokštės iš esmės nereikia.
Turėjau grįžti planuoti „B“ - įdėti į akumuliatorių tik balansavimo lentą, valdikliui paliekant valdyti įkrovimą. 3S balanso lenta atrodo taip:
Šio balansatoriaus premija yra ir tai, kad jis yra 2 kartus pigesnis. Dizainas pasirodė dar paprastesnis ir gražesnis - balanseris užėmė „teisėtą“ vietą ant akumuliatoriaus balansavimo jungties, baterija prie maitinimo jungties prijungta prie valdiklio. Visa tai atrodo taip:
Nebebuvo staigmenų. Kai akumuliatoriaus ...
Kaip nustatyti pagrindinį saulės įkrovimo valdiklį | Trumpas vadovas ir meniu apžvalga
tags: #akumuliatoriu #krovimo #valdiklis