PWM 태양광 컨트롤러 개념. 태양광 충전 컨트롤러: 선택 규칙, DIY 조립 다이어그램

컨트롤러는 매우 간단하며 네 부분으로만 구성됩니다.

이것은 강력한 트랜지스터입니다(저는 IRFZ44N을 사용하여 최대 49Amps의 전류를 견딜 수 있습니다).

포지티브 제어 기능이 있는 자동차 릴레이 레귤레이터(VAZ "클래식").

저항 120kOhm.

다이오드는 태양광 패널(예: 자동차 다이오드 브리지)에서 방출되는 전류를 유지하기 위해 더 강력합니다.

작동 원리도 매우 간단합니다. 나는 전자 제품에 대해 전혀 이해하지 못하기 때문에 전자 제품을 전혀 이해하지 못하는 사람들을 위해 글을 쓰고 있습니다.

릴레이 레귤레이터는 배터리에 연결되고 알루미늄베이스 (31k)에 마이너스 (15k)에 연결되며 접점 (68k)에서 저항을 통과하는 와이어가 트랜지스터의 게이트에 연결됩니다. 트랜지스터에는 세 개의 다리가 있는데 첫 번째는 게이트, 두 번째는 드레인, 세 번째는 소스입니다. 태양 전지 패널의 마이너스는 소스에 연결되고 플러스는 배터리에 연결되며 트랜지스터의 드레인에서 태양 전지 패널의 마이너스는 배터리로 이동합니다.

릴레이 레귤레이터가 연결되고 작동하면 (68k)의 양의 신호가 게이트를 잠금 해제하고 태양 전지판의 전류가 소스 드레인을 통해 배터리로 흐르고 배터리의 전압이 14V를 초과하면 릴레이 레귤레이터는 트랜지스터의 플러스와 게이트를 끄고 마이너스에 가까운 저항을 통해 방전하여 태양 전지 패널의 음극 접점을 차단하고 꺼집니다. 그리고 전압이 조금 떨어지면 릴레이 레귤레이터가 다시 게이트에 플러스를주고 트랜지스터가 열리고 다시 패널의 전류가 배터리로 흐릅니다. 빛이 없으면 태양 전지 패널 자체가 전기를 소비하기 때문에 밤에 배터리가 방전되지 않도록 양극 SB 와이어의 다이오드가 필요합니다.

아래는 컨트롤러 요소의 연결을 시각적으로 보여줍니다.

제가 전자공학에 약하고 회로에 약간의 하자가 있을지도 모르지만 아무런 설정 없이 바로 작동이 되고 태양광 패널용 공장 컨트롤러가 하는 일도 하고 비용도 200루블 정도에 작업시간은 1시간 정도 밖에 되지 않습니다 .

아래는 이 컨트롤러의 완전히 명확한 사진이 아니므로 컨트롤러의 모든 세부 사항이 상자 본체에 고정되어 있습니다. 트랜지스터가 약간 뜨거워지고 작은 팬에 고정되었습니다. 저항과 병렬로 컨트롤러의 작동을 보여주는 작은 LED를 넣었습니다. SB가 켜져 있을 때는 연결된 것이고, 켜져 있지 않을 때는 배터리가 충전 중이며, 배터리가 빠르게 깜박이면 배터리가 거의 충전된 상태이며 단순히 충전 중입니다.

이 컨트롤러는 6 개월 이상 작동했으며이 기간 동안 문제가 없었고 연결했고 그게 다입니다. 이제 배터리를 모니터링하지 않고 모든 것이 저절로 작동합니다. 이것은 밸러스트 조절기로 풍력 터빈용으로 조립한 첫 번째 컨트롤러입니다. 제 수제 제품 섹션의 이전 기사에서 이에 대해 참조하십시오.

주의 - 컨트롤러가 완전히 작동하지 않습니다. 일정 시간 작동 후이 회로의 트랜지스터가 완전히 닫히지 않고 14V가 증가해도 전류가 배터리로 계속 흐르는 것으로 나타났습니다.

이제 컨트롤러로 안정기 레귤레이터가 있는데 오랫동안 잘 작동했습니다. 전압이 14볼트를 초과하면 트랜지스터가 열리고 과도한 에너지를 모두 소모하는 전구가 켜집니다. 동시에 이 안정기에는 두 개의 태양광 패널과 풍력 발전기가 있습니다.

태양 에너지를 에너지로 변환 전기, 움직이는 부품이 없으므로 경제적이고 신뢰할 수 있으며 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 장치에는 각각의 기능을 수행하는 여러 구성 요소가 있습니다.

가장 "고급" 키트에는 12v DC를 220v AC로 변환하는 키트가 포함되어 있습니다. 이를 통해 TV 및 라디오와 같은 기존 네트워크 장치를 자율 전원 시스템에 연결할 수 있습니다.

전체 시스템의 효율적인 운영을 위해 반드시 필요한 필수 요소는 충전 컨트롤러입니다.

충전 컨트롤러의 주요 작업은 흐름 분배입니다. 전기 에너지태양광 패널에서 받았습니다. 안정적인 출력 전압을 유지하고 내장 시스템의 과충전 또는 완전 방전을 방지합니다.

따라서 고가의 배터리 수명이 크게 늘어납니다.

주요기능

컨트롤러를 사용하는 전원 시스템. (확대하려면 클릭)

컨트롤러는 다음을 수행합니다.

1. 최적의 배터리 충전 전류 선택.
2. 설정된 한도까지 충전되면 배터리 분리.

전문점에서 이러한 컨트롤러를 구입할 필요는 없습니다. 납땜 인두와 전기 공학에 대한 최소한의 지식이 있으면 엔트리 레벨 회로를 직접 조립할 수 있습니다.

이러한 장치에는 여러 유형이 있습니다. 가장 간단한 기능은 하나뿐입니다. 충전 수준에 따라 배터리를 연결하고 분리합니다.

정교한 장치는 피크 전력을 추적하므로 더 많은 출력 전류를 보장하여 시스템 효율성을 높입니다.

각 컨트롤러는 다음 요구 사항을 준수해야 합니다.
1.2P ≤ I×U, 여기서 P는 패널의 총 전력입니다. I - 컨트롤러 출력의 전류; U는 부하 시 출력 전압입니다.

특정 스키마 구문 분석

예를 들어 비상 조명 또는 시스템용 하이브리드 전원 공급 장치를 고려하십시오. 도난 경보 24시간 내내 작동해야 하는 집.

낮 동안의 태양열 패널 전력은 네트워크의 전기 소비를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 롤링 정전으로부터 장비를 보호할 수 있습니다.

밤에는 회로가 220V 전원 공급 장치로 전환됩니다. 백업 전원은 12V, 4.5Ah 충전식 배터리입니다. 이러한 시스템은 어떤 날씨에도 효과적으로 작동합니다.

간단한 컨트롤러 다이어그램

트랜지스터의 핀아웃.

포토레지스터 LDR은 트랜지스터 T1 및 T2를 제어합니다. 왼쪽 그림은 트랜지스터의 핀아웃을 보여줍니다. 여기서 E(1)은 이미터, C(2)는 컬렉터, B(3)은 베이스입니다.

주간에는 포토레지스터가 켜지고 트랜지스터가 닫힙니다. 따라서 다이오드 D2를 통해 패널(Solar panel)로부터 배터리로 12볼트의 전력이 공급된다.

또한 배터리가 패널을 통해 방전되는 것을 방지합니다. 좋은 조명에서 15W 패널은 1A의 전류를 공급합니다.

배터리가 11.6V까지 완전히 충전되면 ZD 제너 다이오드가 끊어지고 빨간색 LED(LED Red)가 켜집니다. 배터리 단자의 전압이 11V로 떨어지면 LED가 꺼집니다. 이는 배터리를 충전해야 함을 의미합니다. 저항 R1, R3은 제너 다이오드 및 LED의 전류를 제한합니다.

밤에는 포토 레지스터 LDR의 저항이 감소하고 트랜지스터 T1, T2가 켜집니다. 배터리는 전원 공급 장치를 통해 충전됩니다. 변압기, 다이오드 브리지 D3-D6, 저항 R4, 트랜지스터 T2 및 다이오드 D1을 통한 220V 네트워크의 충전 전류는 배터리로 이동합니다. 커패시터 C2는 주 전압 리플을 부드럽게 합니다.

LDR 광센서가 트리거되는 조명 임계값은 가변 저항 VR1을 사용하여 조정됩니다.

대체 에너지는 매년 확대되고 있습니다. 이에 따라 태양광 패널과 배터리용 충전 컨트롤러에 대한 수요가 증가하고 있다. 자유 에너지의 고전적인 예 중 하나가 태양 에너지이기 때문에 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 세 가지 주요 방법으로 사용됩니다.

1. 태양열 수집기.
2. 태양열 집광기.
3. 태양 전지.

처음 두 가지 방법이 열을 집중시키고 전달하는 것이라면 세 번째 방법은 햇빛을 전기로 변환하는 것입니다. 그러나 대체 에너지에는 한 가지 중요한 문제가 있습니다. 이를 이해하려면 고전적인 전기 "추출"방법과 유추해야합니다.

사실 일반적인 화력 발전소와 원자력 발전소에서는 발전기가 증기 터빈을 작동시키는 반면 수력 발전소에서는 물의 흐름을 유도합니다. 이것은 지속적인 과정입니다. 대체 에너지의 경우 상황이 조금 다릅니다. 바람도 태양도 항상 빛나지 않습니다. 결국에는 고요함, 흐림, 밤이 있습니다. 그리고 대부분의 경우 어둠 속에서 정확하게 전기가 필요합니다. 어떻게 될 것인가? 배터리에 보관해야 합니다.

태양열 충전 컨트롤러가 필요한 이유는 무엇입니까?

솔라 컨트롤러
배터리는 에너지를 저장하기 위해 발명되었습니다. 따라서 그들은 크고 작은 규모의 설치에서 대체 에너지에서 가장 광범위한 적용을 발견했습니다. 그러나 여러 가지 문제가 있습니다.

1. 낮 시간 동안의 햇빛은 강도가 다릅니다.
2. 태양광 발전소의 연결 다이어그램에 따라 패널의 출력 단자에 다른 전압이 있을 수 있습니다.

태양 전지 충전 컨트롤러는 장치가 방출하는 에너지를 배터리의 올바른 "형태"로 변환하기 위해 필요한 것입니다. 그것의 도움으로 에너지 흐름은 장치가 올바른 모드로 충전되도록 하는 방식으로 분배됩니다.

이 장치는 배터리 충전에 도움이 될 뿐만 아니라 이 프로세스가 상당히 최적화되어 수명이 크게 연장됩니다.

태양광 컨트롤러의 종류

에 현대 세계세 가지 유형의 컨트롤러가 있습니다.

- MPPT 컨트롤러;

On-Off는 컨트롤러가 전압이 14.5볼트에 도달하면 직접 충전하는 가장 간단한 솔루션입니다. 그러나 이 전압은 배터리가 완전히 충전되었음을 나타내지 않습니다. 이렇게 하려면 배터리가 완전 충전에 필요한 에너지를 얻을 수 있도록 일정 시간 동안 전류를 유지해야 합니다. 결과적으로 배터리가 만성적으로 부족하게 충전되고 배터리 수명이 단축됩니다.

PWM 컨트롤러는 단순히 초과분을 "차단"하여 배터리 충전에 필요한 전압을 유지합니다. 따라서 태양전지가 공급하는 전압에 관계없이 기기가 충전된다. 주요 조건은 충전에 필요한 것보다 높다는 것입니다. 12V 배터리의 경우 만충전 시 전압이 14.5V, 방전 시 약 11V로 MPPT보다 간단하지만 효율이 떨어지는 형태의 컨트롤러이다. 배터리를 용량의 100%까지 채울 수 있어 "On-Off"와 같은 시스템에 비해 상당한 이점을 제공합니다.

MPPT 컨트롤러 - 모드를 분석할 수 있는 더 복잡한 장치가 있습니다. 전체 이름은 러시아어로 "최대 전력 지점 추적"을 의미하는 "최대 전력 지점 추적"처럼 들립니다. 패널이 발산하는 전력은 패널에 떨어지는 빛의 양에 따라 크게 달라집니다.

사실 PWM 컨트롤러는 어떤 식으로든 패널의 상태를 분석하지 않고 배터리 충전에 필요한 전압만 생성합니다. MPPT는 이를 모니터링하고 태양광 패널에서 생성된 전류를 모니터링하고 축전지 충전에 최적인 출력 매개변수를 형성합니다. 따라서 입력 회로의 전류는 태양열 패널에서 컨트롤러로 감소하고 에너지는보다 합리적으로 사용됩니다.

최대 전력점은 무엇입니까?

태양 전지 패널 요소의 CVC는 선형이 아닙니다. 특정 출력 전압까지 정격 전류를 전달할 수 있습니다. 원하는 매개변수에 도달하면 배터리가 공급하는 전류가 감소합니다. 최대 전력점이 상태는 패널이 최대 전압과 전류를 제공할 때 호출되며, 이 시점 이후 출력 전압이 증가함에 따라 전류도 증가합니다. MPPT 컨트롤러는 TMP를 달성하기 위한 조건이 생성되는 태양 전지 모드를 정확하게 사용하려고 합니다. 이를 바탕으로 그러한 장치의 전력 출력이 더 높아질 것입니다.

그러나 주의 깊은 독자라면 이미 짐작할 수 있는 한 가지 뉘앙스가 있습니다. PWM 컨트롤러가 어떤 것과도 관계없이 볼트와 암페어를 출력하면 출력 매개변수가 낮을 때 최소한의 패널 조명으로도 배터리가 충전됩니다. 반면 MTTP 컨트롤러는 이에 응답하지 않을 수 있습니다. 사용자 정의 및 적응 기능이 있는 별도의 모델도 있습니다. 다른 조건환경.

주목! 이러한 유형의 컨트롤러를 사용하면 플랜트 효율(COP)을 최대 30%까지 높일 수 있습니다.

컨트롤러 없이도 가능한가요?

잘 선택된 컨트롤러는 대체 전원 공급 시스템에 대한 추가 유지보수 비용을 줄여줍니다. 잘못된 배터리 충전 프로세스는 수명을 단축시킵니다. 컨트롤러를 전혀 사용하지 않으면 어떻게 됩니까? 태양 전지가 배터리에 직접 연결된 경우 충전 전류가 제어되지 않습니다. 사실 태양 전지 패널의 12볼트 모델에 대한 최대 전력 지점의 전압은 15.5볼트 이상의 값에 도달합니다. 충전 전류가 크면 배터리 셀이 끓어 열이 방출되고 배터리 무결성이 손상됩니다.

올바른 충전 모드는 장치의 수명을 절약하고 예정되지 않은 교체를 수행할 필요가 없습니다.

선택할 때 무엇을 찾아야합니까?

충전 컨트롤러를 구입할 때 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 설치 전원.
• 배터리 수.
• 시스템 전압(패널의 설계 및 연결에 따라 12, 24V 또는 기타).
• 충전 전류.

일부 배터리는 BlueSolar MPPT와 같은 12볼트 및 24볼트 옵션으로 판매됩니다.

충전 전류 - 배터리 충전 속도를 나타냅니다. 일반적으로 "용량 / 10" 공식에 따라 선택됩니다. 50A/h 용량의 배터리는 5A의 전류로 충분하지만 총 용량이 200A/h인 배터리 전체를 사용하는 경우 전류를 공급할 수 있는 컨트롤러가 필요합니다. 20A까지, 이것이 최소값입니다.

태양 전지 충전 컨트롤러 회로는 칩을 기반으로 하며 전체 장치 전체의 핵심 요소입니다. 칩은 컨트롤러의 주요 부분이며 컨트롤러 자체는 태양계의 핵심 요소입니다. 이 장치는 전체 장치의 작동을 전체적으로 모니터링하고 태양열 패널에서 배터리 충전을 관리합니다.

배터리가 최대로 충전되면 컨트롤러는 전류 공급을 조절하여 장치의 자체 방전을 보상하는 데 필요한 양으로 줄입니다. 배터리가 완전히 방전되면 컨트롤러는 장치에 들어오는 모든 부하를 끕니다.

이 장치의 필요성은 다음과 같이 줄일 수 있습니다.

1. 배터리 충전은 다단계입니다.
2. 장치를 충전/방전할 때 켜짐/꺼짐 배터리 조정;
3. 배터리를 최대 충전 상태로 연결
4. 자동 모드에서 광전지에서 충전 연결.

태양열 장치용 배터리 충전 컨트롤러는 모든 기능의 성능이 양호한 상태에서 내장 배터리의 수명을 크게 증가시키기 때문에 중요합니다.

배터리 충전 컨트롤러 작동 방식

없는 경우 태양 광선구조의 광전지에서 절전 모드에 있습니다. 광선이 요소에 나타난 후에도 컨트롤러는 여전히 절전 모드에 있습니다. 태양으로부터 축적된 에너지가 전기적으로 10V 전압에 도달해야 켜집니다.

전압이 이 표시기에 도달하면 장치가 켜지고 쇼트키 다이오드를 통해 배터리에 전류를 공급하기 시작합니다. 이 모드에서 배터리를 충전하는 프로세스는 컨트롤러가 수신한 전압이 14V에 도달할 때까지 계속됩니다. 이 경우 35W 태양광 배터리 또는 기타에 대한 컨트롤러 회로에서 일부 변경이 발생합니다. 증폭기는 MOSFET 트랜지스터에 대한 액세스를 열고 약한 나머지 두 개는 닫힙니다.

따라서 배터리 충전이 중지됩니다. 전압이 떨어지면 회로가 초기 위치로 돌아가고 충전이 계속됩니다. 이 작업에 컨트롤러에 할당된 시간은 약 3초입니다.

유형

이 유형의 장치는 가장 간단하고 저렴한 것으로 간주됩니다. 유일한 주요 임무는 과열을 방지하기 위해 최대 전압에 도달하면 배터리 충전을 끄는 것입니다.

그러나 이 유형에는 너무 일찍 꺼지는 단점이 있습니다. 최대 전류에 도달한 후 몇 시간 더 충전 프로세스를 유지해야 하며 이 컨트롤러는 즉시 전원을 끕니다.

그 결과 배터리 충전량이 최대치의 약 70%가 됩니다. 이는 배터리에 부정적인 영향을 미칩니다.

PWM

이 유형은 고급 On/Off입니다. 업그레이드는 펄스 폭 변조(PWM) 시스템이 내장되어 있다는 것입니다. 이 기능을 통해 컨트롤러는 최대 전압에 도달했을 때 전류 공급을 끄지 않고 강도를 줄일 수 있습니다.

이로 인해 장치를 거의 완전히 충전할 수 있게 되었습니다.

이 유형은 현재 가장 발전된 것으로 간주됩니다. 그의 작업의 본질은 주어진 배터리에 대한 최대 전압의 정확한 값을 결정할 수 있다는 사실에 기반합니다. 시스템의 전류와 전압을 지속적으로 모니터링합니다. 이러한 매개 변수의 지속적인 획득으로 인해 프로세서는 최대 전력을 생성할 수 있는 최적의 전류 및 전압 값을 유지할 수 있습니다.

MPPT와 PWN 컨트롤러를 비교하면 첫 번째 컨트롤러의 효율이 약 20~35% 더 높습니다.

선택 옵션

선택 기준은 두 가지뿐입니다.

1. 첫 번째이자 매우 중요한 점은 입력 전압입니다. 이 표시기의 최대값은 태양 전지의 개방 회로 전압의 약 20% 이상 높아야 합니다.
2. 두 번째 기준은 정격 전류입니다. PWN 유형을 선택하면 정격 전류가 배터리의 단락 전류보다 약 10% 높아야 합니다. MPRT를 선택한 경우 주요 특성은 전력입니다. 이 매개변수는 전체 시스템의 전압에 시스템의 정격 전류를 곱한 값보다 커야 합니다. 계산을 위해 배터리가 방전될 때 전압을 취합니다.

DIY하는 방법

기성품을 구매할 수 없다면 직접 만들 수 있습니다. 그러나 태양 전지 충전 컨트롤러의 작동 방식을 이해하면 매우 간단하므로 생성이 더 어려울 것입니다. 만들 때 그러한 장치는 공장에서 생산되는 아날로그보다 나쁠 것임을 이해해야합니다.

그것 가장 간단한 회로가장 쉽게 만들 수 있는 태양광 배터리 컨트롤러입니다. 위의 예는 12V의 전압으로 납산 배터리를 충전하고 저전력 태양 전지와 연결하기 위한 컨트롤러를 만드는 데 적합합니다.

일부 핵심 요소에 대한 등급을 변경하면 배터리를 사용하는 보다 강력한 시스템에 이 체계를 적용할 수 있습니다. 이러한 수제 컨트롤러 작동의 본질은 11V보다 낮은 전압에서 부하가 꺼지고 12.5V에서 배터리에 적용된다는 것입니다.

간단한 회로에서 보호 다이오드 대신 전계 효과 트랜지스터가 사용된다는 것은 가치가 있습니다. 그러나 어느 정도 지식이 있다면 전기 다이어그램, 고급 컨트롤러를 만들 수 있습니다.

이 계획은 생성이 훨씬 더 어렵기 때문에 고급으로 간주됩니다. 그러나 이러한 장치를 갖춘 컨트롤러는 태양 전지뿐만 아니라 풍력 발전기에도 안정적으로 작동할 수 있습니다.

동영상

컨트롤러를 올바르게 연결하는 방법은 비디오에서 배우게 됩니다.