Schema circuitului controlerului solar PWM. Controler de încărcare pentru o baterie solară: reguli de selecție, diagramă de circuit pentru asamblarea bricolaj

Controlerul este foarte simplu și este format din doar patru părți.

Acesta este un tranzistor puternic (folosesc IRFZ44N și pot rezista la curent de până la 49 de amperi).

Releu-regulator auto cu control pozitiv (VAZ „clasic”).

Rezistor 120 kOhm.

Dioda este mai puternică, astfel încât să rețină curentul dat de panoul solar (de exemplu, de la un pod de diode auto).

Principiul de funcționare este, de asemenea, foarte simplu. Scriu pentru oameni care nu înțeleg deloc electronica, deoarece eu însumi nu înțeleg nimic despre asta.

Releul regulatorului este conectat la baterie, minus la baza de aluminiu (31k), plus la (15k), de la contactul (68k) firul este conectat printr-un rezistor la poarta tranzistorului. Tranzistorul are trei picioare, primul este poarta, al doilea este drenajul, iar al treilea este sursa. Minusul panoului solar este conectat la sursă, iar plusul de la scurgerea tranzistorului, minusul panoului solar merge la baterie.

Când releul-regulator este conectat și funcționează, semnalul pozitiv de la (68k) deblochează poarta și curentul de la panoul solar trece prin sursa de scurgere în baterie, iar când tensiunea bateriei depășește 14 volți, releul. -regulatorul oprește plusul și poarta tranzistorului, descarcându-se prin rezistor se închide la minus, rupând astfel contactul minus al panoului solar și se oprește. Și când tensiunea scade puțin, releul-regulator va aplica din nou un plus porții, tranzistorul se va deschide și din nou curentul de la panou va curge în baterie. Este necesară o diodă pe firul pozitiv al panoului solar, astfel încât bateria să nu se descarce noaptea, deoarece fără lumină panoul solar însuși consumă energie electrică.

Mai jos este o diagramă vizuală a conexiunii elementelor controlerului.

Nu mă pricep la electronică și poate că există unele deficiențe în circuitul meu, dar funcționează fără setări și funcționează imediat și face ceea ce fac controlerele din fabrică pentru panourile solare, iar costul este de doar aproximativ 200 de ruble și o oră de muncă.

Mai jos este o fotografie nu complet clară a acestui controler, toate părțile controlerului sunt pur și simplu atașate de corpul cutiei într-un mod atât de dur și neglijent. Tranzistorul se încălzește puțin și l-am montat pe un mic ventilator. Am plasat un mic LED paralel cu rezistența, care arată funcționarea controlerului. Când este pornită, bateria este conectată, când nu este, înseamnă că bateria este încărcată, iar când clipește rapid, bateria este aproape complet încărcată și tocmai se reîncarcă.

Acest controler funcționează de mai bine de șase luni și în acest timp nu au fost probleme, l-am conectat și gata, acum nu monitorizez bateria, totul funcționează de la sine. Acesta este al doilea controler al meu, primul pe care l-am asamblat pentru generatoare eoliene ca regulator de balast, vezi despre el în articolele anterioare din secțiunea despre produsele mele de casă.

Atenție - controlerul nu este complet funcțional. După ceva timp de lucru, a devenit clar că tranzistorul din acest circuit nu se închide complet, iar curentul continuă să curgă în baterie chiar și atunci când tensiunea depășește 14 volți.

Și acum am ca controler un regulator de balast, care funcționează perfect de mult. De îndată ce tensiunea depășește 14 volți, tranzistorul se deschide și aprinde becul, care arde toată energia în exces. Acum există două panouri solare și un generator eolian pe acest balast în același timp.

Transformarea energiei solare în electricitate, nu au piese mobile, prin urmare sunt economice, fiabile si sunt din ce in ce mai folosite. Astfel de dispozitive conțin mai multe componente, fiecare dintre ele își îndeplinește propria funcție.

Cele mai „avansate” kituri conțin unul care convertește tensiunea de 12V DC în 220V AC. Acest lucru vă permite să conectați dispozitive obișnuite de rețea, cum ar fi un televizor și un radio, la un sistem de alimentare autonom.

Un element obligatoriu necesar pentru funcționarea eficientă a întregului sistem este regulatorul de încărcare.

Sarcina principală a controlerului de încărcare este distribuția debitului energie electrica, primit de la panoul solar. Menținerea unei tensiuni stabile de ieșire, precum și eliminarea supraîncărcării sau a descărcării complete încorporate în sistem.

Acest lucru crește semnificativ durata de viață a bateriei scumpe.

Functii principale

Sistem de alimentare cu ajutorul unui controler. (Click pentru a mari)

Controlerul efectuează:

1. Selectarea curentului optim de încărcare a bateriei.
2. Închiderea bateriei la încărcarea la limita setată.

Nu este necesar să cumpărați un astfel de controler într-un magazin specializat. Având un fier de lipit și cunoștințe minime în inginerie electrică, puteți asambla singur un circuit entry-level.

Există mai multe tipuri de astfel de dispozitive. Cele mai simple au o singură funcție: conectează și deconectează bateria în funcție de nivelul de încărcare.

Dispozitivele sofisticate monitorizează puterea de vârf și, prin urmare, asigură un curent de ieșire mai mare, crescând eficiența sistemului.

Fiecare controler trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
1.2P ≤ I×U, unde P este puterea totală a panourilor; I – curent la ieșirea controlerului; U – tensiunea de ieșire sub sarcină.

Analiza unui circuit specific

De exemplu, luați în considerare o sursă hibridă pentru alimentarea unui sistem de iluminat sau de urgență alarmă anti-efracție acasă, care ar trebui să funcționeze non-stop.

Alimentarea cu energie electrică bazată pe un panou solar în timpul zilei nu numai că poate reduce semnificativ consumul de energie electrică din rețea, dar și poate proteja echipamentele de întreruperile de curent.

Noaptea, circuitul trece la alimentare de la o rețea de 220 V. Sursa de alimentare de rezervă este o baterie reîncărcabilă de 12 V, 4,5 A/h. Un astfel de sistem va funcționa eficient în orice vreme.

Circuit de control simplu

Pinout tranzistor.

Fotorezistorul LDR controlează tranzistorii T1 și T2. Figura din stânga arată pinout-ul tranzistorilor, unde E (1) este emițătorul, C (2) este colectorul, B (3) este baza.

În timpul zilei, fotorezistorul este iluminat și tranzistoarele sunt închise. Prin urmare, bateria este furnizată de 12 volți de la panou (panou solar) prin dioda D2.

De asemenea, previne descărcarea bateriei prin panou. În lumină bună, un panou de 15W asigură 1A de curent.

Când bateria este complet încărcată la 11,6 V, dioda Zener ZD se sparge și LED-ul roșu se aprinde. Când tensiunea la bornele bateriei scade la 11V, LED-ul se stinge. Aceasta înseamnă că bateria trebuie încărcată. Rezistoarele R1, R3 limitează curentul diodei zener și LED-ului.

Noaptea, rezistența fotorezistorului LDR scade, tranzistoarele T1, T2 pornesc. Bateria se încarcă prin sursa de alimentare. Curentul de încărcare din rețeaua de 220V printr-un transformator, punte de diode D3 - D6, rezistență R4, tranzistor T2 și dioda D1 este alimentat bateriei. Condensatorul C2 netezește ondulațiile de tensiune de rețea.

Pragul de iluminare la care fotosenzorul LDR este declanșat este ajustat folosind un rezistor variabil VR1.

Energia alternativă se răspândește din ce în ce mai mult în fiecare an. În consecință, cererea de panouri solare și controlere de încărcare pentru baterii este în creștere. Și acest lucru nu este surprinzător, pentru că unul dintre exemplele clasice de energie liberă este energia soarelui. Este utilizat în trei moduri principale:

1. Colector solar.
2. Concentrator solar.
3. Baterie solară.

Dacă primele două metode implică concentrarea și transferul căldurii, a treia permite transformarea razelor solare în energie electrică. Cu toate acestea, există o problemă semnificativă în energia alternativă, pentru a o înțelege, trebuie să faceți o analogie cu metodele clasice de „extragere” a energiei electrice.

Faptul este că în centralele termice convenționale și centralele nucleare, generatorul este acționat de o turbină cu abur în centralele hidroelectrice, generatorul este acționat de fluxul de apă; Acesta este un proces continuu. În cazul energiei alternative, totul este puțin diferit. Nici vântul, nici soarele nu strălucește tot timpul. La urma urmei, poate fi calm, înnorat, noapte. Iar electricitatea, într-o măsură mai mare, este necesară tocmai noaptea. Cum să fii? Trebuie să-l depozitați în baterii.

De ce ai nevoie de un regulator de încărcare pentru o baterie solară?

Regulator solar
Bateriile au fost inventate pentru a stoca energie. Prin urmare, au găsit o largă aplicație în energia alternativă, în instalații mici și mari. Dar există o serie de probleme:

1. Lumina soarelui are intensități diferite în timpul orelor de lumină.
2. În funcție de schema de conectare a centralei solare, bornele de ieșire ale panourilor pot avea valori diferite ale tensiunii.

Un controler de încărcare a bateriei solare este exact ceea ce este necesar pentru a converti energia pe care o oferă dispozitivele în „forma” corectă pentru baterie. Cu ajutorul acestuia, fluxurile de energie sunt distribuite astfel încât să se asigure că dispozitivele sunt încărcate în modul corect.

Dispozitivul nu numai că ajută la încărcarea bateriei, dar și datorită faptului că acest proces devine destul de optimizat, durata de viață a acestuia este prelungită semnificativ.

Tipuri de controlere pentru baterii solare

ÎN lumea modernă Există trei tipuri de controlere:

— controler MPPT;

On-Off este cea mai simplă soluție de încărcare, un astfel de controler direct atunci când tensiunea acestuia ajunge la 14,5 volți. Cu toate acestea, această tensiune nu indică faptul că bateria este complet încărcată. Pentru a face acest lucru, trebuie să mențineți curentul pentru o perioadă de timp, astfel încât bateria să câștige energia necesară pentru o încărcare completă. Ca rezultat, obțineți o subîncărcare cronică a bateriilor și o reducere a duratei de viață a acestora.

Controlerele PWM mențin tensiunea necesară pentru a încărca bateria pur și simplu prin „taierea” excesului. Astfel, aparatul se incarca indiferent de tensiunea furnizata de bateria solara. Condiția principală este ca acesta să fie mai mare decât este necesar pentru încărcare. Pentru bateriile de 12 V, tensiunea în stare complet încărcată este de 14,5 V, iar în stare descărcată este de aproximativ 11. Acest tip de controler este mai simplu decât MPPT, cu toate acestea, are o eficiență mai mică. Acestea vă permit să umpleți bateria la 100% din capacitatea acesteia, ceea ce oferă un avantaj semnificativ față de sistemele „On-Off”.

Controler MPPT - are un dispozitiv mai complex capabil să analizeze modul. Numele său în întregime sună ca „Urmărirea punctului de putere maximă”, care în rusă înseamnă „Urmărirea punctului de putere maximă”. Puterea pe care o produce un panou depinde foarte mult de cantitatea de lumină care cade pe el.

Cert este că controlerul PWM nu analizează în niciun fel starea panourilor, ci generează doar tensiunile necesare pentru încărcarea bateriei. MPPT îl monitorizează, precum și curenții furnizați de panoul solar și generează parametrii de ieșire optimi pentru încărcarea bateriilor de stocare. Astfel, curentul din circuitul de intrare este redus: de la panoul solar la controler, iar energia este utilizată mai eficient.

Care este punctul de putere maximă?

Caracteristica curent-tensiune a elementelor panoului solar nu este liniară. Este capabil să furnizeze curenți nominali până la o anumită tensiune de ieșire. Când sunt atinși parametrii necesari, curentul furnizat de baterie scade. Punct de putere maximă se numește starea în care panoul produce tensiune și curent maxim, după acest punct, pe măsură ce tensiunea de ieșire crește, scade și curentul. Controlerul MPPT se străduiește să folosească exact modul baterie solară în care sunt create condițiile pentru realizarea TMM. Pe baza acestui fapt, rezultă că puterea furnizată de astfel de dispozitive va fi mai mare.

Cu toate acestea, există o nuanță pe care cititorii atenți ar fi putut-o deja ghici. Dacă controlerul PWM își produce volți și amperi indiferent de orice, bateriile vor fi încărcate chiar și cu iluminarea minimă a panoului, atunci când parametrii de ieșire sunt mici. În timp ce controlerul MTTP poate pur și simplu să nu răspundă la acest lucru. Există, de asemenea, modele separate, cu posibilitatea de personalizare și adaptare conditii diferite mediu inconjurator.

Atenţie! Utilizarea acestui tip de controlere poate crește eficiența (eficiența) instalației cu până la 30%.

Este posibil să faci fără controler?

Un controler selectat corespunzător reduce investițiile ulterioare în întreținerea sistemului dumneavoastră alternativ de alimentare cu energie. Procesele incorecte de încărcare a bateriei duc la o scădere a resursei acesteia. Ce se întâmplă dacă nu folosești controlere deloc? În cazul în care bateria solară este conectată direct la baterie, curentul de încărcare nu va fi controlat. Faptul este că tensiunea la punctul de putere maximă pentru modelele de 12 volți de panouri solare atinge valori de peste 15,5 volți. Un curent mare de încărcare va face ca celulele din baterii să fie fierte, ceea ce va genera căldură și va deteriora integritatea bateriilor.

Modul corect de încărcare va păstra durata de viață a dispozitivului și nu va trebui să efectuați o înlocuire neprogramată.

Ce să cauți atunci când alegi?

Atunci când achiziționați un regulator de încărcare, trebuie să luați în considerare:

• Puterea de instalare.
• Numărul de baterii.
• Tensiunea sistemului (12, 24 volți sau altele, în funcție de proiectarea și conectarea panourilor).
• Curent de încărcare.

Unele baterii sunt vândute pentru a fi utilizate în circuite de 12 și 24 de volți, cum ar fi BlueSolar MPPT.

Curent de încărcare – caracterizează viteza de încărcare a bateriilor dumneavoastră. De obicei se alege folosind formula „Capacitate/10”, adică. pentru o baterie cu o capacitate de 50 A/h este suficient un curent de 5 A Totusi, daca ai o baterie intreaga de baterii cu o capacitate totala de 200 A/h, atunci vei avea nevoie de un controler capabil sa livreze un. curent de până la 20 A, acesta este minimul.

Circuitul controlerului de încărcare a bateriei solare se bazează pe un cip, care este un element cheie al întregului dispozitiv. Cipul este partea principală a controlerului, iar controlerul în sine este elementul cheie al sistemului solar. Acest dispozitiv monitorizează funcționarea întregului dispozitiv în ansamblu și gestionează, de asemenea, încărcarea bateriei de la panourile solare.

Când bateria este la încărcare maximă, controlerul va regla alimentarea cu curent către aceasta, reducându-l la cantitatea necesară pentru a compensa autodescărcarea dispozitivului. Dacă bateria este complet descărcată, controlerul va opri orice sarcină care sosește dispozitivul.

Necesitatea acestui dispozitiv poate fi redusă la următoarele puncte:

1. Încărcare baterie în mai multe etape;
2. Reglarea bateriei on/off la încărcarea/descărcarea dispozitivului;
3. Conectarea bateriei la încărcare maximă;
4. Conectarea încărcării de la fotocelule în modul automat.

Un controler de încărcare a bateriei pentru dispozitive solare este important, deoarece performanța tuturor funcțiilor sale în modul corespunzător crește foarte mult durata de viață a bateriei încorporate.

Cum funcționează controlerul de încărcare a bateriei?

În lipsa razele de soare pe fotocelulele structurii este în regim de repaus. După ce razele apar pe elemente, controlerul este încă în modul de repaus. Se pornește numai dacă energia acumulată de la soare ajunge la 10 V în echivalent electric.

De îndată ce tensiunea atinge această valoare, dispozitivul se va porni și va începe să furnizeze curent bateriei prin dioda Schottky. Procesul de încărcare a bateriei în acest mod va continua până când tensiunea primită de controler ajunge la 14 V. Dacă se întâmplă acest lucru, atunci vor avea loc unele modificări în circuitul controlerului pentru o baterie solară de 35 de wați sau oricare alta. Amplificatorul va deschide accesul la tranzistorul MOSFET, iar celelalte două, mai slabe, vor fi închise.

Acest lucru va opri încărcarea bateriei. De îndată ce tensiunea scade, circuitul va reveni la poziția inițială și încărcarea va continua. Timpul alocat controlerului pentru a efectua această operație este de aproximativ 3 secunde.

Tipuri

Acest tip de dispozitiv este considerat cel mai simplu și mai ieftin. Singura sa sarcină principală este de a opri alimentarea cu încărcare a bateriei atunci când este atinsă tensiunea maximă pentru a preveni supraîncălzirea.

in orice caz acest tip are un anumit dezavantaj, și anume că se oprește prea devreme. După atingerea curentului maxim, trebuie să mențineți procesul de încărcare pentru încă câteva ore, iar acest controler îl va opri imediat.

Ca urmare, încărcarea bateriei va fi în jur de 70% din maxim. Acest lucru are un impact negativ asupra bateriei.

PWM

Acest tip este o pornire/oprire îmbunătățită. Modernizarea constă în faptul că are încorporat un sistem de modulare în lungime a impulsurilor (PWM). Această funcție a permis controlerului, când a fost atinsă tensiunea maximă, să nu oprească alimentarea cu curent, ci să-i reducă puterea.

Din această cauză, a devenit posibilă încărcarea dispozitivului aproape 100%.

Acest tip este considerat cel mai avansat în prezent. Esența muncii sale se bazează pe faptul că este capabil să determine valoarea exactă a tensiunii maxime pentru o anumită baterie. Monitorizează continuu curentul și tensiunea din sistem. Datorită achiziției constante a acestor parametri, procesorul este capabil să mențină cele mai optime valori de curent și tensiune, ceea ce îi permite să creeze putere maximă.

Dacă comparăm controlerele MPPT și PWN, eficiența primelor este cu aproximativ 20-35% mai mare.

Opțiuni de selecție

Există doar două criterii de selecție:

1. Primul și foarte important punct este tensiunea de intrare. Maxim acest indicator ar trebui să fie mai mare cu aproximativ 20% din tensiunea de circuit deschis al panoului solar.
2. Al doilea criteriu este curentul nominal. Dacă este selectat tipul PWN, atunci curentul său nominal ar trebui să fie mai mare decât curentul de scurtcircuit al bateriei cu aproximativ 10%. Dacă este selectat MPPT, atunci principala sa caracteristică este puterea. Acest parametru trebuie să fie mai mare decât tensiunea întregului sistem înmulțită cu curentul nominal al sistemului. Pentru calcule, tensiunea este luată când bateriile sunt descărcate.

Cum să o faci singur

Dacă nu este posibil să achiziționați un produs gata făcut, atunci îl puteți crea singur. Dar dacă este destul de simplu de înțeles cum funcționează un controler de încărcare a bateriei solare, atunci crearea unuia va fi mai dificilă. Când îl creați, ar trebui să înțelegeți că un astfel de dispozitiv va fi mai rău decât analogul produs în fabrică.

Acest cea mai simplă schemă controler de baterie solară, care va fi cel mai ușor de creat. Exemplul dat este potrivit pentru crearea unui controler pentru încărcarea unei baterii plumb-acid cu o tensiune de 12 V și conectarea unei baterii solare de putere redusă.

Dacă înlocuim indicatorii nominali cu unii elemente cheie, atunci această schemă poate fi folosită pentru mai mult sisteme puternice cu baterii. Esența funcționării unui astfel de controler de casă va fi că la o tensiune mai mică de 11 V sarcina va fi oprită, iar la 12,5 V va fi alimentată bateriei.

Merită menționat faptul că circuitul simplu folosește un tranzistor cu efect de câmp în loc de o diodă de protecție. Cu toate acestea, dacă există unele cunoștințe în scheme electrice, puteți crea un controler mai avansat.

Această schemă este considerată avansată, deoarece crearea ei este mult mai complicată. Dar un controler cu un astfel de dispozitiv este destul de capabil să funcționeze stabil nu numai atunci când este conectat la o baterie solară, ci și la un generator eolian.

Video

Veți învăța cum să conectați corect controlerul din videoclipul nostru.