Контроллеры зарядки для СБ: краткое описание

Существует несколько разновидностей описываемого устройства. Самые простые из них выполняет лишь одну функцию: включает и выключает батареи в зависимости от их заряда. Более «продвинутые» модели снабжены функцией отслеживания точки максимального значения мощности, что обеспечивает более высокий выходной ток по сравнению с током солнечной батареи. А это, в свою очередь, повышает КПД всей установки в целом.

Более усовершенствованные модели – способны понижать напряжение на СБ и поддерживать его на требуемом уровне. Наличие данной функции способствует более полной зарядке АКБ.

Любой контроллер, в том числе и самодельный, должен отвечать определенным требованиям:

• 1,2P ≤ I×U, где P – суммарная мощность солнечных батарей всей системы; I – выходной ток контроллера; U – напряжение системы при разряженных аккумуляторах.
• 1,2Uвх = Uх.х, где Uвх – максимально допустимое входное напряжение, Uх.х – суммарное напряжение холостого хода всех солнечных батарей системы.

Если нет возможности купить…

На рисунке 1 приведена простейшая схема, воспользовавшись которой Вы сможете своими руками собрать контроллер, пригодный для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора 12 В с помощью маломощной СБ с током в несколько ампер. Изменив номиналы используемых элементов, Вы сможете адаптировать собранный прибор под АКБ с другими техническими характеристиками. Следует отметить, что данная схема предполагает использование вместо защитного диода полевого транзистора, управляемого компаратором.

Видео Вам в помощь:

Самодельный контроллер, собранный по данной схеме, подойдет для системы энергообеспечения, работающей, как от СБ, так и от ветрогенератора. Сигнал, который приходит от используемого источника альтернативной энергии, коммутируется реле, которое в свою очередь управляется полевым транзисторным ключом. Для регулировки порогов переключения режимов используются подстроечные резисторы.

Не бойтесь экспериментировать, ведь у самых лучших умов человечества тоже случались ошибки и падения, поэтому, если с первого раза Вам не удалось собрать своими руками надежный контроллер, не отчаивайтесь. Попробуйте еще раз, и, возможно, со второго раза у Вас все получится. Зато Вас будет «греть» само осознание того, что Вы сделали его сами.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Как доработать устройство для контроля заряда:

Схема контроллера заряда от солнечной батареи

Как поставить контроллер солнечной батареи?

Какие функции выполняет контроллер заряда

Независимо от выбора модели устройства, комфортный режим работы солнечной батареи обеспечен должным образом, так как контроллер заряда выполняет ряд функций:

• подбор оптимальной системы заряда
• контроль уровня заряда батареи
• автоматическое включение батареи
• обеспечение защиты от обрыва цепи и неправильной полярности
• контроль расхода энергии
• восполнение заряда

Располагается контроллер заряда между аккумулятором и панелью. Благодаря тому, что устройство выполняет функцию отключения батареи, когда она зарядилась, перезаряд аппарата сводится к минимуму.

Чаще всего производитель сам устанавливает параметры напряжения заряда, но в некоторых моделях можно настраивать границы уровня поступающего тока для успешной работы устройства в определенных условиях эксплуатации.

Поставить контроллер своими руками реально, для этого достаточно обладать базовыми знаниями о процедуре. Если необходимо установить контроллер на гибридную систему автономного питания (применяется два альтернативных источника), тогда использование одного универсального устройства противопоказано. Заряда будет недостаточно, поэтому рекомендуется применение либо одного универсального контроллера, либо двух.

Отличительной чертой качественного контроллера заряда является то, что он всегда учитывает температуру аккумулятора. Разные типы аккумуляторов имеют разные зарядные кривые, поэтому контроллер должен обладать функцией температурного восполнения зарядного напряжения.

Если не использовать данное устройство, то придется самостоятельно контролировать уровень заряда. Для этого следует применять вольтметр. Не отключив вовремя питание солнечной батареи, вы сократите срок службы аккумулятора, так как он перезарядится, также может произойти выкипание электролита. Установка контроллера позволит избежать этих проблем, благодаря чему система прослужит долгие годы.

Типы контроллеров

Наиболее упрощенными вариантами считаются автоматы отключения заряда. Они занимаются отключением и подключением энергии, когда напряжение подходит к границе установленного значения. Минус такого аппарата — низкий КПД, поэтому в настоящее время они применяются редко.

Для исправной работы солнечной батареи применяются такие типы устройств:

• МРРТ – поиск границы максимальной производительности
• PWM (ШИМ) – широтно-импульсная модуляция

МРРТ позволяет зарядить аккумулятор, у которого расчетное напряжение от солнечной батареи составляет 12 В. Отслеживая точку максимальной производительности, он может преобразовать высокий показатель в низкий. Чаще всего их применяют в универсальных системах с порядковым подключением. В зависимости от модели такие устройства могут принимать напряжение до 240 В. Также они имеют обширные возможности для настройки, чтобы обеспечить заряд аккумуляторного устройства.

ШИМ-контроллер подходит для конструкций с малой мощностью – до 2 кВт. Они имеют светодиодную индексацию и позволяют увеличить вольтаж солнечной батареи на 30%. Изменяя степень заряда соответственно силе зарядного потока, такое устройство позволяет предотвратить образование газов.

Заряд батареи многоуровневый:

• прямое подсоединение к накопителю солнечной батареи
• абсорбция и стабилизация напряжения
• снижение заряда, поддержание мощности

МРРТ считается более эффективным вариантом, чем ШИМ. Они отлично работают даже при недостаточном количестве света для батареи, а также отличаются высоким КПД.

Выбирая контроллер, учитывайте такие показатели:

• уровень входного и выходного тока
• степень мощности напряжения АБ и показатель напряжения источника питания

Наибольший показатель тока от солнечной батареи не должен превышать входной ток в устройство.

Схема контроллера и инструкция подключения устройства своими руками

Система солнечной батареи состоит из следующих деталей:

• аккумулятора
• светового модуля
• электронного усилителя
• предохранителя
• контроллера

Подключить контроллер своими руками не так уж сложно, главное – подключение соединителей с нужными разъемами и соблюдение полярности. Стандартная схема подключения выглядит таким образом:

• фотоэлектрический модуль подсоединяется к аппарату
• контроллер подсоединяется к системе зарядки
• аккумулятор по второй фазе подсоединяется к контроллеру
• аппарат заряда подключается к инвертору

В зависимости от количества солнечных конструкций схема подсоединения солнечной батареи своими руками может быть нескольких типов:

• смешанная
• последовательная
• параллельная

Первая схема подразумевает подсоединение одноименных клемм батареи и контроллера. В результате на выходе мы получим напряжение 12 В. Далее происходит присоединение к зарядному устройству по принципу «плюс к плюсу, минус к минусу».

24 В на выходе дает именно последовательная схема. Плюс батареи подключается к минусу второго устройства, потом к контроллеру подсоединяется минус первой, а также последний плюс второй батареи. Аккумулятор подключается по тому же принципу, что и в первом случае.

Смешанная схема применяется для подключения нескольких батарей к контроллеру. Группы устройств соединяются между собой параллельно, после чего подсоединяются к контроллеру.

Принцип подключения не слишком сложен, однако во время разводки не забывайте, какой уровень нагрузки заряда должен быть на выходе.

Контроллер заряда солнечной батареи: схема, работа

Теперь можно обеспечить наши дома экологически чистым электричеством. Практически каждый может построить свою собственную электростанцию. Помимо самих панелей придется взять контроллер заряда солнечной батареи и много другого инвентаря.

Для чего же нужен контроллер и что это такое? В действительности это техническое приспособление, предназначено чтобы контролировать заряд/разряд.

Как известно лучи солнца, попавшие на фотоэлектрическую панель, превращаются в электрический ток. Далее это движение направленных частиц перетекает в аккумуляторы. Проходя через инвертор, он превращается в переменный на 220 вольт. Контроллер все это дело контролирует и не дает АКБ перезарядиться и полностью разрядится.

Основные причины:

1. Даст возможность проработать аккумулятору дольше! Перезаряд может спровоцировать взрыв.
2. Каждый АКБ работает с определенным напряжением. Контроллер позволяет подобрать нужное U.

Так же котроллер заряда отключает батарею от приборов потребления если она сильно села. Кроме этого он производит отсоединение АКБ от солнечного элемента если тот полностью заряжен.

Таким образом происходит страховка и работа системы становится более безопасней.

Принцип работы чрезвычайно прост. Прибор способствует поддержанию баланса и не позволяет напряжение сильно падать или подниматься.

1. Самодельные.
2. МРРТ.
3. On/Of.
4. Гибриды.
5. PWM типы.

Ниже кратко охарактеризуем эти варианты устройств литиевых и других АКБ

Когда есть опыт и навыки в радиоэлектронике данный прибор можно смастерить самостоятельно. Но вряд ли такой прибор будет иметь высокую эффективность. Самодельное устройство скорее всего подойдет в том случае если ваша станция имеет малую мощность.

Чтобы соорудить данный прибор заряда придется отыскать его схему. Но учтите, что погрешность должна быть 0,1.

Приводим простую схемку.

Способно выполнять отслеживание самого большого предела мощности подзарядки. Внутри программного обеспечения находится алгоритм позволяющим отслеживать уровень напряжения и тока. Оно находит некий баланс, при котором вся установка будет работать с максимальным КПД.

Прибор mppt считается одним из лучших и совершенных на сегодняшний день. В отличие от PMW он увеличивает эффективность системы на 35%. Такое устройство подойдет, когда у вас много солнечных батарей.

Он является самым простым что есть в продаже. У него не так уж и много функций, как у других. Прибор выключает подзарядку АКБ, как только напряжение поднимется до максимума.

К сожалению данный тип контроллера заряда для солнечных батарей неспособен выполнить заряд до 100%. Как только ток прыгнет до максимума происходит отключение. В итоге неполный заряд снижает его срок пользования.

Применяются данные прибору, когда имеется два типа источника тока, например, солнце и ветер. Их конструирование основано на PWM и МРРТ. Основное его отличие от подобных устройств заключается характеристиках тока и напряжения.

Его цель: выровнять нагрузку, идущую на АКБ. Такое происходит из-за неравномерно поступления тока с ветра генераторов. Из-за этого может существенно снижаться срок накопителей энергии.

В основе работы лежит широтно импульсная модуляция тока. Позволяет решить проблему неполной зарядки. Он понижает ток и тем самым доводит подзарядку до 100%.

В результате работы pwm, не наблюдается перегрев АКБ. В итоге данный блок управления солнечными батареями считается очень эффективным.

Этот прибор может находится внутри инвертора, а также может быть, как отдельным инструментом.

Задумываясь о подключении следует учитывать характеристики всех составляющих электростанции. К примеру, U не должно быть выше того с которым может работать контроллер.

Установку нужно выполнять в то место где не будет влаги. Дальше приведем варианты подключения двух распространенных типов контроллеров для солнечной батареи.

Это достаточно мощное устройство и подключается определенным образом. На концах проводов с помощью которых он подсоединяется имеются медные наконечники с зажимами. Минусовые клеймы прицепляемые к контроллеру нужно снабдить переходниками предохранителями и выключателями. Подобное решение не даст потерять энергию и сделает солнечную электростанцию более безопасней. Напряжение на солнечных панелях должно соответствовать напряжению контроллера.

Перед тем как включить устройство mppt в цепь переключите выключатели на контактах в положение «Выкл» и вытащите предохранители. Все это делается по такому алгоритму:

1. Выполнить сцепление клеймов АКБ и контроллера.
2. Прицепить солнечные панели к контроллеру.
3. Обеспечить заземление.
4. Поставить на контролирующий прибор датчик отслеживающий уровень температуры.

Выполняя данную процедуру следить за правильностью полярности контактов. Когда все будет выполнено переведите выключатель в положение «ВКЛ» и вставьте предохранители. Правильность работы будет заметна если на табло контроллера высветится информация о заряде.

Чтобы это сделать выполните простой алгоритм соединения:

1. Кабеля АКБ сцепите с клеймами контроллера pwm.
2. У провода с полярностью «+» нужно включить предохранитель для защиты.
3. Соедините провода от СБ контроллером заряда солнечной батареи.
4. Присоедините лампочку на 12 вольт к выводам нагрузки контроллера.

В момент подключения соблюдайте маркировку. В противном случае приборы могут поломаться. Не следует соединять инвертор с контактами контролирующего устройства. Он должен цепляться к контактам АКБ.

Это очень важное устройство, которое достаточно сложно правильно подобрать среди великого многообразия. Чтобы взять то что действительно нужно придерживайтесь следующих данных:

• Мощность батареи. На выходе общая мощность не должна быть больше показателя тока.
• Уровень входящего напряжения. Он должен быть больше на 20% чем U АКБ, которое производится преобразователями света в ток.

Контроллер заряда солнечной батареи на данный момент выпускается всех мастей. Он может обладать защитой от плохих погодных условий, больших нагрузок, замыканий, перегреваний и даже от неправильного включения. Например, такое может случится, когда путаете полярность. В результате брать нужно такое устройство, которое будет иметь несколько уровней защиты.

1. Автоматика-с.
2. Эмикон.
3. Овен.
4. SLC 500
5. Allen-Bradleo.
6. Micro Logix

Данные изготовители занимаются производством подобных приспособлений уже много лет.

Скачать инструкцию контроллера заряда солнечной батареи или ознакомится онлайн.

Batareykaa.ru

Принципы работы контроллера заряда для солнечной батареи

Устанавливая солнечные панели, нужно знать принцип работы контроллера солнечной батареи. Фотоэлементы подсоединяют к аккумулятору через контроллер. Правильная схема работы контроллера солнечной батареи обеспечивает эффективный заряд накопителя. Ведь панели вырабатывают напряжение довольно малого номинала, и поэтому вначале накапливают энергию для дальнейшего преобразования. Далее постоянное напряжение трансформируется инвертором в переменное 220 В и используется для запитки обычных электроприборов.

Функции контроллеров

Аккумуляторы — капризны, при неправильной эксплуатации они теряют свою емкость или вовсе перестают работать. Это происходит по двум причинам:

• перезаряд
• недозаряд

Первая причина обусловлена тем, что напряжение заряда больше номинального напряжения аккумулятора. Если не отсоединить устройство в тот момент, когда оно зарядилось до номинального значения — происходит вскипание жидкости в его ячейках с дальнейшим испарением жидкого электролита. А это служит причиной потери емкости. Ячейки с электролитом могут утратить герметичность, вследствии высокого давления, образующегося при кипении жидкости. В таком случае девайс теряет свойство накапливать энергию.

Вторая причина заключается в том, что аккумуляторы не любят, когда их заряжают не полностью. И через несколько циклов заряда разряда могут потерять первоначальную емкость. В большинстве случаев это обратимый процесс, все зависит от изношенности батареи. Утрата емкости обусловлена так называемым «эффектом памяти». Особенно это явление актуально у свинцовых накопителей. Существуют экземпляры с электродами из других материалов, которым этот эффект практически не присущ. Но стоят они дороже. Свинцовые накопители хороши тем, что могут давать большие пиковые токи, что хорошо при питании двигателей и потребителей индуктивного и емкостного характера.

На практике аккумуляторы подключают к панелям последовательно с контроллером заряда. Это приспособление помогает функционировать батареям в оптимальном режиме независимо от всего и оберегает их от преждевременного износа. Эти модули следят за состоянием батареи и в зависимости от этого подают на клеммы определенные значения напряжения и тока. При дневном освещении модуль фотоэлементов генерирует определенную мощность. Ее значение указывают в инструкции, но следует помнить, что она была снята в режиме холостого хода. При подсоединении аккумулятора они уменьшатся, так как он имеет некоторое внутреннее сопротивление. Рекомендовано производить заряд током в 10 раз меньшим, чем мощность батареи. На практике этого сложно добиться так как сопротивление аккумулятора меняется при заряде. В разряженном состоянии оно наибольшее, в заряженном — наименьшее. Поэтому правильно регулировать зарядный ток динамически.

Типы схемотехники

Принцип работы контроллера зависит от его типа. Он может быть построен по двум основным схемотехникам, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы:

Первая подразумевает использование широтно импульсной модуляции, а ее аббревиатура является сокращением от Power Width Modulation. Чем больше заряжается батарея, тем больше скважность заряжающих импульсов тока. То есть зарядка происходит импульсами одинаковой амплитуды. Частота повторения импульсов тем выше, чем меньше напряжение на клеммах.

Второй тип совершеннее первого, и хотя и использует ШИМ, но намного разумнее. Дело в том, что сопротивление батареи в ходе заряда меняется, то есть нелинейно. Солнечная панель же выдает на холостом ходу стабильное значение мощности. При работе на батарею, напряжение, выдаваемое источником, — проседает. Ток также уменьшается. Рассогласование сопротивлений ведет к потерям мощности. MPPT контроллеры имеют постоянное внутреннее сопротивление для входящего тока. А это позволяет наиболее полно использовать мощность. Далее она попадает на преобразователь, отдающий такое напряжение и ток, которые в данный момент времени оптимальны. Встроенный преобразователь устанавливает на клеммах такой ток и напряжение, которые в данный момент эффективнее ее зарядят. В результате батарея не испытывает перегрузок и автоматически отключается после цикла зарядки.

Сравнение типов схемотехники

MPPT контроллеры совершеннее тем, что наиболее полно вытягивают из источника электроэнергии мощность. Их КПД выше, что заметно при наличии большого числа панелей. Но их схемотехника сложнее, а значит и дороже. Для многих маломощных электростанций вполне применимы и PWP-девайсы, а потери не так существенны. MPPT модули более “умные” и могут работать не только в режиме накопления, но и питания нагрузки.

Солнечные контроллеры заряда для солнечных батарей

Зачем нужны солнечные контроллеры

Любая автономная система электроснабжения, содержащая в своем составе аккумуляторные батареи, должна содержать в себе средства контроля заряда и разряда аккумуляторов. Контроллеры заряда используются в автономных фотоэлектрических системах для правильного заряда аккумуляторных батарей (АБ), для защиты перезаряда (когда батарея заряжена, а солнечная панель вырабатывает избыток электричества). Некоторые модели имеют также разъемы для подключения нагрузки постоянного тока и защищают АБ от глубокого разряда.

Использование контроллеров заряда настоятельно рекомендуется. Он обеспечивает трехстадийный (обычно) заряд аккумулятора. Стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов подробно расписаны в статье про контроллеры с ШИМ.

Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя. Если же аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это может привести в закипанию электролита и бурному газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даже взрыву герметичных аккумуляторных батарей.

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда. Для литиевых аккумуляторов кроме защит от перезаряда и переразряда в обязательном порядке необходимо ставить систему балансировки напряжения между элементами последовательной цепочки.

Поэтому в систему автономного электроснабжения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если аккумуляторы заряжены.

Контроллер разряда отключает нагрузку, когда аккумулятор недопустимо разряжен. Обычно фотоэлектрические солнечные комплекты снабжаются контроллером заряда-разряда. Никогда на подключайте нагрузку напрямую к АБ минуя контроллер заряда для того, чтобы получить “последнюю порцию” энергии от батареи. Этим вы можете вывести вашу АБ из стоя.

Напряжения отключения нагрузки для свинцово-кислотных батарей обычно лежат в пределах от 10,5 до 11,5 В. Для 12 В аккумуляторных батарей при более чем 10-часовом разряде это означает использование от 100% до 20% номинальной емкости. При более быстрых разрядах количество отбираемой емкости уменьшается.

Напряжение отключения источника энергии обычно равно 14-14,3 В. Это предотвращает газовыделение при заряде аккумуляторных батарей. Существуют контроллеры заряда, в которых предусмотрен режим “выравнивания”. Такой режим необходим периодически для заливных батарей, напряжение заряда при этом должно быть около 15 В. Для герметичных батарей такой режим запрещен.

Часто напряжения отключения можно регулировать при изготовлении или настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными “типовыми” уровнями напряжений отключения.

Какие бывают солнечные контроллеры заряда для аккумуляторов?

Для заряда АБ от ШИМ контроллера нужно, чтобы напряжение солнечной батареи соответствовало напряжению аккумулятора. Так, для заряда 12В аккумулятора нужна солнечная батарея с 36 солнечными элементами, соединенными последовательно (для увеличения мощности таких цепочек параллельно может быть несколько). Подробно о соответствии напряжения АБ и количества солнечных элементов в панели расписано в статье Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?

Для заряда АБ через MPPT контроллер напряжение солнечной батареи просто должно быть выше напряжения аккумулятора. Также, нужно следить, чтобы напряжение холостого хода солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера.  Про порядок выбора мощности и тока солнечного контроллера подробно описано в разделе “Вопросы и ответы – Контроллеры-Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечных батарей?”

Солнечные контроллеры заряда могут быть встроены в инверторы или блоки бесперебойного питания. В ББП обычно встраиваются и зарядные устройства. См., например, ББП Prosolar Combi и инверторы Studer AJ-S

Мы не рекомендуем экономить на хорошем контроллере заряда для солнечной энергосистемы. Типичное распределение стоимости элементов энергосистемы следующее:

Как видим, стоимость солнечного контроллера составляет малую часть от общей стоимости энергосистемы. Однако, технологии заряда очень сильно влияют как на эффективность использования солнечной энергии, так и на срок службы одной из самых дорогостоящих частей системы автономного электроснабжения – аккумуляторных батарей.

Контроллеры заряда отличаются по

1. алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения заряженного аккумулятора,
2. по способам регулирования тока (шунтовые и последовательные),
3. по возможности слежения за точкой максимальной мощности (СТММ) солнечного модуля.

Методы регулирования, применяемые в солнечных контроллерах

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до примерно 12,5-13 В снова подключается солнечная батарея и заряд возобновляется. При этом максимальный уровень заряженности АБ при этом составляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит сульфатация пластин и резкое сокращение срока службы АБ. Такие контроллеры уже серийно практически не выпускаются, и с основном с таким типом контроллеров можно встретиться у различных “самоделкиных”, которые или не имеют возможности купить современный контроллер, или пытаются “сэкономить” (экономии, в конечном счете, никакой не будет – см. про преимущества контроллеров с ШИМ и CTMM)

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда – по английски PWM (pulse-width modulation). ШИМ контроллеры обеспечивают 100% заряд аккумуляторов. Более подробно о контроллерах с ШИМ здесь…

Наиболее сложные контроллеры умеют следить за точкой максимальной мощности фотоэлектрических батарей. Такие контроллеры называются MPPT контроллерами (Maximum Power Point Tracking – Слежение за Точкой Максимальной Мощности). Причем MPPT контроллеры также используют ШИМ для регулирования тока заряда аккумуляторов.

ШИМ контроллеры также делятся на шунтовые и последовательные.

В шунтовых контроллерах солнечная батарея замыкается накоротко; таким образом, ток от солнечной батареи течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать ко входу контроллера другие источники энергии, кроме фотоэлектрических батарей.

В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки. Напряжение на источнике энергии поднимается до значения напряжения холостого хода.

Каждый тип регулирования имеет свои преимущества и недостатки.

Вычисление степени заряженности аккумуляторной батареи

Контроллеры также отличаются по алгоритму регулирования. Большинство контроллеров обеспечивает регулирование по напряжениям, или по степени заряженности аккумулятора (SOC – state of charge). SOC могут считать только продвинутые контроллеры. Многие недорогие контроллеры, которые отображают степень заряженности АБ в %, на самом деле не могут вычислять SOC и дают примерную цифру в зависимости от напряжения на АБ и, в лучшем случае, скорости его изменения.

Считается, что регулирование по SOC обеспечивает лучшие режимы работы аккумуляторов и продлевает срок их службы.

По-настоящему SOC могут вычислять следующие модели контроллеров при условии, что контроллер учитывает весь ток заряда и разряда аккумулятора (может потребоваться измерительный шунт на аккумуляторе):

• Steca серий PR и Tarom
• Prosolar SunStar MPPT (c дополнительным шунтом)
• Outback FlexMax (с дополнительным шунтом и системой контроля FlexNet DC)

Полный список статей  на нашем сайте:

1. про MPPT контроллеры
2. про ШИМ контроллеры
3. Часто задаваемые вопросы и ответы по солнечным контроллерам

Дополнительная информация также содержится в разделе “Основы возобновляемой энергетики”, подраздел Фотоэлектричество, а также в разделе “Библиотека“.

Настоятельно рекомендуем также ознакомиться с ответами на часто задаваемые вопросы по контроллерам заряда.

Эта статья прочитана 20593 раз(а)!

Продолжить чтение

MPPT с использованием LT3652 IC

Практически каждая солнечная система имеет связанную с ней батарею, которую необходимо заряжать от солнечной энергии, а затем энергия от батареи будет использоваться для привода нагрузок. Существует несколько вариантов зарядки литиевой батареи. Ранее мы также создали простую схему зарядки литиевой батареи. Но для зарядки аккумулятора с помощью солнечной панели наиболее популярным выбором является топология MPPT или трекера максимальной мощности , поскольку он обеспечивает гораздо лучшую точность, чем другие методы, такие как зарядные устройства с ШИМ-управлением.

MPPT — алгоритм, обычно используемый в солнечных зарядных устройствах. Контроллер заряда измеряет выходное напряжение панелей и напряжение батареи, а затем, получая эти две данные, сравнивает их, чтобы определить наилучшую мощность, которую панель может обеспечить для зарядки батареи. В любой ситуации, будь то хорошее или плохое состояние солнечного света, контроллер заряда MPPT использует этот коэффициент максимальной выходной мощности и преобразует его в лучшее напряжение и ток заряда для аккумулятора.Всякий раз, когда мощность солнечной панели падает, ток заряда батареи также уменьшается.

Таким образом, в условиях плохого солнечного света аккумулятор непрерывно заряжается в соответствии с мощностью солнечной панели. Обычно этого не происходит в обычных солнечных зарядных устройствах. Потому что каждая солнечная панель имеет максимальный выходной ток и номинальный ток короткого замыкания. Всякий раз, когда солнечная панель не может обеспечить надлежащий выходной ток, напряжение значительно падает, а ток нагрузки не изменяется и пересекает номинальный ток короткого замыкания, делая выходное напряжение солнечной панели равным нулю.Следовательно, зарядка полностью прекращается в условиях плохого солнечного света. Но MPPT позволяет батарее заряжаться даже в условиях плохого солнечного света , контролируя ток заряда батареи.

MPPT имеют КПД около 90-95% при преобразовании. Однако эффективность также зависит от температуры солнечного драйвера, температуры батареи, качества солнечных панелей и эффективности преобразования. В этом проекте мы построим зарядное устройство Solar MPPT для литиевых батарей и проверим мощность.Вы также можете ознакомиться с проектом мониторинга солнечных батарей на основе Интернета вещей, в котором мы отслеживаем некоторые критические параметры литиевой батареи, установленной в солнечной системе.

Схема контроллера заряда MPPT , которую мы разрабатываем в этом проекте, будет иметь следующие технические характеристики: мясо.

1. Заряжает аккумулятор 2П2С (6,4-8,4В)
2. Ток заряда будет 600 мА
3. Он будет иметь дополнительную возможность зарядки с помощью адаптера.

1. LT3652 Драйвер
2. 1N5819 — 3 шт.
3. 10к горшок
4. Конденсаторы 10 мкФ — 2 шт
5. Зеленый светодиод
6. Оранжевый светодиод
7. резистор 220к
8. резистор 330к
9. резистор 200к
10. 68uH Индуктор
11. 1 мкФ конденсатор
12. Конденсатор 100 мкФ — 2 шт.
13. Аккумулятор — 7,4 В
14. резисторы 1к 2 шт
15. Торцевая головка

Полную схему контроллера заряда от солнечных батарей можно найти на изображении ниже.Вы можете щелкнуть по нему, чтобы просмотреть всю страницу и улучшить видимость.

В схеме используется LT3652 , которое представляет собой законченное монолитное понижающее зарядное устройство , работающее в диапазоне входного напряжения от 4,95 В до 32 В. Таким образом, максимальный входной диапазон составляет от 4,95 В до 32 В как для солнечной батареи, так и для адаптера. LT3652 обеспечивает характеристики заряда при постоянном токе / постоянном напряжении . Его можно запрограммировать с помощью резисторов считывания тока на максимальный зарядный ток 2 А.

В выходной секции зарядное устройство использует опорное напряжение с обратной связью по плавающему напряжению 3,3 В, поэтому любое желаемое напряжение холостого хода аккумулятора до 14,4 В можно запрограммировать с помощью резисторного делителя. LT3652 также содержит программируемый таймер безопасности, использующий простой конденсатор. Он используется для прекращения заряда по достижении желаемого времени. Это полезно для обнаружения неисправностей аккумулятора.

LT3652 требует настройки MPPT, при которой потенциометр может использоваться для установки точки MPPT. Когда LT3652 питается от солнечной панели, контур регулирования входа используется для поддержания пиковой выходной мощности панели.То, где поддерживается регулирование, зависит от потенциометра настройки MPPT.

Все это связано со схемой. VR1 используется для установки точки MPPT. R2, R3 и R4 используются для установки напряжения зарядки аккумулятора 2S (8,4 В). Формула для установки напряжения батареи может быть дана по —

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10  5 ) /3,3 и RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10  5 )) / (RFB1 - (2,5 • 10  5 )) 

Конденсатор C2 используется для настройки таймера заряда.Таймер можно установить по следующей формуле —

 tEOC = CTIMER • 4.4 • 10  6  (в часах) 

D3 и C3 — это повышающий диод и повышающий конденсатор. Он управляет внутренним переключателем и способствует насыщению переключающего транзистора. Контакт усиления работает от 0 В до 8,5 В.

R5 и R6 — это резистор для измерения тока , подключенный параллельно. Зарядный ток можно рассчитать по следующей формуле —

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX) 

Резистор считывания тока на схеме выбран равным 0.5 Ом и 0,22 Ом, включенные параллельно, создают 0,15 Ом. Используя приведенную выше формулу, он будет производить ток заряда почти 0,66 А. C4, C5 и C6 — конденсаторы выходного фильтра.

Бочковое гнездо постоянного тока подключается таким образом, что солнечная панель отключается, если переходное гнездо вставлено в гнездо адаптера. D1 защитит солнечную панель или адаптер от обратного тока при отсутствии зарядки.

Для обсуждаемой выше схемы MMPT, мы разработали плату контроллера зарядного устройства MPPT , которая показана ниже.

Конструкция имеет необходимую медную пластину GND, а также соответствующие соединительные переходные отверстия. Однако LT3652 требует соответствующего радиатора печатной платы. Это создается с помощью медной плоскости GND и размещения переходных отверстий в этой плоскости пайки.

Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего солнечного зарядного устройства MPPT Project . Компоновку печатной платы для указанной выше схемы также можно загрузить как Gerber по ссылке.

Теперь наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber. Сделать печатную плату из PCBGOGO довольно просто, просто выполните следующие действия:

Шаг 1: Зайдите на сайт www.pcbgogo.com, зарегистрируйтесь, если это ваш первый раз. Затем на вкладке PCB Prototype введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат. Предполагая, что размер печатной платы составляет 80 см × 80 см, вы можете установить размеры, как показано ниже.

Шаг 2: Продолжите, нажав кнопку Quote Now .Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, например, используемый материал, интервал между дорожками и т. Д. Но в большинстве случаев значения по умолчанию будут работать нормально. Единственное, что мы должны здесь учитывать, — это цена и время. Как видите, время сборки составляет всего 2-3 дня, а наша печатная плата стоит всего 5 долларов. Затем вы можете выбрать предпочтительный способ доставки в зависимости от ваших требований.

Шаг 3: Последний шаг — загрузить файл Gerber и продолжить оплату.Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBGOGO проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить платеж. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена ​​вам по мере необходимости.

После того, как плата была заказана, она пришла ко мне через несколько дней через курьера в аккуратно маркированной, хорошо упакованной коробке, и, как всегда, качество печатной платы было потрясающим. Печатная плата, которую я получил, показана ниже. Как видите, и верхний, и нижний слой получились как положено.

Переходные отверстия и контактные площадки были подходящего размера. На сборку печатной платы и получение работающей схемы у меня ушло около 15 минут. Собранная плата показана ниже.

Для проверки цепи используется солнечная панель с номиналом 18 В, 0,56 А. На изображении ниже представлена ​​подробная спецификация солнечной панели.

Для зарядки используется аккумулятор 2П2С (8,4 В, 4000 мАч).Полная схема проверена при умеренном солнечном свете —

После подключения всего, MPPT устанавливается при нормальных условиях солнца, и потенциометр регулируется до тех пор, пока светодиод заряда не начнет светиться. Схема работала довольно хорошо, а подробные сведения о работе, настройке и объяснении можно найти в видео, ссылка на которое приведена ниже.

Надеюсь, вам понравился проект и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже.Вы также можете использовать наши форумы, чтобы получить ответы на другие ваши технические вопросы.

с использованием регулятора напряжения LM317

В предыдущем посте мы видели принципиальную схему зарядного устройства 9-вольтовой батареи с использованием LM311 и SCR . .

Солнечная концепция для нас не новость. Поскольку невозобновляемые источники энергии сокращаются, использование солнечной энергии увеличивается. Эта солнечная энергия используется не только на Земле, но и на космических станциях, где нет электроэнергии.

Вот простая схема для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов на 12 В, 1,3 Ач от солнечной панели. Это солнечное зарядное устройство имеет регулировку тока и напряжения, а также устройство отключения при перенапряжении. Эта схема также может использоваться для зарядки любой батареи при постоянном напряжении, поскольку выходное напряжение регулируется.

Технические характеристики цепи зарядки

• Мощность солнечной панели — 5 Вт / 17 В
• Выходное напряжение — переменное (5–14 В).
• Максимальный выходной ток — 0.29 ампер.
• Падение напряжения — 2- 2,75 В.
• Регулировка напряжения: +/- 100 мВ

Зарядное устройство от солнечной батареи Принцип работы:

Зарядное устройство от солнечной батареи работает по принципу, согласно которому цепь управления зарядом вырабатывает постоянное напряжение. Зарядный ток проходит на регулятор напряжения LM317 через диод D1. Выходное напряжение и ток регулируются регулировочным штифтом регулятора напряжения LM317. Аккумулятор заряжается тем же током.

C Компоненты схемы

• Солнечная панель — 17 В
• Регулятор напряжения LM317
• Батарея постоянного тока
• Диод
• 730 — 1n — 0,1 мкФ
• Диод Шоттки — 3A, 50 В
• Резисторы — 220, 680 Ом
• Pot — 2K
• Соединительные провода

Лист данных LM317

Знаете ли вы о концепции — Как автоматический аккумулятор Схема зарядного устройства работает?

Схема должна иметь регулируемый регулятор напряжения, поэтому выбран регулятор переменного напряжения LM317.Здесь LM317 может выдавать максимальное напряжение от 1,25 до 37 вольт и максимальный ток 1,5 ампер.

Регулируемый регулятор напряжения имеет типичное падение напряжения от 2 до 2,5 В. Поэтому солнечная панель выбрана так, чтобы она имела большее напряжение, чем нагрузка. Здесь я выбираю солнечную панель 17 В / 5 Вт.

Используемый здесь свинцово-кислотный аккумулятор имеет характеристики 12 В / 1,3 Ач. Чтобы зарядить эту батарею, необходимо следующее.

Диод Шоттки используется для защиты LM317 и панели от обратного напряжения, генерируемого аккумулятором, когда он не заряжается.Здесь можно использовать любой диод на 3 А.

Для зарядки аккумулятора 12 В

Выходное напряжение

• Установите выходное напряжение на 14,5 В (это напряжение указано на аккумуляторе в качестве цикла)

Ток зарядки

• Ток зарядки = мощность солнечной панели / солнечная панель Напряжение = 5/17 = 0,29 А.
• Здесь LM317 может обеспечивать ток до 1,5 А. Поэтому рекомендуется использовать панели с высокой мощностью, если для вашего приложения требуется больший ток (но здесь моя батарея требует начального тока менее 0.39 ампер. Этот начальный ток также указан на батарее).
• Если аккумулятор требует начального тока более 1,5 А, не рекомендуется использовать LM317.

Время зарядки

• Время зарядки = 1,3 Ач / 0,29 А = 4,44 часа.

• Здесь солнечная панель имеет 5 Вт
• Мощность, поступающая в батарею = 14,5 * 0,29 = 4 Вт
• Таким образом, 1 Вт мощности поступает в регулятор.

Перед зарядкой аккумулятора необходимо учесть все вышеперечисленные параметры.

Для приложения 6 В

Установите выходное напряжение 7,5-8 В, как указано на батарее.

рассчитайте зарядный ток, рассеиваемую мощность, как показано выше.

Рассеиваемая мощность

В этом проекте мощность ограничена из-за теплового сопротивления регулятора напряжения LM317 и радиатора. Чтобы поддерживать температуру ниже 125 градусов Цельсия, мощность должна быть ограничена до 10 Вт.Регулятор напряжения LM317 имеет внутреннюю схему ограничения температуры, так что если он становится слишком горячим, он автоматически отключается.

Во время зарядки аккумулятора радиатор нагревается. По завершении зарядки при максимальном напряжении радиатор нагревается. Это тепло связано с избыточной мощностью, которая не требуется в процессе зарядки аккумулятора.

Ограничение тока:

Поскольку солнечная панель обеспечивает постоянный ток, она действует как ограничитель тока. Следовательно, схема не требует ограничения тока.

Защита солнечного зарядного устройства:

В этой цепи конденсатор C1 защищает от статического разряда. Диод D1 защищает от обратной полярности. А регулятор напряжения IC обеспечивает регулировку напряжения и тока.

Характеристики солнечного зарядного устройства:

• Мощность солнечной панели: 20 Вт (12 В) или 10 Вт (6 В)
• Диапазон Vout: от 5 до 14 В
• Максимальная рассеиваемая мощность: 10 Вт (включая рассеиваемую мощность диода Шоттки)
• Типичное значение выпадающее значение: от 2 до 2.75 В (зависит от тока нагрузки)
• Максимальный ток: 1,5 А (внутреннее ограничение — 2,2 А)
• Регулировка напряжения: +/- 100 мВ

1. Подайте соединения в соответствии с принципиальной схемой.
2. Поместите солнечную панель на солнечный свет.
3. Теперь установите выходное напряжение с помощью потенциометра RV1
4. Проверьте напряжение аккумулятора с помощью цифрового мультиметра.

• Регулируемое выходное напряжение
• Схема проста и недорога.
• В схеме используются общедоступные компоненты.
• Нулевой разряд аккумулятора при отсутствии солнечного света на солнечной панели.

1. В этом проекте ток ограничен до 1,5 А.
2. В цепи требуется высокое падение напряжения.

Солнечные батареи — один из инструментов, обеспечивающих эффективное функционирование устройства. Поскольку количество невозобновляемых источников энергии сокращается, возникает необходимость в увеличении использования солнечной энергии.Солнечные батареи играют решающую роль в том, чтобы это произошло в кратчайшие сроки.

Но дело в том, что когда вы получаете солнечные батареи, вам нужно иметь электронное устройство, поддерживающее солнечные батареи. Мое лучшее предложение — приобрести Solar Lights Kits , которые можно прикрепить к домашним садам, дорожкам и стенам.

Они продаются по очень доступным ценам и делают внешний вид более красивым и романтичным, особенно в ночное время. Вы можете провести время со своими близкими при ярком белом свете.

Проводка контроллера заряда солнечной панели — Введение

Этапы подключения системы солнечной энергии

• • Подключаем аккумулятор
  • Подключить нагрузку
  • Подключите фотоэлектрическую матрицу
  • Проверить подключение
  • Проверьте мощность

Шаг 1: Подключите аккумулятор

Шаг 2: Подключите нагрузку

Шаг 3: Подключите фотоэлектрическую матрицу

Шаг 4: Проверьте соединение

Шаг 5: Подтвердите включение

Заключение

— это простые шаги для подключения всей солнечной энергетической системы. В целом, есть 5 шагов для подключения солнечной энергетической системы.

Подключить солнечную батарею

Всегда подключайте солнечную батарею в первую очередь при подключении солнечной энергосистемы.

Подключить нагрузку

подключить нагрузку к порту нагрузки контроллера заряда солнечной батареи

Подключите солнечную батарею

подключить солнечную батарею после подключения батареи

Подключить инвертор к солнечной батарее

инвертор разрешается подключать только к солнечной батарее.

Контроллер заряда — обзор

9.3.1 Системы зарядки аккумуляторов

Эти системы основаны на контроллере заряда.Контроллер заряда батареи (BCC) регулирует поток электроэнергии от фотоэлектрического генератора к батарее. Его функция состоит в том, чтобы регулировать напряжение и ток от фотоэлектрической батареи, чтобы предотвратить перезарядку, а также переразряд батареи.

Существует четыре основных типа контроллеров заряда, разделенных на категории по методу, используемому для регулирования заряда от солнечных модулей к батареям: контроллеры заряда шунтового типа; контроллеры заряда серийного типа; контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией и контроллеры заряда MPPT.

Контроллер заряда шунта был первым типом разработанного зарядного устройства и является самым простым из имеющихся на рынке сегодня. Солнечная панель закорочена, чтобы предотвратить дальнейший поток энергии, когда батарея полностью заряжена. В целом, контроллеры заряда шунтового типа дешевы и надежны, с простой конструкцией, подходящей для небольших автономных фотоэлектрических систем. Контроллеры заряда серии

очень похожи на контроллеры заряда шунтового типа, но вместо короткого замыкания выхода солнечной панели они размыкают цепь, прерывая путь к батареям.Для отключения цепи этот тип контроллера использует реле или твердотельный переключатель. После того, как аккумуляторы достигают установленного значения напряжения, солнечный модуль отключается от аккумуляторов. Когда уровень заряда батареи уменьшается, переключатель сбрасывается, и панель снова подключается к батареям.

Контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией обеспечивают переменный зарядный ток, задаваемый переменной выходной мощностью солнечной панели или SOC батареи, переключая последовательный элемент с высокой частотой в течение переменных периодов.

Контроллеры MPPT представляют собой преобразователи постоянного тока в постоянный, обеспечивающие согласованный интерфейс между фотоэлектрическим генератором и батареей. Основная функция контроллера MPPT — регулировать мощность фотоэлектрического генератора для передачи максимальной энергии батареям. Это обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне рабочих точек.

Что касается их электрических характеристик, необходимо учитывать четыре важных параметра: номинальное напряжение батареи, количество входов MPPT, входное напряжение и теневыносливость MPPT.Обзор текущих контроллеров заряда MPPT на рынке с учетом этих параметров показан в Таблице 9.2.

Таблица 9.2. Некоторые важные параметры, связанные с контроллерами заряда MPPT

Что касается номинального напряжения батареи, то обнаружены два диапазона: первый с 12, 24 или 48 В _DC (низкое напряжение) и другой с 120, 240 и 480 В _DC (высокое напряжение ).Входное напряжение связано с максимальным напряжением холостого хода фотоэлектрической батареи, которое может быть подключено к оборудованию. Итак, можно выделить два диапазона: низкое напряжение и высокое напряжение (600 В, _{, DC} ), также называемые HVI-MPPT. Преимущество использования высоковольтного контроллера заряда заключается в возможности иметь одну длинную последовательную цепочку солнечных панелей, соединенных вместе, или меньшее количество цепочек в системе. Это уменьшает количество кабелей, уменьшает размер проводов и проблемы, связанные с падением напряжения, а также уменьшает количество автоматических выключателей в системе для упрощения электромонтажа и более быстрой установки.

Еще одним важным параметром является возможность получения MPPT в затемненных условиях массива PV. Однако на практике эта тема ориентирована на отечественные приложения.

Кроме того, эти продукты часто имеют до четырех стадий загрузки: насыпную, абсорбционную, плавающую и дополнительное выравнивание; они часто включают температурную компенсацию на контроллере или на батарее при использовании дополнительного дистанционного датчика температуры вместе с защитой от обратной полярности, короткого замыкания, перегрузки по току, молнии и переходных скачков, высокой температуры и обратного тока в ночное время.

В настоящее время контроллеры заряда предоставляют несколько вариантов связи. Они могут использовать собственный протокол и / или непатентованный открытый стандарт, такой как протоколы Modbus и Modbus TCP / IP для сетей RS-232, EIA-485 и Ethernet. Кроме того, HTTP, SMTP и SNMP часто поддерживаются для поддержки веб-страниц, электронной почты и сетевых сообщений.

Как работают контроллеры заряда | DIY солнечные и возобновляемые источники энергии

Контроллер заряда является неотъемлемой частью почти всех энергосистем, которые заряжают аккумуляторы, независимо от того, являются ли они источниками энергии солнечные панели, ветряные, гидроэнергетические, топливные или коммунальные сети.Его цель состоит в том, чтобы ваши батареи глубокого цикла были правильно запитаны и безопасны в течение длительного времени.

Основные функции контроллера довольно просты. Контроллеры заряда блокируют обратный ток и предотвращают перезарядку аккумулятора. Некоторые контроллеры также предотвращают чрезмерную разрядку батареи, защищают от электрической перегрузки и / или отображают состояние батареи и поток энергии. Давайте рассмотрим каждую функцию по отдельности.

Блокировка обратного тока

Солнечные батареи работают, прокачивая ток через батарею в одном направлении.Ночью панели могут пропускать небольшой ток в обратном направлении, вызывая небольшую разрядку аккумулятора. (Наш термин «батарея» обозначает либо отдельную батарею, либо группу батарей.) Потенциальная потеря незначительна, но ее легко предотвратить. Некоторые типы ветряных и гидрогенераторов также потребляют обратный ток при остановке (большинство из них не работают, за исключением аварийных состояний).

В большинстве контроллеров зарядный ток проходит через полупроводник (транзистор), который действует как вентиль для управления током.Его называют «полупроводником», потому что он пропускает ток только в одном направлении. Он предотвращает обратный ток без каких-либо дополнительных усилий и затрат.

В некоторых старых контроллерах электромагнитная катушка размыкает и замыкает механический переключатель (называемый реле — вы можете слышать, как оно включается и выключается). Реле отключается ночью, чтобы заблокировать обратный ток. Эти контроллеры иногда называют контроллерами шунтирования вызовов.

Если вы используете солнечную батарею только для непрерывной зарядки аккумулятора (очень маленький массив по сравнению с размером батареи), то вам может не понадобиться контроллер заряда.Это редкое приложение. Примером может служить крошечный модуль обслуживания, который предотвращает разряд аккумулятора в припаркованном автомобиле, но не выдерживает значительных нагрузок. В этом случае вы можете установить простой диод, чтобы заблокировать обратный ток. Диод, используемый для этой цели, называется «блокирующим диодом».

Предотвращение перезарядки

Когда аккумулятор полностью заряжен, он больше не может накапливать поступающую энергию. Если энергия продолжает подаваться с полной скоростью, напряжение батареи становится слишком высоким.Вода разделяется на водород и кислород и быстро пузырится. (Похоже, он кипит, поэтому мы иногда его так называем, хотя на самом деле он не горячий.) Имеется чрезмерная потеря воды и вероятность того, что газы могут воспламениться и вызвать небольшой взрыв. Батарея также быстро разряжается и может перегреться. Избыточное напряжение также может вызвать перегрузку ваших нагрузок (освещение, бытовые приборы и т. Д.) Или привести к отключению инвертора.

Предотвращение перезарядки — это просто вопрос уменьшения потока энергии к батарее, когда батарея достигает определенного напряжения.Когда напряжение падает из-за более низкой интенсивности солнечного света или увеличения потребления электроэнергии, контроллер снова разрешает максимально возможный заряд. Это называется «регулировкой напряжения».

Это самая важная функция всех контроллеров заряда. Контроллер «смотрит» на напряжение и в ответ регулирует заряд аккумулятора. Некоторые контроллеры регулируют поток энергии к батарее, полностью или полностью отключая ток. Это называется «управление включением / выключением». Другие снижают ток постепенно.Это называется «широтно-импульсной модуляцией» (ШИМ). Оба метода хорошо работают при правильной настройке для вашего типа батареи.

PWM поддерживают постоянное напряжение. Если ШИМ-контроллер имеет двухступенчатое регулирование, он сначала будет поддерживать напряжение на безопасном максимуме, чтобы аккумулятор полностью зарядился. Затем он снизит напряжение, чтобы поддерживать «завершающий» или «непрерывный» заряд. Двухступенчатое регулирование важно для системы, которая может испытывать много дней или недель избытка энергии (или небольшого использования энергии).Он поддерживает полный заряд, но сводит к минимуму потерю воды и стресс.

Напряжения, при которых контроллер изменяет скорость заряда, называются уставками. При определении идеальных уставок существует некоторый компромисс между быстрой зарядкой до захода солнца и небольшой перезарядкой аккумулятора.

Определение уставок зависит от предполагаемых моделей использования, типа батареи и, в некоторой степени, от опыта и философии разработчика или оператора системы.Некоторые контроллеры имеют регулируемые уставки, а другие нет.

Зависимость контрольных уставок от температуры

Идеальные уставки напряжения для контроля заряда зависят от температуры аккумулятора. Некоторые контроллеры имеют функцию, называемую «температурной компенсацией». Когда контроллер обнаруживает низкую температуру батареи, он повышает заданные значения. В противном случае, когда аккумулятор холодный, он слишком быстро снизит заряд. Если ваши батареи подвергаются колебаниям температуры более чем примерно на 30 ° F (17 ° C), компенсация необходима.

Некоторые контроллеры имеют встроенный датчик температуры. Такой контроллер должен быть установлен в месте, где температура близка к температуре батарей. У лучших контроллеров есть выносной датчик температуры на небольшом кабеле. Датчик должен быть подключен непосредственно к батарее, чтобы сообщать о своей температуре контроллеру.

Альтернативой автоматической температурной компенсации является ручная регулировка заданных значений (если возможно) в соответствии с сезоном. Может быть, достаточно делать это только два раза в год, весной и осенью.

Контрольные уставки в зависимости от типа батареи

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от конструкции аккумулятора. В подавляющем большинстве систем возобновляемой энергии используются свинцово-кислотные батареи глубокого цикла либо затопленного, либо герметичного типа. Залитые батареи залиты жидкостью. Это стандартные экономичные батареи глубокого разряда.

Герметичные батареи используют пропитанные прокладки между пластинами. Их также называют «регулируемыми клапанами» или «абсорбирующим стекломатом» или просто «необслуживаемыми».«Их нужно регулировать до немного более низкого напряжения, чем залитые батареи, иначе они высохнут и выйдут из строя. В некоторых контроллерах есть средства выбора типа батареи. Никогда не используйте контроллер, не предназначенный для аккумулятора вашего типа.

Типичные уставки для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В при 25 ° C (77 ° F)

(Типичные, представлены здесь только для примера)

Верхний предел (залитый аккумулятор): 14,4 В
Верхний предел (герметичный аккумулятор): 14,0 В
Возобновление полной зарядки: 13.0 В

Выключатель низкого напряжения: 10,8 В
Повторное подключение: 12,5 В

Температурная компенсация для батареи 12 В:

-0,03 В на ° C отклонение от стандарта 25 ° C

Выключатель низкого напряжения (LVD)

Батареи глубокого цикла, используемые в системах возобновляемых источников энергии, рассчитаны на разряд примерно на 80 процентов. Если они разряжаются на 100 процентов, они сразу же повреждаются. Представьте себе кастрюлю с водой, кипящую на кухонной плите. В момент высыхания кастрюля перегревается.Если подождать, пока прекратится пропаривание, уже слишком поздно!

Точно так же, если вы подождете, пока ваши огни не станут тусклыми, возможно, некоторое повреждение батареи уже произошло. Каждый раз, когда это происходит, емкость и срок службы батареи будут немного уменьшаться. Если аккумулятор находится в таком чрезмерно разряженном состоянии в течение нескольких дней или недель, он может быстро выйти из строя.

Единственный способ предотвратить чрезмерный разряд, когда все остальное не работает, — это отключить нагрузки (приборы, освещение и т. Д.).), а затем повторно подключить их только после восстановления напряжения из-за значительной зарядки. Когда приближается переразряд, батарея на 12 В падает ниже 11 вольт (батарея на 24 В падает ниже 22 вольт).

Цепь отключения при низком напряжении отключает нагрузку при достижении этой уставки. Он будет повторно подключать нагрузки только тогда, когда напряжение батареи существенно восстановится из-за накопления некоторого заряда. Типичная точка сброса LVD составляет 13 вольт (26 вольт в системе 24 В).

Все современные инверторы имеют встроенный LVD, даже дешевые карманные.Инвертор выключится, чтобы защитить себя и ваши нагрузки, а также вашу батарею. Обычно инвертор подключается непосредственно к батареям, а не через контроллер заряда, потому что его потребляемый ток может быть очень высоким и потому, что он не требует внешнего LVD.

Если у вас есть нагрузки постоянного тока, у вас должен быть LVD. Некоторые контроллеры заряда имеют один встроенный. Вы также можете приобрести отдельное устройство LVD. В некоторых системах LVD есть «переключатель милосердия», позволяющий потреблять минимальное количество энергии, по крайней мере, достаточно долго, чтобы найти свечи и спички! Холодильники постоянного тока имеют встроенный LVD.

Если вы покупаете контроллер заряда со встроенным LVD, убедитесь, что его емкость достаточна для обработки ваших нагрузок постоянного тока. Например, предположим, что вам нужен контроллер заряда для работы с током заряда менее 10 ампер, но у вас есть насос для нагнетания воды постоянного тока, который потребляет 20 ампер (на короткие периоды) плюс 6-амперная световая нагрузка постоянного тока. Подойдет контроллер заряда с LVD на 30 ампер. Не покупайте контроллер заряда на 10 ампер с нагрузочной способностью только 10 или 15 ампер!

Защита от перегрузки

Цепь перегружается, когда ток в ней превышает допустимый.Это может вызвать перегрев и даже пожар. Перегрузка может быть вызвана неисправностью (коротким замыканием) в проводке или неисправным прибором (например, замерзшим водяным насосом). Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, обычно с кнопкой сброса.

Может быть полезна встроенная защита от перегрузки, но для большинства систем требуется дополнительная защита в виде предохранителей или автоматических выключателей. Если у вас есть цепь с размером провода, для которого безопасная допустимая нагрузка (допустимая нагрузка) меньше, чем предел перегрузки контроллера, вы должны защитить эту цепь с помощью предохранителя или прерывателя с подходящим более низким номинальным током.В любом случае соблюдайте требования производителя и Национальный электротехнический кодекс в отношении любых требований к внешним предохранителям или автоматическим выключателям.

Дисплеи и измерения

включают в себя множество возможных дисплеев, от одного красного светового индикатора до цифровых дисплеев напряжения и тока. Эти индикаторы важны и полезны. Представьте, что вы едете по стране без приборной панели в машине! Система отображения может отображать поток энергии в систему и из нее, приблизительное состояние заряда аккумулятора и время достижения различных пределов.

Если вам нужен полный и точный мониторинг, потратите около 200 долларов на отдельное цифровое устройство, которое включает в себя ампер-час. Он действует как электронный бухгалтер, отслеживая количество энергии, доступной в вашей батарее. Если у вас есть отдельный системный монитор, то наличие цифровых дисплеев в самом контроллере заряда не имеет значения. Даже самая дешевая система должна включать в себя вольтметр в качестве минимального индикатора функционирования и состояния системы.

Иметь все с помощью панели питания

Если вы устанавливаете систему для питания современного дома, вам потребуются защитные отключения и межсоединения для работы с большим током.Электрооборудование может быть громоздким, дорогим и трудоемким в установке. Чтобы вещи были экономичными и компактными, приобретите уже собранный силовой щит. Он может включать в себя контроллер заряда с LVD, инвертор и цифровой мониторинг в качестве опции. Это позволяет электрику легко подключать основные компоненты системы и выполнять требования безопасности Национального электротехнического кодекса или местных властей.

Контроллеры заряда для ветра и воды

Контроллер заряда для ветроэлектрической или гидроэлектрической системы зарядки должен защищать аккумуляторы от перезаряда, как и фотоэлектрический контроллер.Тем не менее, нагрузка на генератор должна постоянно поддерживаться, чтобы предотвратить превышение частоты вращения турбины. Вместо того, чтобы отключать генератор от батареи (как и большинство фотоэлектрических контроллеров), он направляет избыточную энергию на специальную нагрузку, которая поглощает большую часть энергии от генератора. Эта нагрузка обычно представляет собой нагревательный элемент, который «сжигает» избыточную энергию в виде тепла. Если вы можете использовать тепло с пользой, прекрасно!

Это работает?

Как узнать, что контроллер неисправен? Следите за вольтметром, когда батареи полностью заряжаются.Достигает ли напряжение (но не превышает ли оно) соответствующих уставок для вашего типа батареи? Используйте свои уши и глаза — батареи сильно пузыряются? На верхних частях аккумуляторных батарей скопилось много влаги? Это признаки возможного завышения цен. Вы получаете ту емкость, которую ожидаете от своего аккумуляторного блока? В противном случае может быть проблема с вашим контроллером, и он может повредить ваши батареи.

Заключение

Контроль заряда аккумуляторов настолько важен, что большинство производителей высококачественных аккумуляторов (с гарантией на пять лет и более) устанавливают требования по регулированию напряжения, отключению при низком напряжении и температурной компенсации.Когда эти ограничения не соблюдаются, обычно батареи выходят из строя менее чем через четверть своего обычного ожидаемого срока службы, независимо от их качества или стоимости.

Хороший контроллер заряда стоит недорого по отношению к общей стоимости энергосистемы. И это не так уж и загадочно. Я надеюсь, что эта статья дала вам базовую информацию, необходимую для правильного выбора элементов управления для вашей энергосистемы.

Контроллер заряда солнечной батареи 15 Ампер без микроконтроллера

Контроллер заряда солнечной батареи 15 Ампер без микроконтроллера, Из этой статьи вы узнаете следующее:

• Что такое солнечный контроллер заряда?
• Как спроектировать контроллер солнечного заряда?
• Как выбрать контроллер солнечного заряда?
• Принципиальная схема контроллера заряда солнечной батареи 15А?
• Работа солнечного контроллера заряда.

Что такое солнечный контроллер заряда?

Контроллер заряда солнечных батарей — это электронное устройство, подключенное между батареей и солнечными панелями. Он используется для регулирования потока заряда от солнечных панелей к батарее. Другими словами, солнечный контроллер заряда используется для управления потоком зарядов от солнечных панелей к батарее. Он обеспечивает защиту от перелива зарядов от солнечных батарей к батарее, а также используется для защиты батарей от пониженного напряжения. Контроллеры среднего солнечного заряда обеспечивают защиту от повышенного и пониженного напряжения аккумуляторов при зарядке и разрядке аккумуляторов.

Как спроектировать контроллер солнечного заряда?

Многие методы были разработаны для контроллеров заряда солнечных батарей. На рынке доступны многие типы контроллеров заряда солнечных батарей. Но в основном используются контроллеры солнечного заряда трех типов.

1. Простой контроллер заряда солнечной батареи: в этом типе контроллеров заряда солнечной энергии используется аналоговая электроника для управления потоком заряда.
2. Контроллеры заряда солнечных батарей на основе ШИМ : В этом типе контроллеров заряда солнечных батарей используются микроконтроллеры для зарядки батарей с помощью метода широтно-импульсной модуляции.
3. Контроллеры заряда солнечных батарей MPPT : MPPT означает отслеживание точки максимальной мощности. В контроллерах заряда этого типа использовались методы MPPT для зарядки аккумуляторов от солнечных батарей.

Я видел много людей, которые искали на разных сайтах контроллеры заряда солнечных батарей. Но они не знают об использовании микроконтроллеров. Все высокопроизводительные контроллеры заряда солнечных батарей используют микроконтроллеры. Поэтому я решил опубликовать статью о контроллере заряда солнечных батарей без микроконтроллера.В этой статье я собираюсь опубликовать принципиальную схему 15-амперного контроллера заряда солнечной батареи, в котором не используется микроконтроллер. Это очень простая принципиальная схема контроллеров заряда.

Как выбрать контроллер солнечного заряда?

Прежде чем изготавливать или покупать любой контроллер заряда для солнечных панелей, вы должны задать себе этот вопрос. Какой должен быть рейтинг у вашего контроллера заряда? Приведу один пример, после которого вы получите ответ на этот вопрос.Например, у вас есть солнечные панели мощностью 200 Вт, которые имеют напряжение холостого хода 24 вольт, а напряжение замкнутой цепи будет около 18 вольт. Используя простую формулу мощности, вы можете рассчитать номинал необходимого контроллера заряда для вашей солнечной панели. Вы знаете формулу мощности для постоянного тока, равную

P = V * I;

мы знаем значения мощности и напряжения, которые составляют P = 200 Вт и V = 18 В. Поместив вышеуказанные значения в формулу мощности:

I = 200/18 = 11,11 Ампер

Таким образом, расчетное значение тока равно 11.11А. Допустим, напряжение солнечных панелей может упасть до более низкого значения 15 вольт. В этом случае ток увеличится. Поэтому вам следует выбрать контроллер заряда немного более высокого значения, чем рассчитано. Надеюсь, вы получили ответ на вопрос «Как выбрать контроллер солнечного заряда».

Принципиальная схема контроллера заряда солнечной батареи 15А:

Принципиальная схема солнечного контроллера заряда 15А показана ниже. Если вы хотите использовать эту схему для более высокого номинала, вы можете использовать более одного контроллера заряда солнечной батареи последовательно, чтобы увеличить номинальный ток контроллера заряда.Принципиальная схема, представленная ниже, представляет собой простейшую принципиальную схему контроллера заряда. Потому что в нем нет микроконтроллера. В этой схеме контроллера заряда использовалась аналоговая электроника вместо цифровой.

Список компонентов:

 Категория, ссылка, значение, код заказа
Резисторы, «R1», 4,7к,
Резисторы, «R2», 4,7к,
Резисторы, "R3", 10к,
Резисторы, «R4», 18к,
Резисторы, «R5», 100к,
Резисторы, «R6», 15к,
Резисторы, «R7», 12к,
Резисторы, «R8», 33к,
Резисторы, «R9», 22к,
Конденсаторы, «С1», 2.2нФ,
Конденсаторы, «С2», 10мкФ,
Интегральные схемы, «У1», LM358,
Транзисторы, «Q1», RFP30P05,
Транзисторы, «Q2», BC337,
Диоды, «Д1», LED,
Диоды, "Д2", МБР1645,
Диоды, "Д3", 5.1В,
Разное, "J1", Солнечная панель,
Разное, «J2», АККУМУЛЯТОР,
Разное, "РВ1", 5к,
 

Работа солнечного контроллера заряда:

используются компоненты аналоговой электроники для управления потоком заряда от солнечной панели к батарее.RFP30P05 P-канальный MOSFET используется для зарядки аккумулятора. RFP30P05 MOSFET имеет рейтинг около 20 А. Это означает, что этот МОП-транзистор может легко пропускать ток до 20 ампер. Для получения дополнительной информации см. Технический паспорт RFP30P05.

LM358 используется для включения или выключения полевого МОП-транзистора с каналом P, когда аккумулятор заряжен до 13,6 В. Когда аккумулятор заряжен до 13,6 вольт. LM358 отключает MOSET, подав низкий сигнал на резистор R4. LM358 используется в качестве компаратора, который сравнивает напряжение батареи через делители напряжения, подключенные к инвертирующему и неинвертирующему выводу операционного усилителя LM358.Подключите солнечную панель к разъему J1, а клеммы аккумулятора — к разъему J2. Светодиод D1 показывает состояние зарядки.

Спасибо, что прочитали статью о контроллере солнечного заряда. Пожалуйста, поделитесь этой статьей также со своими друзьями. Если вы хотите получать обновления каждого моего сообщения в вашем почтовом ящике. Подпишитесь на мой блог. Счастливого обучения 🙂

для увеличения срока службы батареи

для увеличения срока службы батареи

Для многих людей создание собственной системы солнечных панелей и жизнь вне сети становится реальностью, а не мечтой.Подключение солнечных панелей напрямую к одной батарее или банку батарей для зарядки может работать, но это не лучшая идея. Что необходимо, так это контроллер заряда аккумулятора, чтобы безопасно заряжать и разряжать аккумулятор глубокого разряда, чтобы продлить срок его службы.

Стандартная солнечная панель на 12 вольт, которую можно использовать для подзарядки батареи, на самом деле может выдавать почти 20 вольт на полном солнце, что намного больше напряжения, чем нужно батарее. Эта разница в напряжении между необходимыми 12 вольтами, необходимыми для батареи, и фактическими 20 вольтами, генерируемыми солнечной панелью, приводит к большему току, протекающему в батарее.

В результате слишком большой нерегулируемый солнечный ток приведет к перезарядке батареи, что приведет к перегреву раствора электролита в батареях, что приведет к сокращению срока службы батареи и, в конечном итоге, к полному выходу батареи из строя. Тогда качество заряда будет напрямую влиять на срок службы любой подключенной батареи, поэтому чрезвычайно важно защитить батареи солнечной системы зарядки от перезарядки или даже недозарядки, и мы можем сделать это с помощью устройства регулирования заряда батареи, называемого Контроллер заряда аккумулятора .

Контроллер заряда батареи

Контроллер заряда батареи, также известный как регулятор напряжения батареи, представляет собой электронное устройство, используемое в автономных системах и системах привязки к сети с резервным аккумулятором. Контроллер заряда регулирует постоянно изменяющиеся выходное напряжение и ток от солнечной панели из-за угла наклона солнца, а также согласовывает его с потребностями заряжаемых батарей.

Контроллер заряда делает это, управляя потоком электроэнергии от источника заряда к батарее на относительно постоянном и контролируемом значении.Таким образом поддерживается максимально возможный уровень заряда батареи, защищая ее от перезарядки источником и от чрезмерной разрядки подключенной нагрузкой. Поскольку батареи любят стабильный заряд в относительно узком диапазоне, колебания выходного напряжения и тока необходимо строго контролировать.

Контроллер заряда солнечной батареи

Тогда наиболее важными функциями контроллеров заряда батареи, используемых в системе альтернативной энергетики, являются:

• Предотвращает чрезмерную зарядку батареи: это слишком ограничивает энергию, подаваемую в батарею зарядным устройством, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Предотвращает чрезмерную разрядку аккумулятора: автоматическое отключение аккумулятора от электрических нагрузок, когда аккумулятор достигает низкого уровня заряда.
• Обеспечивает функции управления нагрузкой: автоматическое подключение и отключение электрической нагрузки в заданное время, например, управление осветительной нагрузкой от заката до восхода солнца.

Солнечные панели производят постоянный или постоянный ток, то есть солнечная электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими панелями, течет только в одном направлении.Таким образом, чтобы заряжать аккумулятор, солнечная панель должна иметь более высокое напряжение, чем заряжаемая батарея. Другими словами, напряжение панели должно быть больше, чем противоположное напряжение заряжаемой батареи, чтобы в батарею протекал положительный ток.

При использовании альтернативных источников энергии, таких как солнечные панели, ветряные турбины и даже гидрогенераторы, вы получите колебания выходной мощности. Контроллер заряда обычно помещается между зарядным устройством и аккумуляторным блоком и контролирует поступающее напряжение от этих зарядных устройств, регулируя количество электричества постоянного тока, протекающего от источника питания к батареям, двигателю постоянного тока или насосу постоянного тока.

Контроллер заряда отключает ток в цепи, когда батареи полностью заряжены и напряжение на их клеммах превышает определенное значение, обычно около 14,2 В для 12-вольтной батареи. Это защищает аккумуляторы от повреждений, поскольку не позволяет им чрезмерно заряжаться, что сокращает срок службы дорогих аккумуляторов. Чтобы обеспечить надлежащую зарядку аккумулятора, регулятор поддерживает информацию о состоянии заряда (SoC) аккумулятора. Это состояние заряда оценивается на основе фактического напряжения аккумулятора.

В периоды инсоляции ниже среднего и / или в периоды чрезмерного использования электрической нагрузки энергии, вырабатываемой фотоэлектрической панелью, может быть недостаточно, чтобы поддерживать полностью заряженный аккумулятор. Когда напряжение на клеммах батарей начинает падать ниже определенного значения, обычно около 11,5 В, контроллер замыкает цепь, чтобы ток от зарядного устройства снова заряжал батарею.

В большинстве случаев контроллер заряда является важным требованием в автономной фотоэлектрической системе, и его размер должен соответствовать напряжениям и токам, ожидаемым при нормальной работе.Любой контроллер заряда аккумулятора должен быть совместим как с напряжением аккумуляторной батареи, так и с номинальной силой тока системы зарядного устройства. Но он также должен быть рассчитан на работу с ожидаемыми пиковыми или импульсными условиями от генерирующего источника или необходимыми электрическими нагрузками, которые могут быть подключены к контроллеру.

Сегодня доступны несколько очень сложных контроллеров заряда . Усовершенствованные контроллеры заряда используют широтно-импульсную модуляцию или ШИМ. Широтно-импульсная модуляция — это процесс, обеспечивающий эффективную зарядку и длительный срок службы батареи.Однако более продвинутые и дорогие контроллеры используют отслеживание точки максимальной мощности или MPPT.

Отслеживание точки максимальной мощности максимизирует зарядные токи в батарее за счет снижения выходного напряжения, позволяя им легко адаптироваться к различным комбинациям аккумуляторов и солнечных панелей, таким как 24 В, 36 В, 48 В и т. Д. В этих контроллерах используются преобразователи постоянного тока в постоянный, чтобы соответствовать напряжение и используйте цифровую схему для измерения фактических параметров много раз в секунду, чтобы соответствующим образом отрегулировать выходной ток. Большинство контроллеров солнечных панелей MPPT поставляются с цифровыми дисплеями и встроенными компьютерными интерфейсами для лучшего мониторинга и управления.

Выбор подходящего контроллера заряда солнечной батареи

Мы видели, что основная функция контроллера заряда батареи — регулировать мощность, передаваемую от генерирующего устройства, будь то солнечная панель или ветряная турбина к батареям. Они помогают в надлежащем обслуживании аккумуляторов системы солнечной энергии, предотвращая их перезарядку или недозаряд, тем самым обеспечивая длительный срок службы аккумуляторов.

Солнечный ток, регулируемый контроллером заряда батареи, не только заряжает батареи, но также может быть передан инверторам для преобразования постоянного постоянного тока в переменный переменный ток для питания электросети.

Для многих людей, которые хотят жить «вне сети», контроллер заряда является ценным элементом оборудования как часть солнечной панели или системы питания ветряной турбины. В Интернете вы найдете множество производителей контроллеров заряда, но выбор подходящего иногда может быть довольно запутанным, и, кроме того, они недешевы, поэтому действительно важно найти качественный солнечный регулятор заряда.

Лучше не покупать более дешевые низкокачественные, так как они могут нанести вред сроку службы батареи и в долгосрочной перспективе увеличить ваши общие расходы.Для некоторого душевного спокойствия почему бы не нажать здесь и не проверить некоторые из лучших контроллеров заряда батареи, доступные на Amazon, и узнать больше о различных типах контроллеров заряда солнечной энергии, доступных как часть вашей солнечной энергетической системы, помогая вам сэкономить деньги и среда.