Laadregelaar voor zonnebatterijen: circuit, werkingsprincipe, aansluitmethoden

Zonne-energie is tot nu toe beperkt (op huishoudelijk niveau) tot het creëren van fotovoltaïsche panelen met een relatief laag vermogen.Maar ongeacht het ontwerp van de foto-elektrische omzetter van zonnelicht in stroom, is dit apparaat uitgerust met een module die een laadregelaar voor zonnebatterijen wordt genoemd.

De zonnefotosynthese-installatie bevat namelijk een oplaadbare batterij – een opslagapparaat voor de energie die wordt ontvangen van het zonnepaneel. Het is deze secundaire energiebron die voornamelijk door de controller wordt bediend.

In het artikel dat we presenteren, zullen we het ontwerp en de werkingsprincipes van dit apparaat begrijpen, en ook overwegen hoe we het kunnen aansluiten.

Zonne-controllers

Een elektronische module, een zonnecontroller genaamd, is ontworpen om een ​​aantal besturingsfuncties uit te voeren tijdens het laad-/ontlaadproces batterij op zonne-energie.

Wanneer zonlicht valt op het oppervlak van een zonnepaneel dat bijvoorbeeld op het dak van een huis is geïnstalleerd, zetten de fotocellen van het apparaat dit licht om in elektrische stroom.

De resulterende energie zou in feite rechtstreeks aan de accu kunnen worden geleverd. Het proces van het opladen/ontladen van een batterij heeft echter zijn eigen subtiliteiten (bepaalde stroom- en spanningsniveaus). Als u deze subtiliteiten verwaarloost, zal de batterij na korte gebruiksduur eenvoudigweg defect raken.

Om dergelijke trieste gevolgen te voorkomen, is een module ontworpen die een laadregelaar voor een zonnebatterij wordt genoemd.

Naast het monitoren van het laadniveau van de batterij, bewaakt de module ook het energieverbruik.Afhankelijk van de mate van ontlading regelt en stelt het laadregelaarcircuit van de zonnebatterij het stroomniveau in dat nodig is voor de eerste en daaropvolgende lading.

Afhankelijk van het vermogen van de laadregelaar voor zonne-energiebatterijen kunnen de ontwerpen van deze apparaten zeer verschillende configuraties hebben

Over het algemeen biedt de module, in eenvoudige bewoordingen, een zorgeloos "leven" voor de batterij, die periodiek energie ophoopt en afgeeft aan consumentenapparaten.

In de praktijk gebruikte typen

Op industrieel niveau zijn er twee soorten elektronische apparaten gelanceerd en geproduceerd, waarvan het ontwerp geschikt is voor installatie in een zonne-energiesysteem:

1. Apparaten uit de PWM-serie.
2. Apparaten uit de MPPT-serie.

Het eerste type controller voor een zonnebatterij kan "oude man" worden genoemd. Dergelijke plannen werden ontwikkeld en in werking gesteld aan het begin van de ontwikkeling van zonne- en windenergie.

Het werkingsprincipe van het PWM-controllercircuit is gebaseerd op pulsbreedtemodulatie-algoritmen. De functionaliteit van dergelijke apparaten is wat minder dan die van de meer geavanceerde apparaten uit de MPPT-serie, maar over het algemeen werken ze ook behoorlijk effectief.

Een van de populaire modellen voor batterijlaadcontrollers voor zonnestations in de samenleving, ondanks het feit dat het apparaatcircuit is gemaakt met behulp van PWM-technologie, die als verouderd wordt beschouwd

Ontwerpen die gebruik maken van de Maximum Power Point Tracking-technologie (het volgen van de maximale vermogenslimiet) onderscheiden zich door een moderne benadering van circuitoplossingen en bieden meer functionaliteit.

Maar als we beide soorten controllers vergelijken, en vooral met een voorkeur voor de huiselijke sfeer, zien MPPT-apparaten er niet uit in het rooskleurige licht waarin ze traditioneel worden geadverteerd.

MPPT-type controller:

• heeft hogere kosten;
• heeft een complex configuratie-algoritme;
• geeft alleen vermogenswinst op panelen met een groot oppervlak.

Dit type apparatuur is meer geschikt voor wereldwijde zonne-energiesystemen.

Een controller ontworpen voor gebruik als onderdeel van een zonne-energie-installatie. Het is een vertegenwoordiger van de klasse van MPPT-apparaten - geavanceerder en efficiënter

Voor de behoeften van een gewone gebruiker uit een huiselijke omgeving, die in de regel panelen met een klein oppervlak heeft, is het winstgevender om een ​​PWM-controller (PWM) met hetzelfde effect aan te schaffen en te bedienen.

Blokdiagrammen van controllers

Schematische diagrammen van PWM- en MPPT-controllers om ze met het oog van een leek te bekijken, zijn een te complex punt dat verband houdt met een subtiel begrip van elektronica. Daarom is het logisch om alleen structurele diagrammen te beschouwen. Deze aanpak is begrijpelijk voor een breed scala aan mensen.

Optie #1 - PWM-apparaten

De spanning van het zonnepaneel gaat via twee geleiders (positief en negatief) naar het stabilisatie-element en het scheidende weerstandscircuit. Dankzij dit deel van het circuit wordt een potentiaalvereffening van de ingangsspanning verkregen en tot op zekere hoogte organiseren ze de bescherming van de controlleringang tegen overschrijding van de ingangsspanningslimiet.

Hierbij moet de nadruk worden gelegd: elk afzonderlijk apparaatmodel heeft een specifieke ingangsspanningslimiet (aangegeven in de documentatie).

Dit is ongeveer hoe het blokschema van apparaten gemaakt op basis van PWM-technologieën eruit ziet.Voor gebruik als onderdeel van kleine huishoudelijke stations biedt deze circuitbenadering voldoende efficiëntie

Vervolgens worden de spanning en stroom door vermogenstransistoren beperkt tot de vereiste waarde. Deze circuitcomponenten worden op hun beurt bestuurd door de controllerchip via de driverchip. Als gevolg hiervan stelt de uitgang van een paar vermogenstransistors de normale waarde van spanning en stroom voor de batterij in.

Het circuit bevat ook een temperatuursensor en een driver die de vermogenstransistor aanstuurt, die het laadvermogen regelt (bescherming tegen diepe ontlading van de batterij). De temperatuursensor bewaakt de verwarmingsstatus van belangrijke elementen van de PWM-controller.

Meestal het temperatuurniveau in de behuizing of op de koellichamen van vermogenstransistors. Als de temperatuur de in de instellingen ingestelde limieten overschrijdt, schakelt het apparaat alle actieve stroomleidingen uit.

Optie #2 - MPPT-apparaten

De complexiteit van het circuit is in dit geval te danken aan de toevoeging van een aantal elementen die het noodzakelijke besturingsalgoritme zorgvuldiger opbouwen, gebaseerd op de bedrijfsomstandigheden.

Spannings- en stroomniveaus worden bewaakt en vergeleken door comparatorcircuits, en op basis van de vergelijkingsresultaten wordt het maximale uitgangsvermogen bepaald.

Circuitontwerp in structurele vorm voor laadregelaars op basis van MPPT-technologieën. Een complexer algoritme voor het bewaken en besturen van randapparatuur wordt hier al opgemerkt.

Het belangrijkste verschil tussen dit type controller en PWM-apparaten is dat ze de zonne-energiemodule kunnen aanpassen aan het maximale vermogen, ongeacht de weersomstandigheden.

De circuits van dergelijke apparaten implementeren verschillende besturingsmethoden:

• verstoringen en observaties;
• toenemende geleidbaarheid;
• huidige sweep;
• constante spanning.

En in het laatste deel van de totale actie wordt ook een algoritme gebruikt om al deze methoden te vergelijken.

Verbindingsmethoden voor controllers

Gezien het onderwerp aansluitingen moet meteen worden opgemerkt: voor de installatie van elk afzonderlijk apparaat is een kenmerkend kenmerk het werken met een specifieke serie zonnepanelen.

Als er dus bijvoorbeeld een controller wordt gebruikt die is ontworpen voor een maximale ingangsspanning van 100 volt, mag een serie zonnepanelen een spanning leveren die niet hoger is dan deze waarde.

Elke zonne-energie-installatie werkt volgens de regel van het balanceren van de uitgangs- en ingangsspanningen van de eerste trap. De bovengrens van de controllerspanning moet overeenkomen met de bovengrens van de paneelspanning

Voordat u het apparaat aansluit, moet u beslissen over de locatie van de fysieke installatie. Volgens de regels moet de installatielocatie worden gekozen in droge, goed geventileerde ruimtes. Vermijd de aanwezigheid van brandbare materialen in de buurt van het apparaat.

De aanwezigheid van bronnen van trillingen, hitte en vochtigheid in de directe omgeving van het apparaat is onaanvaardbaar. De installatieplaats moet worden beschermd tegen neerslag en direct zonlicht.

Verbindingstechniek voor PWM-modellen

Bijna alle fabrikanten van PWM-controllers eisen dat de apparaten in de exacte volgorde worden aangesloten.

De techniek om PWM-controllers op randapparatuur aan te sluiten is niet bijzonder moeilijk. Elke kaart is uitgerust met gelabelde terminals. Hier hoeft u alleen maar de volgorde van acties te volgen

Randapparatuur moet worden aangesloten in volledige overeenstemming met de aanduidingen van de contactklemmen:

1. Sluit de batterijdraden aan op de batterijpolen van het apparaat in overeenstemming met de aangegeven polariteit.
2. Schakel de beveiligingszekering direct op het contactpunt van de positieve draad in.
3. Sluit de geleiders komende van de accu van het zonnepaneel aan op de controllercontacten die bedoeld zijn voor het zonnepaneel. Let op de polariteit.
4. Sluit een testlamp met de juiste spanning (meestal 12/24V) aan op de belastingsklemmen van het apparaat.

De aangegeven volgorde mag niet worden geschonden. Het is bijvoorbeeld ten strengste verboden om eerst zonnepanelen aan te sluiten terwijl de accu nog niet is aangesloten. Door dit te doen loopt de gebruiker het risico het apparaat te “verbranden”. IN dit materiaal Het schema voor het monteren van zonnepanelen met accu wordt nader beschreven.

Bovendien is het voor controllers uit de PWM-serie niet toegestaan ​​om een ​​spanningsomvormer op de belastingsklemmen van de controller aan te sluiten. De omvormer moet rechtstreeks op de accupolen worden aangesloten.

Procedure voor het aansluiten van MPPT-apparaten

De algemene fysieke installatievereisten voor dit type apparaat verschillen niet van eerdere systemen. Maar de technologische opzet is vaak enigszins anders, omdat MPPT-controllers vaak als krachtigere apparaten worden beschouwd.

Voor controllers die zijn ontworpen voor hoge vermogensniveaus, wordt aanbevolen om kabels met een grote doorsnede te gebruiken die zijn uitgerust met metalen eindkappen voor aansluitingen op het stroomcircuit.

Voor krachtige systemen worden deze eisen bijvoorbeeld aangevuld door het feit dat fabrikanten aanbevelen om voor stroomaansluitleidingen een kabel te gebruiken die is ontworpen voor een stroomdichtheid van minimaal 4 A/mm². Dat wil zeggen dat je voor een controller met een stroomsterkte van 60 A bijvoorbeeld een kabel nodig hebt om op de accu aan te sluiten met een doorsnede van minimaal 20 mm².

Verbindingskabels moeten zijn voorzien van koperen kabelschoenen, stevig vastgekrompen met een speciaal gereedschap. De negatieve polen van het zonnepaneel en de accu moeten voorzien zijn van adapters met zekeringen en schakelaars.

Deze aanpak elimineert energieverliezen en zorgt voor een veilige werking van de installatie.

Blokschema voor het aansluiten van een krachtige MPPT-controller: 1 – zonnepaneel; 2 – MPPT-controller; 3 – aansluitblok; 4.5 – zekeringen; 6 – aan/uit-schakelaar van de controller; 7.8 – aardebus

Voordat u verbinding maakt zonnepanelen Zorg er bij het aansluiten op het apparaat voor dat de spanning op de klemmen overeenkomt met of lager is dan de spanning die aan de controlleringang kan worden geleverd.

Randapparatuur aansluiten op het MTTP-apparaat:

1. Zet de paneel- en batterijschakelaars in de “uit”-positie.
2. Verwijder de beschermende zekeringen op het paneel en de batterij.
3. Sluit de accupolen met een kabel aan op de controllerterminals voor de accu.
4. Sluit de klemmen van het zonnepaneel met een kabel aan op de controllerklemmen aangegeven door het bijbehorende teken.
5. Verbind de grondterminal met een kabel met de grondbus.
6. Installeer de temperatuursensor op de controller volgens de instructies.

Na deze stappen moet u de eerder verwijderde batterijzekering opnieuw plaatsen en de schakelaar in de “aan”-positie zetten. Er verschijnt een batterijdetectiesignaal op het controllerscherm.

Vervang vervolgens na een korte pauze (1-2 minuten) de eerder verwijderde zonnepaneelzekering en zet de paneelschakelaar in de “aan”-positie.

Op het scherm van het apparaat wordt de spanningswaarde van het zonnepaneel weergegeven. Dit moment markeert de succesvolle lancering van de zonne-energie-installatie.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De industrie produceert apparaten met veelzijdige circuitontwerpen. Daarom is het onmogelijk om eenduidige aanbevelingen te geven over de aansluiting van alle installaties zonder uitzondering.

Het hoofdprincipe voor elk type apparaat blijft echter hetzelfde: zonder de batterij op de controllerbussen aan te sluiten, is aansluiting op fotovoltaïsche panelen onaanvaardbaar. Voor opname in de regeling gelden soortgelijke eisen spanningsomvormer. Het moet worden beschouwd als een afzonderlijke module die via direct contact met de batterij is verbonden.

Als u over de nodige ervaring of kennis beschikt, deel deze dan met onze lezers. Laat je reactie achter in het onderstaande blok. Hier kunt u een vraag stellen over het onderwerp van het artikel.