Контроллеры заряда для солнечных батарей

By   15.04.2017

Сегодня альтернативные источники энергии становятся популярнее, так как они экологически чистые, дешевые и практичные. Наиболее распространенным альтернативным энергетическим ресурсом выступает солнечная батарея. Для ее монтажа требуется приложить достаточно много усилий. В устройство солнечной батареи всегда входят контроллеры заряда, аккумуляторы, инверторы и предохранители. Собрать контроллер заряда солнечной батареи можно своими руками, чтобы сэкономить приличное количество денежных средств.

Солнечная батарея1

Примерно так выглядит стандартный измеритель уровня заряда для солнечной батареи.

Измеритель уровня заряда

Основное назначение

Контроллер заряда аккумуляторной батареи (АКБ) от солнечной батареи предназначен для поддержания уровня заряда аккумуляторов, который также не допускает их полную разрядку или перезарядку. К таким устройствам обычно подключают свинцовые аккумуляторы из-за своей распространенности, однако, возможно подключение других разновидностей. Контроллер для солнечных батарей выполняет большое количество функций, благодаря которым обеспечивается надежная и эффективная работа. Основными из них являются:

  • выбор наиболее эффективной системы заряда аккумулятора;
  • мониторинг заряженности батареи;
  • автоматическое включение и выключение;
  • грамотное распределение энергии;
  • защита от перенапряжения и разрыва цепи.

Разновидности

На сегодняшний день существует несколько типов контроллеров заряда. Рассмотрим некоторые из них.

MPPT-контроллер

Данная аббревиатура расшифровывается как Maximum Power Point Tracking, то есть мониторинг или отслеживание точки, где мощность максимальна. Такие устройства способны понижать напряжение солнечной батареи до напряжения аккумулятора. При таком раскладе сила тока на солнечной батарее уменьшается, в результате чего можно уменьшить сечение проводов и удешевить конструкцию. Также использование данного контроллера позволяет заряжать аккумулятор, когда солнечного света недостаточно, например, в условиях непогоды или ранним утром и вечером. Является наиболее распространенным из-за своей универсальности. Применяется при порядковом подключении. MPPT-контроллер имеет достаточно большой спектр настройки, благодаря чему обеспечивается наиболее эффективная зарядка.

Характеристики устройства:

  • Стоимость таких устройств высокая, однако она окупается при использовании солнечных батарей свыше 1000 Вт.
  • Входное суммарное напряжение в контроллер может достигать 200 В, это значит, что к контроллеру могут быть последовательно подключены несколько солнечных панелей, в среднем до 5. В пасмурную погоду общее напряжение последовательно соединенных панелей остается высоким, благодаря чему обеспечивается бесперебойная подача электроэнергии.
  • Данный контроллер может работать с нестандартным напряжением, например, 28 В.
  • Коэффициент полезного действия MPPT-контроллеров достигает 98%, это означает, что практически вся солнечная энергия преобразуется в электрическую.
  • Возможность подключения аккумуляторов различного типа, таких как свинцовые, литий-железо-фосфатные и другие.
  • Максимальный ток заряда равен 100 А, при данной величине тока максимальная мощность, выдаваемая контроллером может достигать 11 кВт.
  • В основном все модели MPPT-контроллеров способны функционировать при температурах от -40 до 60 градусов.
  • Для начала заряда АКБ необходимо минимальное напряжение в 5 В.
  • Некоторые модели имеют возможность одновременно работать с гибридным инвертором.

Контроллеры данного типа могут применяться как на коммерческих предприятиях, так и на загородных домах, так как имеются различные модели с отличающимися показателями. Для загородного дома подойдет MPPT-контроллер с максимальной мощностью 3,2 кВт, с наибольшим входным напряжением в 100 В. В больших объемах применяются гораздо более мощные контроллеры.

МРРТ-контроллер1

PWM-контроллер

Технология данного устройства проще, чем у MPPT. Принцип работы такого устройства заключается в том, что, пока аккумуляторное напряжение находится ниже придела в 14,4 В, солнечная батарея подключена к аккумулятору практически напрямую, и заряд происходит достаточно быстро, после того, как значение будет достигнуто, контроллер понизит напряжение аккумулятора до 13,7 В, в результате чего аккумулятор зарядится полностью.

Характеристики устройства:

  • Напряжение на входе не более 140 В.
  • Работают с солнечными батареями на 12 и 24 В.
  • КПД практически равен 100%.
  • Возможность работы с множеством аккумуляторов различного типа.
  • Максимальное значение тока на входе достигает 60 А.
  • Температура функционирования от -25 до 55 градусов.
  • Возможность зарядить АКБ с нуля.

Таким образом, PWM-контроллеры применяются чаще всего, когда нагрузка не очень велика и солнечной энергии достаточно. Такие устройства больше подходят собственникам небольших загородных домов, где установлены солнечные панели небольшой мощности.

PWM-контроллер

MPPT-контроллер, как уже было сказано выше, на сегодняшний день наиболее популярен, потому что имеет высокий КПД, способен работать даже в условиях недостатка солнечного света. MPPT-контроллер также способен работать на повышенных мощностях, идеально подойдет для большого загородного дома. Однако, при выборе определенного типа нужно учитывать объем входного и выходного тока, а также степень мощности и показатели напряжения.

Если выбрать контроллер, который не будет соответствовать требованиям, то в лучшем случае он просто выйдет из строя, а в худшем может испортиться проводка в доме.

Установка MPPT-контроллера на маленьких участках нецелесообразна, так как он не окупится. Если суммарное напряжение солнечной батареи больше 140 В, то следует применять MPPT-контроллер. PWM-контроллеры наиболее доступны, так как их цена начинается от 800 рублей. Есть модели за 10 тысяч, когда стоимость MPPT-контроллера примерно равна 25 тысячам.

Где устанавливается

Подключается контроллер между аккумулятором и панелью солнечных батарей. Однако, в схему подключения обязательно должен входить инвертор для солнечной батареи. Инвертор используется для преобразования постоянного 12 В тока, который идет от солнечной батареи, в переменный 220 В, текущий в любой розетке в доме, монтируется после аккумуляторной батареи.

Также важно наличие предохранителя, который выполняет защитную функцию от различных перегрузок и замыканий. Поэтому, для того чтобы обезопасить свой дом, необходимо произвести монтаж предохранителя. При наличии большого количества солнечных панелей желательна установка предохранителей между каждым элементом схемы.

На рисунке ниже показано, как выглядит инвертор (черная коробка):

Система преобразования

Стандартная схема подключения выглядит примерно так, как представлена на рисунке ниже.

Схематическое подключение

Схема показывает, что солнечные панели соединены с контроллером, электрическая энергия поступает в контроллер, а затем накапливается в аккумуляторе. Из аккумулятора она снова идет в контроллер, а после поступает в инвертор. А уже после инвертора идет распределение на потребление.

Как осуществить подключение самостоятельно

Подключить контроллер заряда MPPT для солнечных батарей достаточно просто. Для этого следует понимать принципиальную схему подключения, уметь в ней разбираться и ориентироваться, а также соединить все провода и элементы с полным соблюдением полярности, то есть «плюс» соединить с «плюсом», а «минус» с «минусом».

На рисунке ниже можно увидеть специальные отверстия с «плюсом» и минусом», собственно следует правильно засунуть в них нужные провода.

МРРТ-контроллер2

Более подробная схема представлена ниже.

Схема подключения

Схема подключения довольно-таки проста, важно соединить все элементы, соблюдая полярность, а также необходимо учесть, чтобы они безопасно располагались в доме и не угрожали жизни. Справиться с такой задачей сможет каждый.

Возможно подключение нескольких аккумуляторов, однако здесь присоединять необходимо смешанным способом, а именно: группа аккумуляторных батарей подключается между собой параллельно, а к контроллеру последовательно. Подобную схему можно увидеть на рисунке ниже.

Система подключения

Как видно из схемы, количество аккумуляторов не ограничено. Однако, следует понимать, что при таком числе необходимо приобрести соответствующий инвертор, который будет способен справиться с такой большой нагрузкой.

Что будет, если не производить установку

Если не установить контроллеры MPPT или PWM для солнечных батарей, то потребуется самостоятельный контроль за уровнем напряжения на батареях. Осуществить это можно с помощью вольтметра, как показано на рисунке ниже.

Солнечная батарея2

Однако, при таком подключении уровень заряда аккумулятора не будет фиксироваться, в результате чего он может перегореть и выйти из строя. Данный способ подключения возможен при подключении небольших солнечных панелей для питания устройств мощностью не более 0,1 кВт. Для панелей, которые будут питать целый дом, монтаж без контроллера не рекомендуется, так как оборудование выйдет из строя намного раньше. Также из-за перезарядки аккумулятора могут выйти из строя: инвертор, так как он не будет справляться с таким напряжением, может от этого сгореть проводка и так далее. Поэтому следует проводить правильный монтаж, учитывать все факторы.

Контроллер заряда своими руками

При наличии опыта в работе с электротехническим оборудованием создать контроллер для заряда солнечной батареи можно самостоятельно. На картинке ниже представлена самая простая схема такого устройства.

Схема контроллера для заряда

Рассмотрим принцип работы такой схемы. Фотоэлемент LDR или фоторезистор — прибор, который меняет свое сопротивление при попадании на него света, то есть это солнечная панель. Управляется с помощью транзисторов. Во время облучения солнцем транзисторы закрыты. Ток передается от панели к аккумулятору через диод D2, нужен он здесь для того, чтобы ток не потек в другую сторону. При полной зарядке стабилизатор ZD отсылает сигнал лампе LED red, которая зажигается красным светом, и зарядка прекращается. Когда напряжение на аккумуляторе уменьшается, стабилизатор выключается, и происходит зарядка. Резисторы необходимы для того, чтобы уменьшить силу тока, чтобы элементы не вышли из строя. На схеме также указан трансформатор, от которого тоже может происходить зарядка, принцип тот же. По данной ветке начинает течь ток в темное время суток или в пасмурную погоду.

Заключение

В итоге можно сказать, что самостоятельная установка контроллера заряда солнечной батареи несложна. Также при наличии должного опыта в монтаже электронных приборов можно осуществить самостоятельное создание контроллера для заряда солнечной батареи.

Видео по теме

Читайте также:   Всё о различных видах ворот автоматических

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *