Saulės baterijos įkrovimo valdiklis: grandinė, veikimo principas, prijungimo būdai

Saulės energija kol kas apsiriboja (buitinių lygiu) tik santykinai mažos galios fotovoltinių plokščių kūrimui.Tačiau nepaisant saulės šviesos fotoelektrinio keitiklio į srovę konstrukcijos, šiame įrenginyje yra modulis, vadinamas saulės baterijos įkrovimo valdikliu.

Iš tiesų, saulės fotosintezės instaliacijoje yra įkraunama baterija – iš saulės baterijos gaunamos energijos kaupimo įrenginys. Būtent šį antrinį energijos šaltinį pirmiausia aptarnauja valdiklis.

Pateiktame straipsnyje mes suprasime šio įrenginio konstrukciją ir veikimo principus, taip pat apsvarstysime, kaip jį prijungti.

Saulės valdikliai

Elektroninis modulis, vadinamas saulės kolektoriaus valdikliu, skirtas atlikti daugybę valdymo funkcijų įkrovimo / iškrovimo proceso metu saulės baterijos baterija.

Saulės šviesai krentant ant saulės baterijos, įrengtos, pavyzdžiui, ant namo stogo, paviršiaus, įrenginio fotoelementai šią šviesą paverčia elektros srove.

Gauta energija iš tikrųjų gali būti tiekiama tiesiai į akumuliatorių. Tačiau akumuliatoriaus įkrovimo/iškrovimo procesas turi savų subtilybių (tam tikri srovių ir įtampos lygiai). Jei nepaisysite šių subtilybių, baterija tiesiog suges per trumpą laiką.

Norint išvengti tokių liūdnų pasekmių, yra sukurtas modulis, vadinamas saulės baterijos įkrovimo valdikliu.

Be akumuliatoriaus įkrovimo lygio stebėjimo, modulis taip pat stebi energijos suvartojimą.Atsižvelgiant į išsikrovimo laipsnį, saulės baterijos įkrovimo valdiklio grandinė reguliuoja ir nustato srovės lygį, reikalingą pradiniam ir tolesniam įkrovimui.

Priklausomai nuo saulės baterijos įkrovimo valdiklio galios, šių įrenginių konstrukcijos gali būti labai skirtingos

Apskritai, paprastai tariant, modulis suteikia nerūpestingą „gyvenimą“ akumuliatoriui, kuris periodiškai kaupiasi ir išleidžia energiją vartotojų įrenginiams.

Praktikoje naudojami tipai

Pramoniniu lygiu buvo pradėti ir gaminami dviejų tipų elektroniniai prietaisai, kurių konstrukcija tinka montuoti saulės energijos sistemoje:

1. PWM serijos įrenginiai.
2. MPPT serijos įrenginiai.

Pirmasis saulės baterijos valdiklio tipas gali būti vadinamas „senu žmogumi“. Tokios schemos buvo sukurtos ir pradėtos eksploatuoti saulės ir vėjo energijos plėtros aušroje.

PWM valdiklio grandinės veikimo principas pagrįstas impulsų pločio moduliavimo algoritmais. Tokių įrenginių funkcionalumas kiek prastesnis už pažangesnius MPPT serijos įrenginius, tačiau apskritai jie taip pat veikia gana efektyviai.

Vienas iš visuomenėje populiarių saulės stočių baterijų įkrovimo valdiklių modelių, nepaisant to, kad įrenginio grandinė pagaminta naudojant PWM technologiją, kuri laikoma pasenusia.

Dizainai, naudojantys Maximum Power Point Tracking technologiją (sekant didžiausią galios ribą), išsiskiria šiuolaikišku požiūriu į grandinės sprendimus ir suteikia didesnį funkcionalumą.

Bet jei palygintume abiejų tipų valdiklius ir ypač su šališkumu į buitinę sferą, MPPT įrenginiai neatrodo toje rožinėje šviesoje, kurioje jie tradiciškai reklamuojami.

MPPT tipo valdiklis:

• turi didesnę kainą;
• turi sudėtingą konfigūravimo algoritmą;
• suteikia galios padidėjimą tik didelio ploto plokštėse.

Tokio tipo įranga labiau tinka pasaulinėms saulės energijos sistemoms.

Valdiklis, skirtas veikti kaip saulės energijos įrenginio dalis. Tai MPPT įrenginių klasės atstovas – pažangesnis ir efektyvesnis

Paprasto vartotojo iš buitinės aplinkos, kuris, kaip taisyklė, turi mažo ploto plokštes, poreikiams yra pelningiau nusipirkti ir eksploatuoti tokio pat efekto PWM valdiklį (PWM).

Valdiklių blokinės schemos

PWM ir MPPT valdiklių scheminės schemos, kad jas būtų galima nagrinėti profesionaliu žvilgsniu, yra pernelyg sudėtingas dalykas, susijęs su subtiliu elektronikos supratimu. Todėl logiška atsižvelgti tik į struktūrines diagramas. Šis požiūris suprantamas daugeliui žmonių.

1 variantas – PWM įrenginiai

Įtampa iš saulės baterijos per du laidininkus (teigiamą ir neigiamą) keliauja į stabilizavimo elementą ir atskiriamąją varžinę grandinę. Dėl šios grandinės dalies gaunamas įėjimo įtampos potencialų išlyginimas ir tam tikru mastu jie organizuoja valdiklio įėjimo apsaugą nuo įėjimo įtampos ribos viršijimo.

Čia reikia pabrėžti: kiekvienas atskiras įrenginio modelis turi tam tikrą įėjimo įtampos ribą (nurodyta dokumentacijoje).

Maždaug taip atrodo PWM technologijų pagrindu pagamintų įrenginių blokinė schema.Naudojant kaip mažų buitinių stočių dalis, šis grandinės metodas užtikrina pakankamai efektyvumą

Tada galios tranzistoriai apriboja įtampą ir srovę iki reikiamos vertės. Šiuos grandinės komponentus savo ruožtu valdo valdiklio lustas per tvarkyklės lustą. Dėl to galios tranzistorių poros išvestis nustato normalią akumuliatoriaus įtampos ir srovės vertę.

Grandinėje taip pat yra temperatūros jutiklis ir tvarkyklė, valdanti galios tranzistorių, kuris reguliuoja apkrovos galią (apsauga nuo gilaus akumuliatoriaus iškrovimo). Temperatūros jutiklis stebi svarbių PWM valdiklio elementų šildymo būseną.

Paprastai temperatūros lygis korpuso viduje arba ant galios tranzistorių radiatorių. Jei temperatūra viršija nustatymuose nustatytas ribas, prietaisas išjungia visas aktyvias maitinimo linijas.

2 variantas – MPPT įrenginiai

Šiuo atveju grandinės sudėtingumas yra dėl to, kad ji pridedama prie daugelio elementų, kurie atidžiau sukuria reikiamą valdymo algoritmą, pagrįstą veikimo sąlygomis.

Įtampos ir srovės lygiai yra stebimi ir lyginami lyginamosiomis grandinėmis, o remiantis palyginimo rezultatais nustatoma maksimali išėjimo galia.

Įkrovimo valdiklių, pagrįstų MPPT technologijomis, struktūrinė schema. Čia jau pažymėtas sudėtingesnis išorinių įrenginių stebėjimo ir valdymo algoritmas.

Pagrindinis skirtumas tarp šio tipo valdiklių ir PWM įrenginių yra tas, kad jie gali pritaikyti saulės energijos modulį maksimaliai galiai, nepriklausomai nuo oro sąlygų.

Tokių įrenginių grandinėje įgyvendinami keli valdymo metodai:

• trikdžiai ir stebėjimai;
• laidumo didinimas;
• srovės valymas;
• nuolatinė įtampa.

Ir paskutiniame bendro veiksmo segmente taip pat naudojamas visų šių metodų palyginimo algoritmas.

Valdiklio prijungimo būdai

Atsižvelgiant į jungčių temą, reikia nedelsiant pažymėti: kiekvienam atskiram įrenginiui montuoti būdingas bruožas yra darbas su tam tikra saulės baterijų serija.

Pavyzdžiui, jei naudojamas valdiklis, skirtas maksimaliai 100 voltų įvesties įtampai, saulės kolektorių serija turėtų išvesti įtampą, ne didesnę nei ši vertė.

Bet kuri saulės elektrinė veikia pagal pirmosios pakopos išėjimo ir įėjimo įtampos balansavimo taisyklę. Viršutinė valdiklio įtampos riba turi atitikti viršutinę skydo įtampos ribą

Prieš prijungdami įrenginį, turite nuspręsti dėl jo fizinio diegimo vietos. Pagal taisykles montavimo vieta turi būti parinkta sausose, gerai vėdinamose patalpose. Stenkitės, kad šalia prietaiso nebūtų degių medžiagų.

Vibracijos, šilumos ir drėgmės šaltinių buvimas šalia įrenginio yra nepriimtinas. Montavimo vieta turi būti apsaugota nuo kritulių ir tiesioginių saulės spindulių.

Sujungimo technologija PWM modeliams

Beveik visi PWM valdiklių gamintojai reikalauja, kad įrenginiai būtų jungiami tikslia seka.

PWM valdiklių prijungimo prie periferinių įrenginių technika nėra ypač sudėtinga. Kiekvienoje plokštėje yra pažymėti gnybtai. Čia tiesiog reikia sekti veiksmų seką

Išoriniai įrenginiai turi būti prijungti visiškai laikantis kontaktinių gnybtų žymėjimų:

1. Prijunkite akumuliatoriaus laidus prie įrenginio akumuliatoriaus gnybtų pagal nurodytą poliškumą.
2. Įjunkite apsauginį saugiklį tiesiai teigiamo laido sąlyčio taške.
3. Pritvirtinkite laidus iš saulės baterijos prie valdiklio kontaktų, skirtų saulės kolektoriui. Stebėkite poliškumą.
4. Prie prietaiso apkrovos gnybtų prijunkite atitinkamos įtampos (dažniausiai 12/24V) bandomąją lemputę.

Nurodyta seka neturi būti pažeista. Pavyzdžiui, saulės baterijas pirmiausia prijungti, kai baterija neprijungta, griežtai draudžiama. Taip elgdamasis vartotojas rizikuoja „sudeginti“ įrenginį. IN ši medžiaga Išsamiau aprašyta saulės baterijų surinkimo su baterija schema.

Taip pat PWM serijos valdikliams neleidžiama jungti įtampos keitiklio prie valdiklio apkrovos gnybtų. Inverteris turi būti prijungtas tiesiai prie akumuliatoriaus gnybtų.

MPPT įrenginių prijungimo procedūra

Bendrieji šio tipo įrenginių fiziniai įrengimo reikalavimai nesiskiria nuo ankstesnių sistemų. Tačiau technologinė sąranka dažnai šiek tiek skiriasi, nes MPPT valdikliai dažnai laikomi galingesniais įrenginiais.

Valdikliams, skirtiems didelio galingumo lygiams, maitinimo grandinės jungtims rekomenduojama naudoti didelio skerspjūvio kabelius su metaliniais galiniais dangteliais.

Pavyzdžiui, galingoms sistemoms šie reikalavimai papildomi tuo, kad gamintojai rekomenduoja naudoti kabelį elektros prijungimo linijoms, skirtoms ne mažesniam kaip 4 A/mm srovės tankiui.². Tai yra, pavyzdžiui, valdikliui, kurio srovė yra 60 A, norint prijungti prie akumuliatoriaus reikia laido, kurio skerspjūvis ne mažesnis kaip 20 mm².

Jungiamieji kabeliai turi būti su varinėmis antgaliais, sandariai užspausti specialiu įrankiu. Neigiami saulės kolektorių ir akumuliatoriaus gnybtai turi būti su adapteriais su saugikliais ir jungikliais.

Šis metodas pašalina energijos nuostolius ir užtikrina saugų įrenginio veikimą.

Galingo MPPT valdiklio pajungimo blokinė schema: 1 – saulės kolektorius; 2 – MPPT valdiklis; 3 – gnybtų blokas; 4.5 – saugikliai; 6 – valdiklio maitinimo jungiklis; 7.8 – žemės autobusas

Prieš prisijungiant saulės elementai Jungdami prie įrenginio įsitikinkite, kad įtampa gnybtuose atitinka arba yra mažesnė už įtampą, kuri gali būti tiekiama į valdiklio įvestį.

Išorinių įrenginių prijungimas prie MTTP įrenginio:

1. Perjunkite skydelį ir akumuliatoriaus jungiklius į „išjungimo“ padėtį.
2. Nuimkite apsauginius saugiklius nuo skydelio ir akumuliatoriaus.
3. Prijunkite akumuliatoriaus gnybtus kabeliu prie akumuliatoriaus valdiklio gnybtų.
4. Sujunkite saulės kolektoriaus gnybtus kabeliu prie valdiklio gnybtų, pažymėtų atitinkamu ženklu.
5. Prijunkite įžeminimo gnybtą prie įžeminimo magistralės kabeliu.
6. Sumontuokite temperatūros jutiklį ant valdiklio pagal instrukcijas.

Atlikę šiuos veiksmus, turite vėl įdėti anksčiau išimtą akumuliatoriaus saugiklį ir pasukti jungiklį į padėtį „įjungta“. Valdiklio ekrane pasirodys baterijos aptikimo signalas.

Tada po trumpos pauzės (1-2 min.) pakeiskite anksčiau išimtą saulės kolektoriaus saugiklį ir skydelio jungiklį pasukite į padėtį „įjungta“.

Įrenginio ekrane bus rodoma saulės baterijos įtampos vertė. Šis momentas rodo sėkmingą saulės energijos įrenginio paleidimą.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Pramonė gamina įrenginius, kurių grandinės dizainas yra daugialypis. Todėl neįmanoma pateikti vienareikšmių rekomendacijų dėl visų be išimties įrenginių prijungimo.

Tačiau pagrindinis bet kokio tipo įrenginių principas išlieka tas pats: neprijungus akumuliatoriaus prie valdiklio magistralių, prijungimas prie fotovoltinių plokščių yra nepriimtinas. Panašūs reikalavimai taikomi įtraukimui į schemą įtampos keitiklis. Jis turėtų būti laikomas atskiru moduliu, prijungtu prie akumuliatoriaus tiesioginiu kontaktu.

Jei turite reikiamos patirties ar žinių, pasidalinkite ja su mūsų skaitytojais. Palikite savo komentarus žemiau esančiame bloke. Čia galite užduoti klausimą apie straipsnio temą.