Схема контроллера заряда: Контроллер заряда аккумулятора — magazinakb.ru

Содержание

Улучшенный контроллер заряда аккумуляторной батареи

Для накопления энергии, полученной от ветрогенераторов и солнечных батарей, используются аккумуляторные батареи (чаще всего на 12В). Когда аккумулятор заряжен, контроллер заряда переключает источник электроэнергии с аккумулятора на нагрузочный балласт. Весь представленный ниже материал является свободным переводом англоязычной страницы Майка Дэвиса (Mike Davis) о новом улучшенном контроллере заряда, спроектированном на таймере 555 серии. Этот проект занял первое место в конкурсе Utility (категория 555 Design Contest)!

Майк Дэвис рассказывает.

Новая схема контроллера заряда аккумуляторной батареи

Контроллер заряда аккумуляторной батареи является неотъемлемой частью любой ветрогенерующей или солнечной системы. Он контролирует напряжение на батарее, переключает батареи от заряда, когда они полностью заряжены, (заряд идет на эквивалент нагрузки — балласт) и подсоединяет их, когда они достигают предварительно заданного уровня разряда.

Это новая, улучшенная реализация контроллера заряда на базе цифровой микросхемы 555 серии.

Начальная реализация контроллера заряда много лет использовалась в полевых условиях, многие люди во всем мире ее повторили (этот вариант контроллера можно найти на странице самодельного ветрогенератора).

Проблема в том, что людям без опыта работы с электроникой трудно его изготовить и заставить работать (схема достаточно сложна и запутана для начинающих в электронике, кроме того были проблемы с поиском необходимых деталей). Поэтому я поставил перед собой цель значительно упростить схему контроллера заряда, сделать его, если это возможно, на одной микросхеме и уменьшить количество других компонентов. Один из моих друзей предложил мне заменить все аналоговые схемы микроконтроллером. Однако это было бы слишком сложно для желающих изготовить такой контроллер заряда.

Вот моя оригинальная схема контроллера заряда (схема 100%). Сердце схемы контроллера заряда состоит из делителя напряжения, двух компараторов и SR флип-флоп. Сначала я хотел перепроектировать его с помощью микросхемы компаратора LM339 Quad. Я некоторое время пытался эту идею реализовать, и даже сделал несколько пробных вариантов, однако возникли некоторые проблемы, вследствии чего я отложил проект на некоторое время и работал над другими вещами.

Блок-схема таймера NE555. В это время я работал над ШИМ — контроллером двигателя насоса, в котором регулятор скорости использует микросхему таймера 555 серии. Глядя на рисунок внутренней структуры микросхемы 555 серии, я был поражен тем, насколько сильно она напоминает мою оригинальную схему контроллера заряда. Вдруг я понял, что, использовав чип 555 серии, смогу перестроить схему контроллера заряда, значительно упростить ее и уменьшить количество деталей.

Моя оригинальная схема контроллера заряда с выделенными секциями.

Блок-схема чипа таймера NE555.

Сравните эти диаграммы, и вы также увидите сходство между моей оригинальной схемой контроллера заряда и структурной схемой таймера NE555.

Цветные прямоугольники представляют подобные секции. Таймер 555 серии может заменить 7 компонентов в исходной схеме и намного упростить ее. Это очень нетрадиционное использование чипа 555, ведь я его не буду использовать как таймер вообще.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 2

Изготовление и тестирование обновленного контроллера заряда аккумуляторной батареи

Я приступил к работе и за очень короткое время изготовил рабочий макет. Он заработал с первой попытки, что является редкостью для меня (я почти всегда допускаюсь ошибок при реализации).

Вот показана схема нового контроллера заряда (полноразмерная схема).

Я использовал только распространенные компоненты. NE555 — это, вероятно, самая популярная микросхема в истории радиоэлектроники. Миллиарды их производились ежегодно. Транзистор может быть 2N2222, NTE123, 2N3904, или другой подобный общего назначения (небольшой NPN транзистор). MOSFET является IRF540 или аналогичный. У меня остались от других проектов много IRF540s, поэтому я использовал один из них, а не покупал то еще. Используйте то, что вы можете найти.

Все резисторы 1/8 Вт. Резисторы 1/4 Вт или выше их могут заменить, если у вас нет 1/8 Ватт резисторов. Два регулируемых резисторы, R1 и R2 (10K точные переменные резисторы), я использовал потому что уже имел их под рукой. Любые номиналы между 10K и 100K должны работать нормально, 10% допуск достаточен для всех пассивных компонентов. Схема не требует прецизионных деталей.

Обновление. Я изменил выше приведенную схему, добавив дополнительные резисторы R8 * и R9 *. Эти 330 Ом резисторы не нужны для работы схемы, но они помогут защитить ее от случайных коротких замыканий (например, когда Кнопки нажимаются). Начальная схема была намеренно минималистичной.

Реле. Я использовал автомобильные реле, рассчитанные на 40 Ампер. Их очень легко найти. Я включил реле для удобства подключения. 40 Ампер могут показаться лишними, но они позволят расшириться в будущем. Вы можете начать с одной небольшой солнечной панели, а затем добавить несколько, позже ветряк и больший банк батарей. Все остальные части указаны ниже.

Перечень деталей контроллера заряда

IC1 — 7805 — регулятор напряжения 5 Вольт

R3, R4, R5 — 1K Ом 1/8 Вт 10%

IC2 — NE555 — таймер

R6 — 330 Ом 1/8 Вт 10%

PB1, PB2 — контактные Кнопки без фиксации

R7 — 100 Ом 1/8 Вт 10%

LED1 — зеленый светодиод

Q1 — 2N2222 или похожий NPN транзистор

LED2 — желтый светодиод

Q2 — IRF540 или похожий Power MOSFET

RLY1 — 40 Amp SPDT автомобильные реле

C1 — 0.33uF 35V 10%

D1 — 1N4001 или аналогичный

С2 — 0,1 мкФ 35В 10%

R1, R2 — 10K — многооборотные потенциометры

R8 * -R9 * — дополнительные 330 Ом 1/2 W резисторы (см. текст)

Рабочий макет. Макет для испытания в полевых условиях заработал с первого раза.

Обратите внимание, я решил использовать 78L05 версию регулятора 5 Вольт в крошечном TO-92 корпусе, такого же размера, как транзистор 2N2222. Это небольшой черный прямоугольник в верхнем левом углу платы. Такое решение экономит много места на плате, позволяет обрабатывать только 100 мА, но этого достаточно для питания этой схемы. Если вы не можете найти 78L05, можно использовать в корпусе TO-220 версию 7805, которая является гораздо более распространенной (это немного увеличит плату).

Если у вас схема изготовлена, пришло время ее настраивать. Я использую 11.9V и 14.9V как нижнюю и верхнюю границу напряжения для контроллера. Это точки, где он переходит от заряда батарей к демпингу на эквивалент нагрузки, и наоборот (эквивалент нагрузки нужен в том случае, если вы используете ветряк, при работе только с солнечными батареями, линия эквивалента нагрузки может остаться открытой).

Наверное, лучший способ настроить схему — подсоединить источник питания постоянного тока к клеммам аккумулятора. Установите электропитания 11.9V. Измерьте напряжение на испытательной точке 1. Отрегулируйте R1 напряжение на контрольной точке, сделайте ее как можно ближе к 1.667V. Теперь устанавливаем 14.9V и измеряем напряжение на испытательной точке 2, регулируем R2, пока напряжение на контрольной точке будет как можно ближе к 3.333V.

Проверьте работу контроллера заряда, подав на вход напряжение несколько большее и меньшее (между 11,7 и 15,1 Вольт). Вы должны услышать, как реле закрывается около 14,9 вольт и открывается примерно в 11,9 Вольт. Кнопки PB1, PB2 могут быть использованы для изменения состояния контроллера, когда входное напряжение находится между двумя заданными точками.

Готовый контроллер заряда. После того, как контроллер был настроен, я установил его в полу-всепогодный корпус. Реле находится на левой стороне. Для проводки я использовал провод для сильно-токовых соединений (он разработан для переключения до 40 ампер). Я также включил предохранитель на входную линию с солнечной батареи / ветряка.

Вот еще одно фото контроллера заряда с крышкой. В нем мне нравится то, что я вижу светодиоды сквозь полупрозрачную крышку и с первого взгляда понятно, в каком состоянии контроллер заряда находится (удобно при тестировании).

На этой фотографии показаны все соединения с внешней стороны контроллера: есть соединение для плюса батареи, положительный вход от солнечной панели или ветрогенератора, плюс дополнительного эквивалента нагрузки (балласта) и три соединения на землю.

При подключении контроллера заряда, аккумулятор должен присоединяться первым (таким образом электроника сможет отдавать получаемую энергию). Если солнечные панели или ветрогенератор присоединить первыми, контроллер будет находиться в нестабильном состоянии.

Я должен сказать об эквиваленте нагрузки (балласте): когда контроллер заряда чувствует, что батареи (аккумулятор) полностью заряжены, он переключается на эквивалент нагрузки (просто большой внешний банк резисторов с высокой номинальной мощностью), чтобы выбрать выходную мощность ветрогенератора и держать его под нагрузкой . Если вы используете коммерчески изготовленный ветряк со встроенной защитой, или используете только солнечные батареи, то эквивалент нагрузки не нужен, и вы можете оставить эту линию не подключенной. Вы можете узнать больше о эквиваленте нагрузки (балласте) на моей странице ветряных турбин.

Вот еще один вид сбоку: кнопки зарядки и балласта. Контроллер заряда автоматически переключается между зарядом и балластом, когда напряжение батареи достигает низкого и высокого предела. Эти кнопки позволяют мне вручную переключать контроллер заряда между двумя состояниями.

Вот фото испытания нового контроллера заряда. Одна из моих самодельных 60-ваттных солнечных панелей была установлена за пределами моей мастерской и использована для зарядки в батареи глубокого цикла с помощью нового контроллера заряда. Все сработало отлично. Контроллер заряда, когда батарея была полностью заряжена, переключил на балласт.

Вот фото тестирования крупным планом. Вольтметр показывает 12,64 вольт на батарее, которая по сути является полностью заряженной. Понадобился лишь короткое время для завершения заряда солнечной батареи, и контроллер заряда переключил на балласт. Единственная проблема, которую я имел во время тестирования — трудно было увидеть в ярком солнечном свете, который из светодиодов горит.

Вот короткое видео, которое я снял во время выполнения теста, показывает, как контроллер заряда автоматически переключается с зарядки на балласт, когда превышена верхняя граница напряжения.

Схема типичной системы солнечных батарей и ветрогенераторов (полноразмерная схема). Несколько солнечных панелей и / или ветровые турбины могут быть подключены одновременно. Источники тока могут быть соединены параллельно. Каждая солнечная панель или ветрогенератор должны иметь свой собственный блокирующий диод. Здесь представлена схема типичной системы с ветровой турбиной и двумя панелями солнечных батарей, питающих контроллер заряда. Обычно преобразователь переменного тока входит в систему для питания нагрузки от переменного тока.

Люди пишут мне и спрашивают, зачем нужен контроллер заряда и аккумулятор. Почему просто не подключать солнечные панели или ветряк непосредственно к преобразователю и использовать ток, который они производят? Ну, дело в том, что солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует, а людям энергия нужна в любое время. Батареи сохраняют ее доступной для использования, когда это необходимо.

Обновление. Мой друг Джейсон Маркхэм (Jason Markham) создал макет печатной платы для этого проекта.

Обновление. Люди спрашивают меня, может ли этот контроллер заряда использоваться с системами на 24 Вольта, и какие изменения для этого будут необходимы. Схема должна работать нормально в 24-вольтовых системах. Реле нужно будет заменить для 24В напряжения катушки, и нужно будет повторно откалибровать контроллер для новых высоких и низких пределов для более высокого напряжения батареи. Регулятор 7805 напряжения рассчитан на работу в режимах до 35 Вольт входного напряжения, поэтому в других изменениях в схеме нет необходимости.

Обновление. Стремясь создать компактную, аккуратную и портативную солнечную энергосистему, я установил контроллер заряда на верху батарейного блока. Я также установил инвертор тока на коробку — аккумуляторный ящик промышленной мощности.

Вот еще одно фото установки. Здесь включен прикуриватель для питания 12V нагрузки. Это полная солнечная электрическая система в одном небольшом (но тяжелом) пакете, нужно лишь подключить солнечную батарею.

Контроллер заряда установлен на новый батарейный блок. Мой старый банк батарей я получил почти бесплатно, но он был очень тяжелым и громоздким. Наконец я купил одну большую батарею примерно такого же размера и веса, как автомобильный аккумулятор (это дизайн глубокого цикла), она идеально подходит для солнечных / ветряных систем. Она имеет примерно такую же мощность как мой старый банк батарей, но намного меньше и легче. Это стоило около $ 200, но моя спина будет постоянно благодарить за это, ведь не нужно будет больше поднимать старый банк 14 батарей.

Обновление. Этот проект контроллера заряда на основе микросхемы 555 серии занял первое место в конкурсе Utility, категория 555 Design Contest !!!!! Yahooooo!

Оригинальный текст Майка Дэвиса можно прочитать на англоязычном сайте www.mdpub.com

Схема контроллера заряда

Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Генератор турбины подключается к контроллеру. От контроллера идут провода к аккумулятору. Туда же подключается и нагрузка. Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 11,9 В, контроллер подключает генератор к аккумулятору, и последний начинает заряжаться (рис. 1.37).

Если напряжение аккумулятора достигает 14 В, контроллер подключает к нему дополнительную нагрузку. Оба пороговых напряжения, 11,9 В и 14 В, можно изменять подстроечными резисторами. Интересуясь в Интернете, какими же должны быть эти пороги для свинцовых аккумуляторов, я обнаружил некоторые расхождения у различных авторов. Для своей схемы я взял усредненные значения.

При напряжении аккумулятора между 11,9 В и 14 В, контроллер может переключать систему между зарядом и отдачей тока в нагрузку.

И Примечание.

Пара кнопок позволяет делать эти переключения в любое время, независимо от контроллера. Очень удобно при наладке устройства.

Желтый светодиод зажигается во время зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор заряжен, и избыточная мощность отводится в дополнительную нагрузку, загорается зеленый светодиод. Таким образом, имеется минимальная обратная связь, позволяющая понять, что происходит в системе. Кроме того, с помощью мультиметра можно измерять напряжения в любых точках. Все это не очень удобно.

Еще желательно добавить вольтметр и амперметр, возможно, например, от автомобильного приборного щитка.

При исследовании схемы с помощью внешнего источника питания можно имитировать различные режимы заряда и разряда аккумулятора, и настроить контроллер. Устанавливая напряжение 11,9 В, а затем 14 В, нужно выставить подстроечными резисторами требуемые пороги.

Исследовав подробнее правила заряда свинцовых аккумуляторов, верхний порог автор установил равным 14,8 В.

Внимание.

В первую очередь, надо подключать к контроллеру аккумулятор, и только потом ветрогенератор или солнечную батарею. Если генератор подключить первым, волны напряжения не будут сглаживаться аккумулятором, контроллер будет работать неправильно, реле хаотически переключаться, а броски напряжения, в конце концов, приведут к выходу из строя микросхем.

Короче, всегда подключайте аккумуляторную батарею первой, а ветрогенератор вслед за ней. И наоборот, разбирая систему, убедитесь, в первую очередь, что генератор отключен. Батарею отключайте последней.

Наконец, представлю вам принципиальную схему. Она лишь немного отличается от прототипа, ссылка на который приводилась выше. Некоторые детали автор заменил на те, которые уже были у него, чтобы не тратиться на покупку новых. Советую вам поступать также. Совершенно не обязательно повторять схему один в один.

Замечание: СЗс и IC3d не используются.

Заземлите их входы, а выходы оставьте свободными.

IC1 — LM7808 стабилизатор напряжения +8 В IC2 — LM1458 сдвоенный операционный усилитель IC3 — CD4001 4 логических элемента «2И-НЕ»

Q1- IRF540 MOSFET

D1 …D3 — блокировочные диоды, рассчитанные на максимальный ток подключаемых

источников

D4 — 1 N4007

LED1 — желтый светодиод LED2 — зеленый светодиод

F1 — предохранитель, рассчитанный на максимальный суммарный ток всех подключаемых источников

F2 — предохранитель 1 А в шине питания электроники контроллера RLY1 — автомобильное реле на коммутируемый ток 40 А РВ1, РВ2 — кнопки без фиксации Все резисторы 0,25 Вт ±10%

Рис. 1.37. Принципиальная схема генератора

Более полугода изучаю вакуумные солнечные трубки длиной 1800 внешним диаметром 58мм внутренним 43-44мм. Внутренний объем трубки — 2,7 литра. Иногда на активном ярком солнце мощность трубки показывало около 130-150Вт, но …

Наилучшим местом установки ветроэлектростанции является участок с наименьшей затеняемостью от ветра большими деревьями и постройками с минимальным расстоянием от их 25—30 м. Высота ее должна превышать высоту ближайших строений на …

WE3000 является ВЭС второй величины с позаимствованными элементами самого лучшего у WE1500. Но, в то же время, WE3000 является принципиально новой машиной с большим диаметром турбины, иной конструкцией лопастей и …

Контроллер заряда солнечной батареи: схема, принцип работы

Чтобы выбрать необходимый контроллер, необходимо определиться, какие солнечные панели установлены или планируется установить. Далее необходимо рассчитать их мощность, определить, на какое рабочее напряжение они рассчитаны, уточнить прочие параметры формируемой системы.

Контроллеры для солнечных батарей

Электронный модуль, называемый контроллером для солнечной батареи, предназначен выполнять целый ряд контрольных функций в процессе заряда/разряда аккумулятора солнечной батареи.

Когда на поверхность солнечной панели, установленной, к примеру, на крыше дома, падает солнечный свет, фотоэлементами устройства этот свет преобразуется в электрический ток.

Полученная энергия, по сути, могла бы подаваться непосредственно на аккумулятор-накопитель. Однако процесс зарядки/разрядки АКБ имеет свои тонкости (определённые уровни токов и напряжений). Если пренебречь этими тонкостями, АКБ за короткий срок эксплуатации попросту выйдет из строя.

Чтобы не иметь таких грустных последствий, предназначен модуль, именуемый контроллером заряда для солнечной батареи.

Помимо контроля уровня заряда аккумулятора, модуль также отслеживает потребление энергии. В зависимости от степени разряда, схемой контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи регулируется и устанавливается уровень тока, необходимый для начального и последующего заряда.

В зависимости от мощности контроллера заряда аккумуляторных батарей солнечной энергетической установки, конструкции этих устройств могут иметь самую разную конфигурацию

В общем, если говорить простым языком, модуль обеспечивает беззаботную «жизнь» для АКБ, что периодически накапливает и отдаёт энергию устройствам-потребителям.

Схема работы контроллера

Разбираться в принципиальных схемах приборов могут не все пользователи. Но это и не обязательно, вполне достаточно понять принцип их работы на уровне блоков или узлов прибора. Рассмотрим структурные схемы двух разновидностей контроллеров:

Применяемые на практике виды

На промышленном уровне налажен и осуществляется выпуск двух видов электронных устройств, исполнение которых подходит для установки в схему солнечной энергетической системы:

Устройства серии PWM.
Устройства серии MPPT.

Первый вид контроллера для солнечной батареи можно назвать «старичком». Такие схемы разрабатывались и внедрялись в эксплуатацию ещё на заре становления солнечной и ветряной энергетики.

Принцип работы схемы PWM контроллера основан на алгоритмах широтно-импульсной модуляции. Функциональность таких аппаратов несколько уступает более совершенным устройствам серии MPPT, но в целом работают они тоже вполне эффективно.

PWM контроллер

Одна из популярных в обществе моделей контроллера заряда АКБ солнечной станции, несмотря на то, что схема устройства выполнена по технологии PWM, которую считают устаревшей

Конструкции, где применяется технология Maximum Power Point Tracking (отслеживание максимальной границы мощности), отличаются современным подходом к схемотехническим решениям, обеспечивают большую функциональность.

Но если сравнивать оба вида контроллера и, тем более, с уклоном в сторону бытовой сферы, MPPT устройства выглядят не в том радужном свете, в котором их традиционно рекламируют.

Контроллер типа MPPT:

имеет более высокую стоимость;
обладает сложным алгоритмом настройки;
даёт выигрыш по мощности только на панелях значительной площади.

Этот вид оборудования больше подходит для систем глобальной солнечной энергетики.

Контроллер типа MPPT

Контроллер, предназначенный под эксплуатацию в составе конструкции солнечной энергетической установки. Является представителем класса аппаратов MPPT – более совершенных и эффективных

Под нужды обычного пользователя из бытовой среды, имеющего, как правило, панели малой площади, выгоднее купить и с тем же эффектом эксплуатировать ШИМ-контроллер (PWM).

Структурные схемы контроллеров

Принципиальные схемы контроллеров PWM и MPPT для рассмотрения их обывательским взглядом – это слишком сложный момент, сопряжённый с тонким пониманием электроники. Поэтому логично рассмотреть лишь структурные схемы. Такой подход понятен широкому кругу лиц.

PWM

Напряжение от солнечной панели по двум проводникам (плюсовой и минусовой) приходит на стабилизирующий элемент и разделительную резистивную цепочку. За счёт этого куска схемы получают выравнивание потенциалов входного напряжения и в какой-то степени организуют защиту входа контроллера от превышения границы напряжения входа.

Здесь следует подчеркнуть: каждая отдельно взятая модель аппарата имеет конкретную границу по напряжению входа (указано в документации).

Так примерно выглядит структурная схема устройств, выполненных на базе PWM технологий. Для эксплуатации в составе небольших бытовых станций такой схемный подход обеспечивает вполне достаточную эффективность

Далее напряжение и ток ограничиваются до необходимой величины силовыми транзисторами. Эти компоненты схемы, в свою очередь, управляются чипом контроллера через микросхему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливается нормальное значение напряжения и тока для аккумулятора.

Также в схеме присутствует датчик температуры и драйвер, управляющий силовым транзистором, которым регулируется мощность нагрузки (защита от глубокой разрядки АКБ). Датчиком температуры контролируется состояние нагрева важных элементов контроллера PWM.

Обычно уровень температуры внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. Если температура выходит за границы установленной в настройках, прибор отключает все линии активного питания.

MPPT

Сложность схемы в данном случае обусловлена её дополнением целым рядом элементов, которые выстраивают необходимый алгоритм контроля более тщательно, исходя из условий работы.

Уровни напряжения и тока отслеживаются и сравниваются схемами компараторов, а по результатам сравнения определяется максимум мощности по выходу.

Схемное решение в структурном виде для контроллеров заряда, основанных на технологиях MPPT. Здесь уже отмечается более сложный алгоритм контроля и управления периферийными устройствами

Главное отличие этого вида контроллеров от приборов PWM в том, что они способны подстраивать энергетический солнечный модуль на максимум мощности независимо от погодных условий.

Схемой таких устройств реализуются несколько методов контроля:

возмущения и наблюдения;
возрастающей проводимости;
токовой развёртки;
постоянного напряжения.

А в конечном отрезке общего действия применяется ещё алгоритм сравнения всех этих методов.

Какие параметры контроллера необходимо учитывать

Чтобы определить критерии при выборе контроллера, необходимо сформулировать функции, которые он выполняет, к ним можно отнести следующие:

Обеспечение заряда аккумуляторной батареи;
Отключение аккумуляторной батареи при полном заряде в автоматическом режиме;
Отключение нагрузок при минимальном заряде в автоматическом режиме;
Подключение нагрузок при восстановлении заряда;
Подключение фотоэлементов при заряде аккумуляторной батареи в автоматическом режиме.

Определившись с функциями, за выполнение которых отвечает контроллер, можно сформулировать параметры, которые обязательно учитывают при выборе устройства.

Основных параметров два, это:

Напряжение, которое фиксируют на входе. Максимально допустимое напряжение может на 15 — 20% бытьвыше, чем на «холостом ходу» солнечной панели.
Показатели номинального тока. Для ШИМ (PWM) контроллера этот количественный показатель должен быть выше на 10% показателя тока при коротком замыкании в работе солнечной панели. MPPT-контроллер выбирают по мощности, которая должна быть выше величины произведения выходного тока регулятора и напряжения всей системы, плюс 20% от полученного значения, для создания запаса мощности в периоды активного солнца.

Современные модели контроллеров оснащены разнообразными защитными механизмами и возможностью работы в разных режимах. Наличие подобных элементов в конструкции того или иного прибора не влияет на основные параметры при его выборе, но дополнительно стимулирует приобретение той или иной модели.

К таким элементам защиты можно отнести:

Защита от подключения неправильной полярностью;
Защита на входе от случаев короткого замыкания;
Защита во время нагрузок от короткого замыкания;
Защита от перегревов;
Защита на входе от высоких нагрузок напряжения;
Защита от ударов молний;
Схемы предотвращения ночного разряжения аккумуляторных батарей;
Электронные предохранители.

Способы подключения контроллеров

Рассматривая тему подключений, сразу нужно отметить: для установки каждого отдельно взятого аппарата характерной чертой является работа с конкретной серией солнечных панелей.

Так, например, если используется контроллер, рассчитанный на максимум входного напряжения 100 вольт, серия солнечных панелей должна выдавать на выходе напряжение не больше этого значения.

Любая солнечная энергетическая установка действует по правилу баланса выходного и входного напряжений первой ступени. Верхняя граница напряжения контроллера должна соответствовать верхней границе напряжения панели

Прежде чем подключать аппарат, необходимо определиться с местом его физической установки. Согласно правилам, местом установки следует выбирать сухие, хорошо проветриваемые помещения. Исключается присутствие рядом с устройством легковоспламеняющихся материалов.

Недопустимо наличие в непосредственной близости от прибора источников вибраций, тепла и влажности. Место установки необходимо защитить от попадания атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Порядок подключения приборов MPPT

Общие требования по физической инсталляции для этого вида аппаратов не отличаются от предыдущих систем. Но технологическая установка зачастую несколько иная, так как контроллеры MPPT зачастую рассматриваются аппаратами более мощными.

Соединительный кабель

Для контроллеров, рассчитанных под высокие уровни мощностей, на соединениях силовых цепей рекомендуется применять кабели больших сечений, оснащённые металлическими концевиками

Например, для мощных систем эти требования дополняются тем, что производители рекомендуют брать кабель для линий силовых подключений, рассчитанный на плотность тока не менее чем 4 А/мм². То есть, например, для контроллера на ток 60 А нужен кабель для подключения к АКБ сечением не меньше 20 мм².

Соединительные кабели обязательно оснащаются медными наконечниками, плотно обжатыми специальным инструментом. Отрицательные клеммы солнечной панели и аккумулятора необходимо оснастить переходниками с предохранителями и выключателями.

Такой подход исключает энергетические потери и обеспечивает безопасную эксплуатацию установки.

Структурная схема подключения мощного контроллера MPPT: 1 – солнечная панель; 2 – контроллер MPPT; 3 – клеммник; 4,5 – предохранители плавкие; 6 – выключатель питания контроллера; 7,8 – земляная шина

Перед подключением солнечных панелей к прибору следует убедиться, что напряжение на клеммах соответствует или меньше напряжения, которое допустимо подавать на вход контроллера.

Подключение периферии к аппарату MTTP:

Выключатели панели и аккумулятора перевести в положение «отключено».
Извлечь защитные предохранители на панели и аккумуляторе.
Соединить кабелем клеммы аккумулятора с клеммами контроллера для АКБ.
Подключить кабелем выводы солнечной панели с клеммами контроллера, обозначенными соответствующим знаком.
Соединить кабелем клемму заземления с шиной «земли».
Установить температурный датчик на контроллере согласно инструкции.

После этих действий необходимо вставить на место ранее извлечённый предохранитель АКБ и перевести выключатель в положение «включено». На экране контроллера появится сигнал обнаружения аккумулятора.

Далее, после непродолжительной паузы (1-2 мин), поставить на место ранее извлечённый предохранитель солнечной панели и перевести выключатель панели в положение «включено».

Экран прибора покажет значение напряжения солнечной панели. Этот момент свидетельствует об успешном запуске энергетической солнечной установки в работу.

Порядок подключения контроллеров PWM

Общим условием подключения, обязательным для всех контроллеров, является их соответствие используемым солнечным фотоэлементам. Если прибор должен работать с входным напряжением 100 вольт, то на выходе панели оно не должно превышать этого значения.

Перед подключением контрольной аппаратуры необходимо выбрать место установки. Помещение должно быть сухим, с хорошей вентиляцией, из него нужно заранее убрать все пожароопасные материалы, а также ликвидировать причины влажности, излишней теплоты и вибраций. Обеспечивается защита от прямого ультрафиолетового излучения и негативных воздействий окружающей среды.

При подключении в общую схему контроллеров PWM необходимо точное соблюдение последовательности операций, а все периферийные устройства соединяются через свои контактные клеммы:

Клеммы АКБ соединяются с клеммами прибора с соблюдением полярности.
В месте контакта с положительным проводником выполняется установка защитного предохранителя.
Далее подключаются солнечные панели так же с соблюдением полярности проводов и клемм.
Правильность подключений проверяется контрольной лампой на 12 или 24 В, подключенной к выводам нагрузки.

Порядок действий должен обязательно соблюдаться. Например, ни в коем случае нельзя подключать солнечные панели к контроллеру, не подключенному к аккумулятору. В этом случае напряжение не найдет выхода и прибор может сгореть. Инвертор не должен подключаться к контроллеру через клеммы нагрузки, а соединяться напрямую с клеммами АКБ.

Стоимость

Система электроснабжения от солнечных батарей собирается, прежде всего, для экономии средств, поэтому цена на отдельные детали – очень важный момент. Предлагаемые варианты прошли испытание временем и являются оптимальным по сочетанию цена/качество:

Solar controller 20a – стоимость 20,75$ — простое управление, яркий ЖК дисплей, понятный интерфейс. Отлично справляется с задачей по заряду АКБ. Технология ШИМ (PWM). Имеется возможность подключения через USB к компьютеру для настройки.
MPPT Tracer 2210RN Solar Charge Controller Regulator, цена 75$ – MTTP контроллер на 20А – качественный и надежный, сертифицированный, распознает день/ночь. Высокий КПД – 97%

Используемые источники:

sovet-ingenera.com, energo.house, electric-220.ru, alter220.ru, masterclub.online, electricadom.com

Схема контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи

Введение

Это устройство позволяет подключать солнечные батареи к обычным свинцово-кислотным, герметичным свинцово-кислотным или литиевым аккумуляторам не беспокоясь об их перезаряде. Устройство также управляет двумя различными нагрузками при двух различных состояниях заряда батареи, чтобы максимально эффективно использовать полученную энергию.

Идея этого проекта возникла после того, как я купил термоэлектрический переносной холодильник для хранения прохладительных напитков. Схема управления питанием в этом холодильнике следит за разрядом аккумулятора автомобиля. При снижении напряжения до определенного уровня холодильник перестает работать. Это значит, что после выключения двигателя автомобиля, холодильник будет функционировать не очень долго. Эта разумная предосторожность препятствует использованию солнечной энергии для питания холодильника. Падение напряжения в гнезде прикуривателя и штатном проводе питания приводит к более быстрому отключению холодильника, несмотря на то, что автомобильный аккумулятор еще не полностью разрядился.

Я хотел иметь возможность на несколько минут включать охлаждение, даже если бы погода была не особенно солнечной. Что было нужно для этого: аккумулятор на несколько ампер•часов, панели солнечных батарей для его заряда, и схема контроллера, включающего холодильник, когда аккумулятор достаточно зарядится. Основанная на реле оригинальная схема управления питанием в холодильнике была удалена, и напряжение питания подавалось на вентилятор и элементы Пельтье напрямую. Номинальный ток потребления холодильника 4 А.

Аккумуляторные батареи

Свободное место в корпусе устройства позволило установить литиевые аккумуляторы мобильных телефонов общей емкостью 7 А·ч. Три аккумулятора номинальным напряжением 3.6 В соединены последовательно, в результате получилась батарея 10.8 В, и три таких батареи соединены параллельно. В процессе заряда напряжение изменяется от 3·3.0 = 9.0 В до 3·4.1 = 12.3 В. Напряжение 4.1 В является максимально допустимым напряжением для полностью заряженного литиевого элемента. Более высокое напряжение выведет его из строя. Напряжение полного заряда 12.3 В позволяет подключить батарею к 12 вольтовой солнечной панели. Напряжение полного разряда 9.0 В позволяет использовать эту батарею с 12 вольтовыми потребителями электроэнергии, не очень критичными к напряжению питания.

Если необходимо, можно подключить внешнюю батарею, но если она другого типа, внутреннюю батарею вначале необходимо отключить. Внешняя батарея также может быть, как сказано выше, литиевой, обычной свинцово-кислотной или герметичной свинцово-кислотной, и соответствующие уровни напряжения выбираются внутренним DIP переключателем.

Схема разработана так, чтобы использовать самый малый ток солнечной панели, поэтому заряд аккумуляторов происходит даже при пасмурной погоде.

Работа схемы

Кликните для увеличения

Надписи на схеме

To storage battery

К аккумуляторной батарее

Плюс схемы измерения напряжения

Плюс цепи нагрузки

Минус цепи нагрузки

Минус схемы измерения напряжения

Select for max battery voltage

Выбор макс. напряжения для батареи

Sealed lead acid

Three 4.1V litium cells

Три 4.1 В литиевых элемента

To 12V solar battery

К 12-вольтовой солнечной батарее

Use 1.225V LM4041, 0.5% version

Использовать версию источника опорного напряжения
LM4041 с точностью 0.5%

Main load LED indicator

Светодиодный индикатор основной нагрузки

Aux load LED indicator

Светодиодный индикатор вспомогательной нагрузки

В изготовленном устройстве транзисторы притянуты болтами к алюминиевому корпусу. Показанная принципиальная схема нарисована так, как если бы все элементы располагались на плате. Отдельные провода к нагрузкам и к схеме измерения позволяют точно измерить напряжение аккумулятора даже при токах потребления в несколько ампер.

Маломощный параллельный стабилизатор LM4041 обеспечивает точным опорным напряжением схему контроля заряда батарей. Это напряжение, равное 1.225 В, используется для обычных свинцово-кислотных аккумуляторов. Для герметичных свинцово-кислотных и литиевых аккумуляторов опорное напряжение снимается с соответствующих резистивных делителей. Использование прецизионного стабилизатора с точностью 1% и резисторов в делителях с допуском 1% позволяет обойтись без подстроечных резисторов. Схема точно отслеживает напряжение батареи и не позволяет ему превысить максимальный порог для одиночного элемента. Например, 4.1 В – граничное напряжение для литиевого элемента. В процессе заряда напряжение на батарее постепенно увеличивается и достигает определенного уровня, свидетельствующего, что батарея уже не разряжена и основная нагрузка подключается к ней. Если ток этой нагрузки превышает ток солнечной панели, напряжение батареи будет снижаться, достигнет уровня разряженного состояния и нагрузка будет отключена. Схема обладает некоторым гистерезисом, и это позволяет избежать слишком частого включения и отключения нагрузки. Частота переключения зависит от тока заряда, емкости батареи и тока нагрузки. Если ток заряда превышает ток нагрузки, напряжение батареи продолжит расти вплоть до напряжения полного заряда. В этот момент включается вторичная нагрузка, чтобы предотвратить перезаряд. При отсутствии какой либо вторичной нагрузки, вместо нее необходимо использовать резистор. Если ток основной нагрузки превышает максимальный ток солнечных батарей, вторичная нагрузка не нужна. Полевые транзисторы IRF350LC используются для коммутации нагрузок и позволяют управлять токами более 10 А. Сдвоенный КМОП rail-to-rail операционный усилитель служит для контроля уровней напряжения переключения нагрузок. Светодиодные индикаторы потребляют около 2 мА каждый и показывают, включены ли соответствующие нагрузки.

В схеме нет температурной компенсации напряжения заряда, поэтому обычный кислотный аккумулятор необходимо использовать в температурном диапазоне между 10 и 30 °C, т.к. коэффициент 2 мВ/К может привести к перезаряду герметичных гелевых аккумуляторов.

Уровни напряжений переключения

Тип аккумулятора

Основная нагрузка, В

Дополнительная нагрузка, В

Приведена схема эффективного 12В зарядного устройства (солнечного контроллера), с защитой аккумуляторов от пониженного напряжения.

Характеристики устройства

Низкое потребление мощности в режиме простоя
Схема была разработана для небольших и средних свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и потребляет маленький ток (5 мА) в режиме простоя. Это увеличивает продолжительность жизни аккумуляторных батарей.

Легкодоступные компоненты
В устройстве используются обычные компоненты (не SMD), которые легко можно найти в магазинах. Ничего не требуется прошивать, единственное нужен будет вольтметр и регулируемый источник питания для настройки схемы.

Последняя версия устройства
Это уже третья версия устройства, поэтому в нем исправлены большинство ошибок и недочетов, которые присутствовали в предыдущих версиях зарядника.

Регулировка напряжения
В приборе используется параллельный стабилизатор напряжения, чтобы напряжение аккумулятора не превышало норму, обычно это 13.8 Вольт.

Защита от пониженного напряжения
Контроллер отсоединяет аккумуляторную батарею, если напряжение падает ниже определенной точки (настраивается), обычно это 10.5 Вольт

В большинстве солнечных зарядных устройствах для защиты от утечки тока аккумулятора на солнечную панель, используется диод Шоттки. А шунтирующий стабилизатор напряжения используется когда аккумулятор полностью заряжен.
Одной из проблем такого подхода являются потери на диоде и как следствие его нагрев. К примеру, солнечная панель 100 Ватт, 12В, подает 8А на аккумуляторную батарею, на диоде Шоттки падение напряжение составит 0.4В, т.е. рассеиваемая мощность составит около 3.2 Ватта. Это во первых потери, а во вторых для диода понадобится радиатор для отвода тепла. Проблема в том, что уменьшить падение напряжения не получится, несколько диодов включенных параллельно, уменьшат ток, но падение напряжения такое и останется. В представленной ниже схеме, вместо обычных диодов используются мосфеты, следовательно мощность теряется только на активное сопротивление (резистивные потери).
Для сравнения, в 100 Вт панели при использовании мосфетов IRFZ48 (КП741А) потери мощности составляют всего 0.5Ватта (на Q2). А это значит меньший нагрев и больше энергии для аккумуляторов. Еще важным моментов является то, что мосфеты имеют положительный температурный коэффициент и могут быть включены в параллель для уменьшения сопротивления в включенном состоянии.

В приведенной выше схеме используется пара нестандартных решений.

Зарядка

Между солнечной панелью и нагрузкой не используется диод, вместо него стоит мосфет Q2. Диод в мосфете обеспечивает протекание тока от панели к нагрузке. Если на Q2 появляется значительное напряжение, то транзистор Q3 открывается, заряжается конденсатор С4, что заставляет ОУ U2c и U3b открыть мосфет Q2. Теперь, падение напряжения вычисляется по закону Ома, т.е. I*R, и оно намного меньше, чем если бы там стоял диод. Конденсатор С4 периодически разряжается через резистор R7, и Q2 закрывается. Если от панели протекает ток, то ЭДС самоиндукции дросселя L1 сразу же заставляет открыться Q3. Это происходит очень часто (множество раз за секунду). В случае, когда ток идет на солнечную панель, Q2 закрывается, а Q3 не открывается, т.к. диод D2 ограничивает ЭДС самоиндукции дросселя L1. Диод D2 может быть рассчитан на ток 1А, однако в процессе тестирования выяснилось, что такой ток возникает редко.

Подстроечник VR1 устанавливает максимальное напряжение. Когда напряжение превышает 13.8В, то операционный усилитель U2d открывает мосфет Q1 и выход с панели «закорачивается» на землю. Помимо этого, операционник U3b отключает Q2 и т.о. панель отключается от нагрузки. Это необходимо, поскольку Q1 помимо солнечной панели «коротит» нагрузку и аккумулятор.

Управление N-канальными мосфетами

Для управления мосфетами Q2 и Q4 требуется большее напряжение, чем используемое в схеме. Для этого, ОУ U2 с обвязкой из диодов и конденсаторов создает повышенное напряжение VH. Это напряжение используется для питания U3, на выходе которого будет повышенное напряжение. Связка U2b и D10 обеспечивают стабильность выходного напряжения на уровне 24 Вольт. При таком напряжении, через затвор-исток транзистора будет напряжение не меньше 10В, поэтому тепловыделение будет маленькое.
Обычно, N-канальные мосфеты имеют намного меньшее сопротивление, чем Р-канальные, поэтому они и были использованы в данной схеме.

Защита от пониженного напряжения

Мосфет Q4, операционник U3a с внешней обвязкой из резисторов и конденсаторов, предназначены для защиты от пониженного напряжения. Здесь Q4 используется нестандартною. Диод мосфета обеспечивает постоянное прохождение тока в аккумулятор. Когда напряжение выше установленного минимума, то мосфет открыт, допуская небольшое падение напряжения при зарядке аккумулятора, но более важным является то, что он дает возможность прохождения тока от аккумулятора на нагрузку, если солнечная батарея не может обеспечить достаточную выходную мощность. Предохранитель защищает от возникновения короткого замыкания на стороне нагрузки.

Ниже представлены рисунки расположения элементов и печатных плат.

Настройка устройства

При нормальной использовании устройства, джампер J1 не должен быть вставлен! Светодиод D11 используется для настройки. Для настройки устройства, к выводам «нагрузка» подключите регулируемый блок питания.

Установка защиты от пониженного напряжения
Вставьте джампер J1.
В блоке питание установите выходное напряжение на 10.5В.
Вращайте подстроечный резистор VR2 против часовой стрелки до тех пор, пока не загорится светодиод D11.
Немного поверните VR2 по часовой стрелке, пока светодиод не погаснет.
Выньте джампер J1.

Установка максимального напряжения
В блоке питание установите выходное напряжение на 13.8В.
Вращайте подстроечный резистор VR1 по часовой стрелке до тех пор, пока не погаснет светодиод D9.
Медленно поверните VR1 против часовой стрелки, пока светодиод D9 не загорится.

Контроллер настроен. Не забудьте вынуть джампер J1!

Если мощность всей системы будет небольшая, то мосфеты могут быть заменены на более дешевые IRFZ34. А если система будет мощнее, то мосфеты можно заменить на более мощные IRFZ48.

Солнечная энергетика пока что ограничивается (на бытовом уровне) созданием фотоэлектрических панелей относительно невысокой мощности. Но независимо от конструкции фотоэлектрического преобразователя света солнца в ток это устройство оснащается модулем, который называют контроллер заряда солнечной батареи.

Действительно, в схему установки фотосинтеза солнечного света входит аккумуляторная батарея – накопитель энергии, получаемой от солнечной панели. Именно этот вторичный источник энергии обслуживается в первую очередь контроллером.

В представленной нами статье разберемся в устройстве и принципах работы этого прибора, а также рассмотрим способы его подключения.

Контроллеры для солнечных батарей

Чтобы не иметь таких грустных последствий, предназначен модуль, именуемый контроллером заряда для солнечной батареи.

Применяемые на практике виды

Устройства серии PWM.
Устройства серии MPPT.

Контроллер типа MPPT:

имеет более высокую стоимость;
обладает сложным алгоритмом настройки;
даёт выигрыш по мощности только на панелях значительной площади.

Этот вид оборудования больше подходит для систем глобальной солнечной энергетики.

Структурные схемы контроллеров

Вариант #1 – устройства PWM

Вариант #2 – приборы MPPT

Схемой таких устройств реализуются несколько методов контроля:

возмущения и наблюдения;
возрастающей проводимости;
токовой развёртки;
постоянного напряжения.

А в конечном отрезке общего действия применяется ещё алгоритм сравнения всех этих методов.

Способы подключения контроллеров

Техника подключения моделей PWM

Практически все производители PWM-контроллеров требуют соблюдать точную последовательность подключения приборов.

Подключать периферийные устройства нужно в полном соответствии с обозначениями контактных клемм:

Соединить провода АКБ на клеммах прибора для аккумулятора в соответствии с указанной полярностью.
Непосредственно в точке контакта положительного провода включить защитный предохранитель.
На контактах контроллера, предназначенных для солнечной панели, закрепить проводники, выходящие от солнечной батареи панелей. Соблюдать полярность.
Подключить к выводам нагрузки прибора контрольную лампу соответствующего напряжения (обычно 12/24В).

Указанная последовательность не должна нарушаться. К примеру, подключать солнечные панели в первую очередь при неподключенном аккумуляторе категорически запрещается. Такими действиями пользователь рискует «сжечь» прибор. В этом материале более подробно описана схема сборки солнечных батарей с аккумулятором.

Также для контроллеров серии PWM недопустимо подключение инвертора напряжения на клеммы нагрузки контроллера. Инвертор следует соединять непосредственно с клеммами АКБ.

Порядок подключения приборов MPPT

Например, для мощных систем эти требования дополняются тем, что производители рекомендуют брать кабель для линий силовых подключений, рассчитанный на плотность тока не менее чем 4 А/мм 2 . То есть, например, для контроллера на ток 60 А нужен кабель для подключения к АКБ сечением не меньше 20 мм 2 .

Такой подход исключает энергетические потери и обеспечивает безопасную эксплуатацию установки.

Подключение периферии к аппарату MTTP:

Выключатели панели и аккумулятора перевести в положение «отключено».
Извлечь защитные предохранители на панели и аккумуляторе.
Соединить кабелем клеммы аккумулятора с клеммами контроллера для АКБ.
Подключить кабелем выводы солнечной панели с клеммами контроллера, обозначенными соответствующим знаком.
Соединить кабелем клемму заземления с шиной «земли».
Установить температурный датчик на контроллере согласно инструкции.

Экран прибора покажет значение напряжения солнечной панели. Этот момент свидетельствует об успешном запуске энергетической солнечной установки в работу.

Выводы и полезное видео по теме

Промышленностью выпускаются устройства многоплановые с точки зрения схемных решений. Поэтому однозначных рекомендаций относительно подключения всех без исключения установок дать невозможно.

Однако главный принцип для любых типов приборов остаётся единым: без подключения АКБ на шины контроллера соединение с фотоэлектрическими панелями недопустимо. Аналогичные требования предъявляются и для включения в схему инвертора напряжения. Его следует рассматривать как отдельный модуль, подключаемый на АКБ прямым контактом.

Если у вас есть необходимый опыт или знания, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же можно задать вопрос по теме статьи.

описание, виды, преимущества, как подобрать

Солнечный контроллер заряда – это электронный прибор, отвечающий за заряд аккумуляторной батареи. Устройства различаются по конструкции, мощности, номинальному напряжению, силе тока заряда и принципу действия.

Необходимость контроллера

При максимальном заряде аккумулятора, контроллер будет регулировать подачу тока на него, уменьшая ее до необходимой величины компенсации саморазряда устройства. Если же аккумулятор полностью разряжается, то контроллер будет отключать любую входящую нагрузку на устройство.

Необходимость этого устройства можно свести к следующим пунктам:

Зарядка аккумулятора многостадийная;
Регулировка включения/отключения аккумулятора при заряде/разряде устройства;
Подключение аккумулятора при максимальном заряде;
Подключение зарядки от фотоэлементов в автоматическом режиме.

Контроллер заряда аккумулятора для солнечных устройств важен тем, что выполнение всех его функций в исправном режиме сильно увеличивает срок службы встроенного аккумулятора.

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.

Как работает контроллер зарядки аккумулятора?

В отсутствие солнечных лучей на фотоэлементах конструкции он находится в спящем режиме. После появления лучей на элементах контроллер все еще находится в спящем режиме. Он включается лишь в том случае, если накопленная энергия от солнца достигает 10 В напряжения в электрическом эквиваленте.

Как только напряжение достигнет такого показателя, устройство включится и через диод Шоттки начнет подавать ток к аккумулятору. Процесс зарядки аккумулятора в таком режиме будет продолжаться до тех пор, пока напряжение, получаемое контроллером, не достигнет 14 В. Если это произойдет, то в схеме контроллера для солнечной батареи 35 ватт или любого другого будут происходить некоторые изменения. Усилитель откроет доступ к транзистору MOSFET, а два других, более слабых, будут закрыты.

Таким образом, заряд аккумулятора прекратится. Как только напряжение упадет, схема вернется в начальное положение и зарядка продолжится. Время, отведенное на выполнение этой операции контроллеру около 3 секунд.

Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:

От неправильного подключения полярности;
От коротких замыканий в нагрузке и на входе;
От молнии;
От перегрева;
От входных перенапряжений;
От разряда аккумулятора в ночное время.

Кроме того, в них устанавливаются всевозможные электронные предохранители. Чтобы облегчить эксплуатацию гелиосистем, контроллеры заряда имеют информационные дисплеи. На них отображается информация о состоянии аккумуляторной батареи и системы в целом. Здесь могут быть такие данные, как:

Степень заряда, напряжение АКБ;
Ток, отдаваемый фотоэлементами;
Ток для заряда батареи и в нагрузке;
Запасённые и отданные ампер-часы.

На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.

Некоторые модели контроллеров для солнечных батарей имеют таймеры для активации ночного режима работы. Существуют сложные устройства, управляющие работой двух независимых батарей. В их названии обычно есть приставка Duo. Стоит также отметить модели, которые умеют сбрасывать лишнюю энергию на тэны.

Интересны модели, имеющие интерфейс для подключения к компьютеру. Так можно значительно расширить функционал наблюдения за гелиосистемой и управления ей.

Задачи, которые решает контроллер заряда солнечной батареи

Отключает АКБ, как только она полностью зарядится;
Регулирует напряжение и ток заряда в зависимости от уровня заряда АКБ и нагрузки;
Отключает потребителей, когда заряд снижается до критического минимума;
Повторно подключает потребителей, когда уровень заряда восстановится;
Осуществляет автоматический контроль за ходом зарядки;
Подключает фотоэлементы для зарядки в авто-режиме.

Использование этого простого прибора позволяет существенно увеличить эксплуатационный ресурс аккумулятора , а так же получить от солнечных батарей их максимум.

Основные виды

PWM (ШИМ) контроллеры заряда . Позволяют добиться 100% зарядки АКБ. Но в следствии отсутствия механизма преобразования излишков напряжения в силу тока и технологии слежения за точкой максимума, данный тип контроллеров не в состоянии выжать из солнечных батарей все на что они способны. Устройства данного типа как правило используются в небольших системах мощностью до 2 кВт.
МРРТ контроллеры заряда . Самые продвинутые и сложные на сегодняшний день. Они эффективны и надежны в работе, обладают расширенным спектром настроек и различными элементами защиты. Применение контроллеров данного типа позволяет ускорить окупаемость солнечных электростанций. За счет механизма преобразования напряжения в силу тока и интеллектуальной системой слежения за точкой максимума, их эффективность на 20-30% выше, по сравнению с предыдущими моделями. Устройство данного типа используются как в маленьких так и в больших (промышленных) объектах. А так же в местах с ограниченной площадью для размещения солнечных батарей в ситуации когда необходимо получить от них максимум (к примеру, на автомобилях, катерах или яхтах).

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.

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 ºC.
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.

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.

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):

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

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.

Более подробная схема представлена ниже.

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.

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.

Как выбрать контроллер для солнечной батареи?

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.

Контроллер заряда для солнечных батарей своими руками

Если вы задумывались над альтернативным способом получения энергии и решили устанавливать солнечные батареи, то наверняка хотите сэкономить. Одной из возможностей экономии — сделать контроллер заряда своими руками. При установке солнечных генераторов — панелей, требуется много дополнительного оборудования: контроллеры заряда, аккумуляторы, инвертор для перевода тока под технические стандарты.

Если нет возможности купить…

Конечно, зачастую прибор, собранный своими руками, будет хуже, чем аналогичное устройство, произведенное на заводе. Но сегодня мало кому можно доверять. И дешевые контроллеры для солнечной батареи, поставляемые из Китая, также могли быть собраны в какой-нибудь подсобке. Так зачем покупать устройство, в качестве которого Вы не уверены, если есть возможность соорудить его дома.

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.

Принцип работы достаточно прост: когда напряжение на АКБ достигнет заданного значения, контроллер остановит зарядку, в случае его снижения ниже порогового значения, зарядка будет вновь включена. При напряжении меньше 11 В нагрузка будет отключаться, а при напряжении больше 12,5 В, наоборот, подключаться к аккумулятору. Этот небольшой прибор спасет Ваш аккумулятор от самопроизвольного разряда в отсутствие солнца. На рисунке 2 представлен уже собранный комплект, состоящий из двух аккумуляторов, DC/DC-конверторов и индикации.

Контроллеры заряда солнечной батареи, собранные своими руками по более сложным схемам, смогут гарантировать Вам надежную и стабильную работу. Поэтому, если Вы чувствуете в себе силы, то ниже представлена еще одна схема. Она состоит из большего числа компонентов, зато и функционирует без «глюков» (рисунок 3).

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.

Как доработать устройство для контроля заряда:

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.

Источники

https://alter220.ru/solnce/solnechnyj-kontroller-zaryada.html
https://kachestvolife.club/ekologiya/solnechnaya-energiya/principy-i-shema-raboty-kontrollera-zaryada-dlya-solnechnoy-batarei-vinur
https://akbinfo.ru/alternativa/controller-zarjada-solnechnoj-batarei.html
https://e-solarpower.ru/faq/solnechnyy-kontroller-zaryada-batarei/
https://VashUmnyiDom.ru/elektropitanie/alternativnaya-energiya/kontroller-zaryada-solnechnoj-batarei.html
https://www.solar-battery.com.ua/kontroller-zaryada-svoimi-rukami/
https://altenergiya.ru/sun/kontroller-zaryada-dlya-solnechnoj-sistemy-besplatno.html

[свернуть]

Принципиальная схема 30a 24v контроллера заряда Bluesun mppt для солнечной батареи

Контроллер MPPT MPPT или отслеживание максимальной мощности — это алгоритм, который включен в контроллеры заряда, используемые для извлечения максимальной доступной мощности из фотоэлектрического модуля при определенных условиях. Напряжение, при котором фотоэлектрический модуль может генерировать максимальную мощность, называется «точкой максимальной мощности» (или пиковым напряжением мощности). Максимальная мощность зависит от солнечного излучения, температуры окружающей среды и температуры солнечного элемента. \ N \ n Характеристики. > 12/24 В Авто работа, параллельный дизайн. > Многоступенчатая зарядка оптимизирует работу аккумулятора \ n> Эффективность MPPT> 99,5%> Широкий диапазон входного напряжения солнечной фотоэлектрической системы 18В ~ 100В пост. Тока \ n> Совместимость с затопленной, герметичной свинцово-кислотной, гелевой и литиевой батареей \ n> Многофункциональный ЖК-дисплей дисплей> Комплексная защита \ n> Отличная конструкция охлаждения радиатора \ n \ n Больше MPPT контроллер Упаковка и доставка

By sea	Delivery from Shanghai or Ningbo seaport
By air	Departure from Shanghai Pudong Airport
By express	By TNT/DHL

Оплата

	EXW	30% T/T in advance, paid the balance before shipment
	FOB
	CFR(C&F)	30% T/T in advance, paid the balance against copy of B/L
	CIF
	L/C amount above 50,000 usd, we can accept L/C at sight
	Amount lower than 5000usd

7~10days after receiving payment for one container

Мы приветствуем использование Trade Assurance, и вы получите: \ n100% защиту качества продукции \ n100% своевременную защиту при отправке \ n100% защиту оплаты вашей покрываемой суммы \ n \ n Наша компания История С 1983 года, впервые для кремниевого бизнеса, с 2004 года началось производство солнечных батарей, солнечных батарей. мощность 50 МВт в год \ n Полная автоматическая производственная линия, весь импорт машин из Германии. сейчас мощность 500 МВт в год \ n Международный. 400 МВт экспорта в более чем 80 стран, EPC компании в Германии, Италии, США и Канаде, \ n Мировой Партнер. Более 20 известных международных известных компаний-партнеров в мире, Солнечный город, Солнечный мир, Q-Cell, Tesla … \ n Office & Warehouse. более 4 офисов в мире, Германия, США, Бразилия, Канада, Украина \ n Лос-Анджелес и Роттердам, склад \ n Сервис. 100 международных продаж, английский, Испания, Франция Язык. Мы поддерживаем все время все языковые услуги. \ n Сопутствующие товары СОЛНЕЧНАЯ ПАНЕЛЬ \ n КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОГО ЗАРЯДА \ n АККУМУЛЯТОР \ n ВКЛЮЧЕНО СЕТЕВОГО ИНВЕРТОРА \ n ВЫКЛЮЧЕНО СЕТЕВОГО ИНВЕРТОРА \ n \ n СТРУКТУРА МОНТАЖА \ n

Группа Продуктов : Разгруппированные системы > контроллер

Контроллер заряда аккумуляторной батареи позволяющий уменьшить количество солнечных панелей

Цитировать:

Ахмадалиев У.А., Сайитов Ш.С. Контроллер заряда аккумуляторной батареи позволяющий уменьшить количество солнечных панелей // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 2 (47). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/5535 (дата обращения: 26.10.2021).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Приведена схема контроллера для заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели. Показана целесообразность двухступенчатого зарядового цикла большим и малым токами. Для уменьшения количества солнечных панелей при сохранении общей ёмкости аккумуляторных батарей, и эффективного использования панелей в течение дня, описана оригинальная схема усовершенствованного контроллера. Контроллер позволяет разделить аккумуляторные батареи на два блока и заряжать их поочередно большим и малым токами.

ABSTRACT

The scheme of the controller to charge the battery from a solar panel. The expediency of a two-stage charge cycle high and low currents. To reduce the number of solar panels, while maintaining the total battery capacity, and the effective use of the panels during the day, the original scheme described an improved controller. The controller allows you to divide batteries into two blocks and charge them alternately large and small currents.

Ключевые слова: контроллер, компаратор, аккумуляторная батарея, солнечные фотоэлементы, зарядный ток, насыщение, инвертор, полевой транзистор, гистерезис, зона нечувствительности.

Keywords: controller, a comparator, battery, solar cells, charging current, saturation, inverter, a field effect transistor, hysteresis, dead zone.

Относительно высокая цена элементов входящих в солнечную электроустановку является основным препятствием массового использования их в быту и малых предприятиях. Как показано в работе [4], наиболее приемлемым, с точки зрения стоимости и удовлетворения потребности энергопотребителя, является умеренный режим. В этом режиме показана целесообразность комплектации электроустановки восемью солнечными панелями по 100Вт, аккумуляторной батареи ёмкостью 800 А*ч, инвертором с зарядовым устройством аккумуляторов при наличии сетевого напряжении и двумя котроллерами заряда аккумуляторной батареи от солнечных панелей.

Из этого ряда самым дорогим элементом является солнечная панель – коммерческая стоимость 100 Вт панели составляет примерно 200-250$, затем обычные автомобильные или щелочные аккумуляторы — 150$ за 100А*ч ёмкости, инвертор с зарядовым устройством — 250$ и контроллер — 100$.

Ёмкость аккумуляторной батареи уменьшать не следует, поскольку, она определяет время бесперебойного электропитания. Вместо автомобильных аккумуляторов можно использовать герметичные гелиевые аккумуляторы стоимость которых в 2 раза дороже обычных, но срок службы в 3-4 раза больше. Наряду с солнечной панелью и аккумуляторной батареей, инвертор является необходимым и ответственным звеном при обеспечении стабильного синусоидального напряжения частотой 50 Гц. Желательно приобрести инвертор с выходной мощностью 3 кВт российского или западноевропейского производства.

В данной работе рассмотрен вопрос возможности использования, в качестве контроллера, усовершенствованную авторами схему из работы [2].

Ток необходимый для заряда батареи определяется степенью заряжённости аккумуляторных элементов. Предлагаемый контроллер устанавливает ток заряда в зависимости от разреженности аккумуляторов. При заряде от солнечных элементов, наиболее приемлемым является двухступенчатый зарядный цикл. Первая ступень соответствует заряду большим током в течении порядка 4-часового заряда. До начала газовыделения в батарее будет запасено примерно 80 % энергии от ёмкости аккумулятора. На следующей ступени следует снизить зарядный ток до более низкой величины -1-2% от ёмкости батареи. При достижении 80% заряда от полной ёмкости аккумулятора, напряжение для 12-вольтовой батареи, в этой точке, будет составлять 12,6 В. Полностью заряжённая батарея развивает напряжение 13,5В.

Определяя напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, можно регулировать зарядный ток. Контроллер, содержащий компаратор D1.1 следит за напряжением на батарее. Компаратор сравнивает два напряжения – измеренное на клеммах и опорное, подаваемые на его входы. На инвертирующий вход компаратора (-) подаётся опорное напряжение со стабилитрона VD1. Это напряжение задаёт уровень срабатывания устройства. Напряжение батареи делится делителями R₁, R₂, R₃ и подаётся на неинвертирующий (+) вход компаратора. Потенциометр R₂служит для точной настройки порога переключения. Отрицательное напряжение на выходе компаратора D1.1 означает, что батарея разряжена и требуется полный зарядный ток.

Транзистор VT1 закрывается, а мощный полевой транзистор VT2 отпирается и шунтирует токоограничительный резистор R₁₂. Полный ток от солнечных элементов поступает на аккумуляторную батарею. С увеличением степени заряженности возрастает напряжение на аккумуляторной батарее, компаратор, настроенный на напряжение 12,6 В, переключается, открывается транзистор VT1, а транзистор VT2 закрывается. Заряд малым током (1-2% от ёмкости аккумулятора) задаётся резистором R₁₂. Для исключения быстрого переключения компаратора D1.1., вблизи напряжения срабатывания, вводится положительная обратная связь (резистор R5).

Компаратор D1.2, D1.3 и светодиоды VD3, VD4 отображают визуально режим работы контроллера. Последовательное включение в зарядную цепь диода VD2 предохраняет аккумуляторную батарею от разряда через солнечные элементы в ночное время суток, а также предотвращает потребление энергии контроллером заряда от батареи. Регулятор полностью питается от солнечных элементов.

Данная схема испытана и действует в солнечных электроустановках в течении более 2-х лет. Обеспечивает зарядный ток в 2÷20А и включает аккумулятор на заряд при снижении напряжения на клеммах от 200÷300мВ. Немаловажным является то, что стоимость изготовления компаратора обходится на порядок ниже чем производственные.

В работе также рассмотрена возможность уменьшения количества солнечных панелей. При изучении совместной работы 100Вт-ной солнечной панели с автомобильной аккумуляторной батарей «Делкор» ёмкостью 100А*ч, использовался контроллер, собранный по схеме на рис.1. Испытания показали, что при ясной погоде разряженный до напряжения 10,5В аккумулятор заряжается до напряжения 12,6В за 4 ÷ 4,5 час. По мере саморазряда аккумулятора следует повторное включение его к солнечной панели. Время повторного включения (интервал времени от единиц секунд до 1 часа) зависит от отношения (R₃+R₂)/R₅, определяющей ширину гистерезисной зоны нечувствительности входного компаратора.

Рисунок 1. Схема контроллера

Если учесть, что 100 А*ч аккумулятор заряжается от солнечной панели за 4-4,5 час, то примерно, 50-60% солнечного дня не используется и панель практически на половину дня бездействует. Этот недостаток удалось устранить последующим совершенствованием схемы контроллера. На рис.2 показана схема контроллера позволяющего сократить вдвое количество солнечных панелей при сохранении общей ёмкости батареи.

Рисунок 2. Схема контроллера сокращаюший вдвое количество солнечных панелей при сохранении общей ёмкости батареи

Введение в схему на рис.2 двух транзисторов VT2 и VT4 позволяет разделить аккумуляторные батареи ёмкостью 800 А*ч на два блока АБ1 и АБ2 ёмкостью по 400 А*ч. Аккумуляторный блок АБ1, являясь основным, включается в зарядную цепь через мощный транзистор VT3, а блок АБ2 включается в зарядную цепь через второй полевой транзистор VT4, шунтирующий резистор R₁₂. Поочередной заряд двух блоков осуществляется уже четырьмя солнечными панелями по 100Вт. Четыре панели по 100Вт, в ясную погоду, обеспечивают ток в 20-30 А, что вполне достаточно для заряда батареи ёмкостью 400 А*ч . При зарядке одного из блоков большим током, второй блок подзаряжается малым током в несколько сот миллиампер.

Схема работает следующим образом. При разреженности основного блока АБ1, на выходе компараторов D1.1 и D1.2 устанавливается отрицательный потенциал, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT3 открыт. Блок АБ1 заряжается большим током. При этом, на выходе компаратора D1.3 устанавливается положительный потенциал, транзистор VT2 открыт, а транзистор VT4 закрыт, блок АБ2 заряжается малым током через резистор R₁₂. По мере заряда блока АБ1 до напряжения 12,6 В происходит переключение компараторов D1.1, D1.2, D1.3, транзистор VT1 открывается, а транзистор VT3 закрывается, устанавливая блок АБ1 на подзаряд малым током. Переключение компаратора D1.3 закрывает транзистор VT2 и транзистор VT4 открывается. Осуществляется заряд блока АБ2 большим током. Одновременный заряд блоков АБ1 и АБ2 большим током исключается. Светодиоды VD3 и VD4 визуально оповещают о заряде блока АБ1 и АБ2 большим током. Транзисторы VT3 и VT4 устанавливаются на радиаторы площадью охлаждающей поверхности не менее 150 см² и могут быть заменены на полевые транзисторы из этой серии с максимальным стоковым током не менее 40А.

Список литературы:
1. Готлиб И.М. Источники питания. Инверторы. Конверторы. Линейные и импульсные стабилизаторы. –М.: Постмаркет, 2000, 560 с.
2. Байерс Т. Перевод с английского С. В. СИДОРОВА под редакцией д-ра техн. наук М. М. КОЛТУНА. Москва «Мир» 1988. – 258 c.
3. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. Березин О.К., Костиков В.Г. и др. –М.: «Три Л», 2000 год; 398 с.
4. Эргашев С.Ф., Касимов Ш.С. и др. «Автоматическое регулирование суммарной нагрузки для инвертора с ограниченной выходной мощностью», Научно-технический журнал ФерПИ, 2014 №3(53-61 стр)

Типы контроллеров заряда солнечных батарей, рабочие функции и приложения

Контроллер заряда солнечной батареи — это, по сути, контроллер напряжения или тока, предназначенный для зарядки аккумулятора и предотвращения перезарядки электрических элементов. Он направляет напряжение и ток, исходящие от солнечных панелей, к электрическому элементу. Как правило, платы / панели на 12 В выходят примерно на 16–20 В, поэтому, если нет регулирования, электрические элементы будут повреждены из-за перезарядки. Как правило, для накопителей электроэнергии требуется от 14 до 14.5 В для полной зарядки. Контроллеры солнечного заряда доступны во всех характеристиках, стоимости и размерах. Диапазон контроллеров заряда от 4,5А до 60-80А.

Типы контроллеров солнечного зарядного устройства:
Существует три различных типа контроллеров заряда солнечных батарей, а именно:
Простое одно- или двухступенчатое управление
ШИМ (широтно-импульсная модуляция)
Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)
Простые 1 или 2 элемента управления: Имеет шунтирующие транзисторы для одно- или двухступенчатого регулирования напряжения.Этот контроллер просто закорачивает солнечную панель при достижении определенного напряжения. Их главным подлинным топливом для поддержания такой пресловутой репутации является их непоколебимое качество — у них так мало сегментов, что ломать очень мало.
PWM (широтно-импульсная модуляция): Это контроллер заряда традиционного типа, например, сибирской язвы, Blue Sky и т. Д. Сейчас это, по сути, отраслевой стандарт.
Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT): Контроллер заряда солнечной батареи MPPT — яркая звезда современных солнечных систем.Эти контроллеры действительно определяют лучшее рабочее напряжение и силу тока для солнечной панели и сопоставляют их с батареей электрических элементов. Результатом является на 10-30% больше энергии от вашего солнечного кластера по сравнению с контроллером PWM. Обычно это стоит спекуляции для любых солнечных электрических систем мощностью более 200 Вт.
Характеристики контроллера заряда солнечной батареи:
Защищает аккумулятор (12 В) от перезарядки
Снижает потребность в обслуживании системы и увеличивает срок службы батареи
Индикация автоматической зарядки
Надежность высокая
От 10 ампер до 40 ампер зарядного тока
Контролирует обратный ток
Функция контроллера заряда солнечной батареи:
Самый важный контроллер заряда в основном контролирует напряжение устройства и размыкает цепь, останавливая зарядку, когда напряжение батареи поднимается до определенного уровня.В большем количестве контроллеров заряда использовалось механическое реле для размыкания или замыкания цепи, остановки или начала подачи питания к устройствам накопления электроэнергии.
Обычно в солнечных энергосистемах используются батареи на 12 В. Солнечные панели могут передавать гораздо большее напряжение, чем требуется для зарядки аккумулятора. Напряжение заряда может поддерживаться на оптимальном уровне, в то время как время, необходимое для полной зарядки устройств хранения электроэнергии, уменьшается. Это позволяет солнечным системам работать оптимально постоянно.Подавая более высокое напряжение в проводах от солнечных панелей к контроллеру заряда, рассеиваемая мощность в проводах существенно уменьшается.
Контроллеры заряда солнечной энергии также могут управлять обратным потоком энергии. Контроллеры заряда могут различать, когда от солнечных панелей нет энергии, и размыкать цепь, отделяющую солнечные панели от аккумуляторных устройств и останавливающую обратный ток.
Контроллер заряда солнечных батарей
Приложения:
В последнее время процесс производства электроэнергии из солнечного света пользуется большей популярностью, чем другие альтернативные источники, а фотоэлектрические панели абсолютно не загрязняют окружающую среду и не требуют значительного обслуживания.Ниже приведены некоторые примеры использования солнечной энергии.
Уличные фонари используют фотоэлектрические элементы для преобразования солнечного света в электрический заряд постоянного тока. Эта система использует солнечный контроллер заряда для хранения постоянного тока в батареях и использует его во многих областях.
В домашних системах
используется фотоэлектрический модуль для домашних нужд.
Гибридная солнечная система использует несколько источников энергии для обеспечения постоянного резервного питания других источников.
Пример солнечного контроллера заряда
:
Из приведенного ниже примера в этом примере солнечная панель используется для зарядки аккумулятора.Набор операционных усилителей используется для непрерывного контроля напряжения панели и тока нагрузки. Если аккумулятор полностью заряжен, об этом будет сигнализировать зеленый светодиод. Для индикации недозаряда, перегрузки и глубокого разряда используется набор светодиодов. Полевой МОП-транзистор используется в качестве силового полупроводникового переключателя контроллером заряда солнечной батареи, чтобы обеспечить отключение разгрузки в условиях низкого уровня или перегрузки. Когда батарея полностью заряжается, солнечная энергия переходит через транзистор к фиктивной нагрузке.Это защитит аккумулятор от перезарядки.
Этот блок выполняет 4 основные функции:
Заряжает аккумулятор.
Указывает, когда аккумулятор полностью заряжен.
Контролирует напряжение батареи и, когда оно становится минимальным, отключает подачу питания на выключатель нагрузки, чтобы отключить соединение нагрузки.
В случае перегрузки выключатель нагрузки находится в выключенном состоянии, обеспечивая отключение нагрузки от аккумуляторной батареи.
Блок-схема контроллера заряда солнечных батарей
Солнечная панель — это совокупность солнечных элементов.Солнечная панель преобразует солнечную энергию в электрическую. В солнечной панели используется омический материал для соединений, а также для внешних клемм. Таким образом, электроны, созданные в материале n-типа, проходят через электрод к проводу, соединенному с батареей. Через батарею электроны достигают материала p-типа. Здесь электроны соединяются с дырками. Когда солнечная панель подключена к батарее, она ведет себя как другая батарея, и обе системы подключены последовательно, как две батареи, подключенные последовательно.Солнечная панель полностью состоит из четырех этапов процесса: перегрузка, заряд, низкий заряд батареи и глубокая разрядка. Выход из солнечной панели подключается к переключателю, а оттуда выход подается на батарею. И настройка оттуда переходит к переключателю нагрузки и, наконец, к выходной нагрузке. Эта система состоит из 4 различных частей: индикация и обнаружение перенапряжения, обнаружение избыточного заряда, индикация избыточного заряда, индикация низкого заряда батареи и обнаружение. В случае перезарядки мощность от солнечной панели пропускается через диод на переключатель MOSFET.В случае низкого заряда питание переключателя MOSFET отключается, чтобы перевести его в выключенное состояние и, таким образом, отключить питание нагрузки.
Солнечная энергия — самый чистый и доступный возобновляемый источник энергии. Современные технологии могут использовать эту энергию для различных целей, в том числе для производства электроэнергии, освещения и нагрева воды для бытовых, коммерческих или промышленных применений.
Фото:
Цепь переключения контроллера заряда батареи панели солнечных батарей
Льюис Лофлин
Вверху: Рис.1 Схема контроллера заряда солнечной панели с использованием Arduino и P-канального MOSFET.
Здесь я рассмотрю использование переключателя MOSFET с каналом P в приведенной выше схеме управления зарядом солнечной панели Arduino. Примечание Q2 и Q4
Предыдущие дизайны:

Рис. 2 Блок-схема зарядного устройства.
Начнем с блок-схемы на рис. 2. У нас есть солнечная панель с внутренним блокирующим диодом, какая-то схема переключения и аккумулятор, который нужно заряжать.Инвертор преобразует постоянный ток батареи в переменный.
Напряжение аккумуляторной батареи контролируется контроллером, который включает схему переключателя для зарядки и выключает ее, когда аккумулятор заряжен.

Рис. 3 Схема переключателя P-канального MOSFET.
На рис. 3 показана схема переключателя зарядного устройства. Q2 в биполярном транзисторе 2N2222, а Q4 — в полевом МОП-транзисторе. Есть две контрольные точки, которые контролируются схемой управления напряжением, в данном случае микроконтроллером Arduino.
Преимущество полевого МОП-транзистора перед биполярным транзистором — низкое сопротивление сток-исток и высокая токовая нагрузка.

Рис. 4 Схема управления зарядом батареи MOSFET включена.
На рис. 4 Arduino выдает ВЫСОКИЙ уровень базовой цепи Q2, включая Q2. Коллектор Q2 переключает затвор Q4 на 0,5 В, включая Q4, заряжающий аккумулятор.
Есть проблема, которую необходимо решить — рейтинг Vgs за 4 квартал. В большинстве полевых МОП-транзисторов это ограничивает напряжение на резисторе 10 кОм. В этом случае при 12-17В это не проблема.

Рис. 5 Цепь управления зарядом батареи MOSFET Слишком высокое напряжение Vgs приводит к повреждению MOSFET.
Это не относится к системе с напряжением 24 или 48 В. Схема как есть разрушит МОП-транзистор.

Рис. 6 Схема затвор-исток защиты полевого МОП-транзистора стабилитрона.
Добавление стабилитрона на 12 В между коллектором Q2 и затвором Q4. Это делит 24 вольта между резистором 10 кОм и стабилитроном. Для системы зарядки на 48 В используйте стабилитрон на 36 В.

Рис. 7 Альтернативная стабилитронная защита схемы затвор-исток полевого МОП-транзистора.
На рис. 7 показан альтернативный вариант подключения стабилитрона.
Схема контроллера заряда солнечной батареи
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 трекер 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 заряда и ток 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, в результате чего выходное напряжение солнечной панели равно 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 примерно 90-95% кпд 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.
Контроллер заряда MPPT — особенности конструкции
Схема контроллера заряда MPPT , которую мы разрабатываем в этом проекте, будет иметь следующие технические характеристики: мясо.
Заряжает аккумулятор 2P2S (6,4-8,4В)
Ток заряда будет 600 мА
Он будет иметь дополнительную возможность зарядки с помощью адаптера.
Компоненты, необходимые для построения контроллера MPPT
LT3652 Драйвер
1N5819 — 3 шт.
10к горшок
Конденсаторы 10 мкФ — 2 шт.
Зеленый светодиод
Оранжевый светодиод
резистор 220к
резистор 330к
200к резистор
68uH Индуктор
Конденсатор 1 мкФ
Конденсатор 100 мкФ — 2 шт.
Аккумулятор — 7,4 В
резисторы 1к 2 шт
Торцевая головка
Схема солнечного зарядного устройства MPPT
Полную схему контроллера заряда можно найти на изображении ниже.Вы можете щелкнуть по нему, чтобы просмотреть всю страницу и улучшить видимость.
В схеме используется LT3652 , который представляет собой законченное монолитное понижающее зарядное устройство , которое работает 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 получена 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 представляют собой 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.
Дизайн печатной платы контроллера заряда от солнечных батарей
Для вышеупомянутой 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.
Заказ печатной платы
Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего MPPT Solar Charger 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.
Сборка печатной платы
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.
Тестирование нашего солнечного зарядного устройства MPPT
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.
Схема контроллера солнечного зарядного устройства 5 А
Применение солнечных фотоэлектрических (PV) источников энергии набирает популярность благодаря опасениям по поводу глобального потепления и относительности финансовых последствий. Многие инженеры считают, что солнечная энергия — привлекательная отрасль из-за ее идеологии «зеленой энергии». Схема в этом эксперименте показывает, что она может выдерживать ток до 5 А от простой солнечной панели с выходной мощностью не более 75 Вт.В этой схеме представлена система зарядки, известная как «импульсная модуляция».
MOSFET Control
Поток тока от солнечной панели к батарее регулируется N-канальным MOSFET, T1. Этот компонент работает без какого-либо радиатора, который устранял бы любое тепло, выделяемое во время работы, поскольку его номинал R _{D-S (on)} составляет всего 0,024 Ом. Кроме того, диод Шоттки D1 удерживает аккумулятор от разряда в солнечную панель, когда солнце садится. Он также обеспечивает защиту аккумулятора от обратной полярности.На схеме этого 5-амперного солнечного контроллера вы можете увидеть линии с красным оттенком, что означает, что это, возможно, пути с более высоким током.
Контроллер заряда не потребляет ток от аккумулятора. Вместо этого он питается от солнечной панели. В ночное время контроллер заряда эффективно переходит в дежурный режим. При дневном свете аккумулятор начинает заряжаться в тот момент, когда солнечная панель набирает достаточное напряжение и ток.
Как работает схема
Потенциал клеммы аккумулятора делится резистором R1 и подстроечным резистором P1.В результате напряжение настраивает состояние заряда контроллера. Наиболее важным компонентом контроллера зарядного устройства является IC1, устройство опорного напряжения типа TL431ACZ, которое оснащено усилителем ошибки с открытым коллектором.
Напряжение обнаружения батареи стабильно сравнивается со встроенным опорным напряжением TL431. IC1 будет обеспечивать проводимость полевого МОП-транзистора, пока настроенный уровень P1 ниже внутреннего опорного напряжения. Как только аккумулятор начинает получать заряд, напряжение на его клеммах начинает расти.В тот момент, когда батарея достигает порогового уровня заряда, выходное напряжение IC1 падает до значения менее 2 В. Это приведет к выключению полевого МОП-транзистора и, таким образом, прекращению всего тока, протекающего в батарею. После выключения T1 светодиод D2 больше не светится.
В регуляторе IC не назначен альтернативный путь, поэтому выход IC остается низким, как только ток в батарею блокируется. Это также предотвращает инициирование полевого МОП-транзистора проводимости, хотя напряжение батареи падает.Химический состав свинцово-кислотных аккумуляторов требует плавающей зарядки, поэтому вам понадобится простой генератор для управления этой работой. Те, которые использовались в этом эксперименте, используют отрицательное сопротивление транзисторов.
Обычный NPN-транзистор типа 2SC1815 — это тот, который мы реализовали в этой схеме солнечного контроллера на 5 ампер. Когда светодиод гаснет, R4 начинает заряжать конденсатор емкостью 22 мкФ (C1) до тех пор, пока напряжение не станет достаточным для падения напряжения на переходе эмиттер-база T2. На этом этапе транзистор быстро включится и разрядит конденсатор через R5.Падения напряжения на R5 достаточно, чтобы сместить T3. В результате это изменяет настройку опорного напряжения. Теперь полевой МОП-транзистор пытается снова зарядить аккумулятор, и как только напряжение аккумулятора снова достигает точки зарядки, цикл повторяется. Транзистор 2SC1815 показал хорошие результаты во время этого эксперимента по сравнению с другими транзисторами, которые могут быть более агрессивными с точки зрения эффективности переключения.
Когда батарея полностью заряжена, интервал «включения» генератора становится короче, поскольку время «выключения» остается большим.Это продиктовано компонентами синхронизации, а именно R4 и C1. Практически на батарею подается импульс тока, который со временем уменьшается. Эта конфигурация зарядки также может быть известна как импульсно-временная модуляция.
Как настроить
Вам просто нужен хороший цифровой вольтметр и настраиваемый источник питания для настройки схемы контроллера. Отрегулируйте питание до 14,9 В, что составляет 14,3 В, представляющую настройку батареи, плюс приблизительное значение 0,6 В на диоде Шоттки.Затем отрегулируйте подстроечный резистор, пока не увидите, что светодиод полностью погас. Это точка переключения, и вы заметите, что светодиодный индикатор начнет мигать. Иногда вам может потребоваться отрегулировать пару раз, потому что чем ближе вы подойдете к компаратору, чтобы переключиться на 14,3 В, тем точнее будет операция зарядки. После этого отсоедините блок питания от контроллера заряда, потому что теперь вам нужно подключить солнечную панель.
Настройка 14,3 В, применяемая к этой цепи зарядного устройства солнечного контроллера на 5 А, должна работать для большинства герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов с погруженными элементами.Однако очень важно, чтобы вы проверили и подтвердили ценность производителя. Выбирайте солнечную панель таким образом, чтобы ее универсальность по усилителям работала в пределах безопасного порога зарядки аккумулятора, который вы хотите использовать.
Схема подключения контроллера заряда солнечной панели
Электропроводка контроллера заряда солнечной панели — Введение
Схема подключения контроллера заряда солнечной панели и пошаговое руководство по подключению внесетевой системы солнечной энергии. Правильное подключение контроллера заряда солнечной панели (MPPT или PWM — это одно и то же), солнечной батареи и фотоэлектрической батареи — это важная работа, прежде чем пользоваться солнечной энергией.Схема электрических соединений контроллера заряда панели солнечных батарей
Схема подключения контроллера заряда панели солнечных батарей
Этапы подключения системы солнечной энергии
В общем, есть 5 шагов для подключения солнечной энергосистемы.
Подключить аккумулятор
Подключить нагрузку
Подключите фотоэлектрическую матрицу
Проверить подключение
Проверьте мощность
Давайте подключим солнечную энергетическую систему по очереди.
Шаг 1: Подключите аккумулятор
Примечание. Короткое замыкание между положительной и отрицательной клеммами аккумулятора или короткое замыкание между положительным и отрицательным проводами клеммы может вызвать пожар или взрыв.Перед подключением батареи к солнечной системе убедитесь, что напряжение батареи выше 6 В, затем запустите контроллер. Если в системе 24 В, убедитесь, что напряжение батареи не ниже 18 В. Распознавание напряжения системы — это автоматический процесс при первом запуске контроллера. При установке предохранителя максимальное расстояние между предохранителем и положительной клеммой аккумулятора должно составлять 150 мм, и перед включением предохранителя убедитесь, что шнур подсоединен правильно.
Шаг 2: Подключите нагрузку
Клемма нагрузки солнечного контроллера может быть подключена к устройству питания постоянного тока, рабочее напряжение которого совпадает с номинальным напряжением батареи, и контроллер подает питание на нагрузку с напряжением батареи.Подключите положительный и отрицательный полюса нагрузки к клеммам нагрузки контроллера. На стороне нагрузки может быть напряжение, будьте осторожны, чтобы избежать короткого замыкания при подключении нагрузки. Предохранитель должен быть подключен к положительному или отрицательному проводу нагрузки. Не подключайте предохранитель во время установки. После установки убедитесь, что предохранитель подключен без ошибок. Если нагрузка подключается через распределительный щит, каждая цепь нагрузки имеет отдельный предохранитель, и все токи нагрузки не могут превышать номинальный ток контроллера.
Шаг 3: Подключите фотоэлектрическую матрицу
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Опасность поражения электрическим током! Фотоэлектрические батареи могут вызывать очень высокое напряжение, поэтому будьте осторожны при подключении, чтобы избежать поражения электрическим током. Контроллер может использоваться с автономными солнечными энергосистемами на 12 В, 24 В или с сетевыми компонентами с напряжениями холостого хода, которые не превышают указанное входное напряжение. Напряжение солнечного модуля в системе не должно быть ниже напряжения системы.
Шаг 4: Проверьте соединение
Еще раз проверьте все соединения, чтобы убедиться в правильности положительных и отрицательных клемм каждой клеммы.и все 6 клемм должны быть затянуты.
Шаг 5: Подтвердите включение
Когда батарея подает питание на контроллер, контроллер запускается, затем загорается светодиодный индикатор батареи на контроллере, убедитесь, что свет в норме. Схема подключения контроллера заряда солнечных батарей
Вывод
Последовательность подключения: сначала подключите аккумулятор, установите рабочий режим нагрузки через контроллер солнечного заряда, подключите солнечную панель, подключите нагрузку в последнюю очередь, при отключении солнечной системы отключите в обратном порядке Купите лучший контроллер заряда от солнечной батареи MPPT: Лучший контроллер заряда от солнечной батареи MPPT для продажи Статьи по теме MPPT vs.ШИМ: какой контроллер выбрать? MPPT Solar Charge Controller — полное руководство Окончательное руководство по солнечному контроллеру заряда в 2020 году Окончательное руководство по выравниванию заряда батареи (2020) Контроллер заряда от солнечных батарей не заряжает батарею Руководство по установке 10 советов по выбору лучшего контроллера заряда солнечной панели
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.
Подключите нагрузку
подключите нагрузку к порту нагрузки контроллера заряда солнечной батареи
Подключите солнечную батарею
подключить солнечную батарею после подключения батареи
Подключите инвертор к солнечной батарее
инвертор разрешается подключать только к солнечной батарее.
Шунтирующий контроллер заряда от солнечных батарей
Шунтирующий контроллер заряда от солнечных батарей
CirKits продает комплекты монтажных плат солнечной энергии.
Контроллер заряда от солнечных батарей, работающий в шунтирующем режиме
(C) 2006, Дж. Форрест Кук
Введение
При подключении солнечной панели к аккумуляторной батарее это важно использовать схему контроллера заряда для предотвращения аккумулятор от перезарядки. Контроль заряда может выполняться с помощью ряда различных типов схем. В маломощных солнечных системах можно использовать последовательный аналоговый контроллер заряда. (регулятор напряжения), пример показан как верхняя часть моего проект лампы для чтения на солнечных батареях.В системах с более высокой мощностью можно использовать контроллер заряда с последовательным переключением, такой как мой Дизайн SCC3. Очень большие системы, такие как сетевые установки, часто используют контроллер заряда максимальной мощности (MPPT). Эта схема с шунтирующим режимом лучше всего подходит для маломощных систем с Ток зарядки фотоэлектрических модулей до 1 ампер.
Серийные регуляторы (как аналоговые, так и переключающиеся) управляют зарядкой аккумуляторных батарей. прерывая прохождение тока от солнечной панели к батарее, когда аккумулятор достигает заданного полного напряжения.Контроллеры MPPT используют схемы управляемого импульсного регулятора для преобразования фотоэлектрических модулей. питание до высокого напряжения и обратно до более низкого напряжения, они сложны и требуют немного энергии для работы, но обеспечивают отличную эффективность, которая может быть выгодным для систем большой мощности.
Эта схема представляет собой переключающийся шунтирующий контроллер заряда. В шунтирующей схеме солнечная панель подключается к аккумулятору. через последовательный диод. Диод предотвращает обратный ток батареи через фотоэлектрическую панель. ночью, вечером.Когда солнечная панель заряжает аккумулятор до желаемого полного напряжения, шунтирующая цепь подключает резистивную нагрузку к батарее, чтобы для поглощения избыточного зарядного тока PV. Альтернативный, но похожий подход к этому переключающему шунтирующему фотоэлектрическому регулятору это Аналоговая схема шунтирующего режима.
Основным преимуществом шунтирующего режима перед последовательным регулированием является отсутствие переключающий транзистор в цепи питания между солнечной панелью и аккумулятором. Коммутационные транзисторы — несовершенные устройства, они тратят впустую процент доступная солнечная энергия в виде тепла.Неэффективность переключающего транзистора шунтирующего регулятора не эффект эффективности зарядки, он включается только при избыточной мощности намеренно тратится впустую. Основным недостатком шунтирующего регулятора является то, что нагрузка номинал резистора должен быть установлен в соответствии с силой тока, обеспечиваемой особый тип фотоэлектрической панели. Это затрудняет проектирование универсального устройства. Кроме того, для конструкций с более высоким током нагрузочный резистор становится большим. и дорого.
Еще одно различие между последовательным и шунтирующим регуляторами — это нагрузка что видит источник питания (фотоэлектрическая панель).В контроллерах серии, когда батарея достигает полной точки, мощность исходный текущий путь открыт. В контроллерах с шунтирующим режимом источник питания всегда находится под нагрузкой. Это различие делает шунтирующие регуляторы более подходящими для использования в качестве регулятор для ветрогенератора постоянного тока или водяной турбины.
Ветрогенераторы всегда должны быть подключен к нагрузке, чтобы лезвия не вращались слишком быстро в порывах ветра. Если ветрогенератор работает без нагрузки, быстрое вращение может привести к повреждению ножей и износу подшипников.Смотри мой Схема регулятора ветрогенератора WGR1 12 вольт для работающей конструкции.
Технические характеристики
Напряжение холостого хода солнечной панели: 18 В (36 ячеек) Ток короткого замыкания солнечной панели: макс. 200 мА (до 1 А с другим нагрузочным резистором). Напряжение аккумулятора: 12 В (ном.) Емкость аккумулятора: от 0,1 до 20 ампер-часов
Теория
Солнечный ток проходит от фотоэлектрической панели через 1N5818 Schottky. диод к АКБ. Когда аккумулятор достигает полной уставки, цепь включает МОП-транзистор IRFD110 и резистор нагрузки сброса мощностью 68 Ом 3 Вт подключается к батарее, поглощая ненужный ток заряда.
Микросхема 78L09 обеспечивает стабилизированное питание 9 В для работы схемы компаратора. Рабочее питание для этой схемы полностью обеспечивается от фотоэлектрической панели. панели, ночью от аккумулятора практически не забирают питание. Два последовательно подключенных резистора 100 кОм обеспечивают регулируемое опорное напряжение 4,5 В. точка для использования обеими схемами компаратора. Транзистор 2N3906 соединен со стабилитроном в его базовой цепи. Когда напряжение PV превышает 12 В, транзистор 2N3906 включается и включает схему компаратора.Это стабилизирует схему компаратора. в условиях слабого солнечного света.
Напряжение батареи уменьшено резистором 47 кОм и потенциометром 100 кОм. Нижняя половина двойного операционного усилителя TLC2272 сравнивает уменьшенную батарею напряжение до опорного напряжения 4,5 В. Когда напряжение аккумуляторной батареи выше полного заданного напряжения, нижний Выход операционного усилителя становится высоким и включает МОП-транзистор IRFD110, который подключает резистор сброса нагрузки Это активирует МОП-транзистор IRFD110 и резистор сброса нагрузки.Здесь важно использовать операционный усилитель с прямой связью, такой как TLC2272CP, стандартные операционные усилители не будут полностью включать и выключать MOSFET.
Когда нагрузка на батарею вызывает падение напряжения батареи, схема компаратора снова выключается. Это колебание продолжается, пока доступна солнечная энергия. Конденсатор 300 нФ на операционном усилителе снижает частоту колебаний. до нескольких герц.
Верхняя половина операционного усилителя TLC2272 инвертирует сигнал управления сбросом нагрузки, и действует как буфер для управления красным светодиодом высокой интенсивности.Светодиод загорается, когда аккумулятор достигает полной уставки. Светодиод не тратит впустую полезную мощность зарядки, так как он включается только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен, это полезная функция, так как этот контроллер заряда предназначен для систем малой мощности.
Должна быть возможность изменить эту схему, чтобы она работала при более чем 1 А, хотя ваш автор этого не пробовал. Контроллер последовательного режима, такой как SCC3 — лучший выбор для фотоэлектрических систем с более высоким током. Работа с более высоким током потребует замены диода 1N5818, резистор сброса и МОП-транзистор IRFD110 с компонентами большей мощности.Величину резистора сбросной нагрузки следует отрегулировать, как объяснено. ниже, чтобы напряжение батареи не превышало предельного значения.
Следует проявлять осторожность при создании мощных версий схема. Если какой-либо из компонентов шунтирующей цепи В противном случае аккумулятор может перезарядиться и даже лопнуть или взорваться. Экспериментаторы берут на себя всю ответственность за свою работу, будьте осторожны.
Выравнивание
Необходимо согласовать нагрузочный резистор с выходом источника питания.Резистор на 68 Ом, показанный на схеме, хорошо подходит для фотоэлектрической панели на 200 мА. Чтобы настроить схему для фотоэлектрической панели на 1 А, резистор сброса должен иметь возможность держите 1 ампер при полном напряжении аккумулятора. Для полного напряжения аккумулятора 13,8 В, резистор сброса должен быть рассчитан на 13,8 Ом и 13,8 Вт или выше. Практически целесообразно использовать резистор на 13 Ом / 20 Вт. Если нагрузочный резистор подключен непосредственно к фотоэлектрической панели в полдень в прохладный и солнечный день номинал резистора должен быть установлен так, чтобы Выходное напряжение фотоэлектрической батареи падает до уровня чуть ниже желаемого полного напряжения батареи.
Подключите фотоэлектрическую панель к фотоэлектрическим входам, а аккумулятор 12 В — к батарейные выходы. Для облегчения юстировки аккумулятор следует предварительно зарядить. Направьте панель на солнце и следите за батареей напряжение с помощью измерителя. Отрегулируйте 20-оборотный потенциометр 100K до полного Светодиод начинает мигать, затем поворачивайте потенциометр, пока батарея не достигнет желаемое полное напряжение. Если аккумулятор заряжен не полностью, он может требуется некоторое время, чтобы зарядить его до точки, в которой мигает светодиодный индикатор.
Используйте
Поместите фотоэлектрическую панель на солнце, когда батарея достигнет полной уставки, светодиод начнет мигать с короткими импульсами включения и длительным временем выключения. По мере продолжения зарядки аккумулятора мигание светодиода изменится на длинные импульсы включения и короткое время выключения. В холодном климате может быть полезно использовать тепло нагрузочного резистора для сохранения аккумулятор теплый. Нагрузочный резистор и аккумулятор можно установить внутри изолированного контейнера. Важно: предохранитель подходящего номинала всегда должен быть помещен между аккумуляторными батареями. положительный вывод и остальная часть схемы.
Назад на страницу FC Solar Circuits.
Схема простого контроллера заряда от солнечных батарей на 10 А
Это простая схема контроллера заряда от солнечной батареи на 10 А . SCC2 — это контроллер заряда солнечной батареи, его функция — регулировать мощность, поступающую от фотоэлектрической панели в аккумуляторную батарею. Он отличается простой настройкой с одним потенциометром для регулировки напряжения поплавка, функцией выравнивания для периодической перезарядки и автоматической температурной компенсацией для лучшей зарядки в широком диапазоне температур.
Схема контроллера заряда от солнечных батарей, 10 А,
Целью схемотехники было создание контроллера заряда с аналоговой простотой, высокой эффективностью и надежностью. Солнечная система средней мощности может быть построена с 12-вольтовой солнечной панелью до 10 ампер, SCC2 и аккумуляторной батареей. SCC2 работает со свинцово-кислотными, никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями номиналом от менее одного до нескольких сотен ампер-часов. При соответствующем выборе компонентов SCC2 может работать при 6, 12, 24 В или других напряжениях.
Технические характеристики:
Максимальный ток солнечной панели: 10 А
Ток разряда аккумулятора в ночное время: примерно 1 мА
Номинальное напряжение аккумулятора: 6 В, 12 В или 24 В.
Для получения дополнительной информации см. Полные спецификации SCC2.
Теория:
SCC2 действует как переключатель постоянного тока средней мощности между клеммами + фотоэлектрической панели и батареи. Диод D1 предотвращает обратный поток тока в ночное время от батареи обратно к фотоэлектрической панели.
Когда фотоэлектрическое напряжение достаточно высокое, чтобы зарядить аккумулятор, стабилитрон D2 проводит ток и включает транзистор Q2. Q2 включает питание остальной цепи. Схема отключается на ночь. IC2 обеспечивает стабилизированное напряжение 5 В для питания схем компаратора, а также опорное напряжение для компаратора IC1a.
Когда напряжение батареи ниже желаемого полного напряжения и требуется зарядка, включается компаратор IC1a и активирует Q1 и Q3, что позволяет солнечному зарядному току течь в батарею.Обратите внимание, что Q3 является МОП-транзистором с P-каналом, это позволяет подключить схему к общей земле для солнечной панели и аккумулятора. Контур солнечного тока изображен на схеме жирными линиями.
Когда батарея достигает точки полного заряда, IC1a работает как генератор триггера Шмидта на основе компаратора, он выключает и включает солнечный ток. Переключение заставляет напряжение батареи колебаться на несколько десятков милливольт выше и ниже желаемой уставки. Операционный усилитель типа rail-to-rail необходим для правильной работы, операционные усилители типа 741 не будут работать в этой схеме.
Красный / зеленый светодиод зарядки / полной зарядки включается между выходом IC1a и IC1b. IC1b имеет инвертированную версию сигнала IC1a. Для работы в качестве двухпозиционного компаратора контакту 5 IC1b требуется только приблизительная центральная точка, он подключен к изменяющемуся контакту 2 IC1a, поэтому для него не требуется еще одна схема опорного делителя.
Резисторы и термистор на входной стороне IC1a образуют резистивную мостовую схему, которая используется для сравнения напряжения батареи с опорным напряжением, поступающим от IC2 / R8 / R9.Потенциометр регулирует точку напряжения, вокруг которой цепь будет колебаться при полной зарядке. Резистор R7 добавляет положительную обратную связь к IC1a для характеристики триггера Шмидта, а C6 устанавливает максимальную частоту колебаний. Термистор обеспечивает тепловую компенсацию, когда температура понижается, уставка напряжения поплавка повышается.
Выключатель выравнивания, S1a, принудительно включает цепь для преднамеренной перезарядки. Переключатель S1b и R1 можно использовать для выбора другого диапазона напряжения холостого хода, вы можете поэкспериментировать с этим, используя разные значения R1, обычно R1 должно быть больше 1M.
Центровка:
Использование:
Подключите солнечную панель к входным разъемам солнечной панели SCC2, подключите аккумулятор к выходным разъемам SCC2. Поместите солнечную панель на солнце и наблюдайте, как заряжается аккумулятор. Системы, в которых батарея часто сильно разряжается, должны время от времени работать в режиме выравнивания в течение нескольких часов или целого дня.
No related posts.

Улучшенный контроллер заряда аккумуляторной батареи

Новая схема контроллера заряда аккумуляторной батареи

Изготовление и тестирование обновленного контроллера заряда аккумуляторной батареи

Схема контроллера заряда

Контроллер заряда солнечной батареи: схема, принцип работы

Контроллеры для солнечных батарей

Схема работы контроллера

Применяемые на практике виды

Структурные схемы контроллеров

PWM

MPPT

Какие параметры контроллера необходимо учитывать

Способы подключения контроллеров

Порядок подключения приборов MPPT

Порядок подключения контроллеров PWM

Стоимость

Схема контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи

Характеристики устройства

Контроллеры для солнечных батарей

Применяемые на практике виды

Структурные схемы контроллеров

Вариант #1 – устройства PWM

Вариант #2 – приборы MPPT

Способы подключения контроллеров

Техника подключения моделей PWM

Порядок подключения приборов MPPT

Выводы и полезное видео по теме

Похожие записи:

описание, виды, преимущества, как подобрать

Необходимость контроллера

Функции контроллеров

Как работает контроллер зарядки аккумулятора?

Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

Задачи, которые решает контроллер заряда солнечной батареи

Основные виды

MPPT-контроллер

PWM-контроллер

Где устанавливается

Как осуществить подключение самостоятельно

Как выбрать контроллер для солнечной батареи?

Контроллер заряда для солнечных батарей своими руками

Если нет возможности купить…

Заключение

Принципиальная схема 30a 24v контроллера заряда Bluesun mppt для солнечной батареи

Контроллер заряда аккумуляторной батареи позволяющий уменьшить количество солнечных панелей

Типы контроллеров заряда солнечных батарей, рабочие функции и приложения

Типы контроллеров солнечного зарядного устройства:

Характеристики контроллера заряда солнечной батареи:

Функция контроллера заряда солнечной батареи:

Приложения:

Пример солнечного контроллера заряда

MPPT с использованием LT3652 IC

Схема контроллера солнечного зарядного устройства 5 А

MOSFET Control

Как работает схема

Как настроить

Электропроводка контроллера заряда солнечной панели — Введение

Этапы подключения системы солнечной энергии

Шаг 1: Подключите аккумулятор

Шаг 2: Подключите нагрузку

Шаг 3: Подключите фотоэлектрическую матрицу

Шаг 4: Проверьте соединение

Шаг 5: Подтвердите включение

Вывод

Подключить солнечную батарею

Подключите нагрузку

Подключите солнечную батарею

Подключите инвертор к солнечной батарее

Шунтирующий контроллер заряда от солнечных батарей

Контроллер заряда от солнечных батарей, работающий в шунтирующем режиме

Введение

Технические характеристики

Теория

Выравнивание

Используйте

Схема простого контроллера заряда от солнечных батарей на 10 А

Электролит для аккумулятора как сделать: Как приготовить электролит

Аккумулятор на жигули: Аккумуляторы для ВАЗ (Lada) - купить в Москве, в интернет-магазине. АКБ для ВАЗ (Lada) по низким ценам, большой выбор.

Добавить комментарий Отменить ответ