L'energia solare è finora limitata (a livello domestico) alla creazione di pannelli fotovoltaici a potenza relativamente bassa. Ma indipendentemente dal design del convertitore fotovoltaico della luce del sole in corrente, questo dispositivo è dotato di un modulo chiamato regolatore di carica solare.
In effetti, uno schema di installazione di fotosintesi della batteria solare include una batteria di accumulo - un dispositivo di accumulo dell'energia ricevuta da un pannello solare. È questa fonte di energia secondaria che viene servita principalmente dal controller.
Nel nostro articolo, capiremo il dispositivo e i principi di funzionamento di questo dispositivo, oltre a considerare come collegarlo.
Controller solari
Il modulo elettronico, chiamato controller per la batteria solare, è progettato per eseguire una serie di funzioni di controllo nel processo di carica / scarica della batteria solare.
Quando la luce del sole cade sulla superficie di un pannello solare installato, ad esempio, sul tetto di una casa, questa luce viene convertita in corrente elettrica dalle fotocellule del dispositivo.
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Il controller è un componente obbligatorio di una stazione solare che genera una corrente elettrica dall'energia della luce solare
I proprietari di mini centrali elettriche private e coloro che desiderano acquisire un impianto a energia solare sono ora presentati con due tipi di controller: PWM (o PWM) e MPPT
I controller PWM forniscono una carica della batteria a più livelli. Con il loro aiuto vengono effettuati riempimento, allineamento, assorbimento e supporto della carica.
I modelli economici di controller per impianti solari domestici sono dotati di indicatori LED che consentono di monitorare le prestazioni e le condizioni tecniche della batteria
MPPT (tracking del punto di massima potenza) - controller di livello e prezzo superiori. Forniscono il monitoraggio del punto di massima potenza
Per le piccole centrali solari, che includono uno o due pannelli, sono sufficienti le capacità dei controller PWM (PWM)
Entrambi i tipi di controller, nonché le batterie collegate al circuito, devono essere installati all'interno, poiché il loro design ha sensori sensibili alla temperatura
Non è necessario acquistare un controller se si acquista una stazione solare integrata. Nel suo involucro isolato, è necessario un intero set di dispositivi per l'elaborazione e lo stoccaggio dell'elettricità
Controller per pannelli solari
Controller di modulazione ad impulsi ampi
Caricabatterie multilivello
Modello budget con indicatori LED
Il controller per la stazione solare MRPT
Piccolo eliostation per dare
Collegamento dei pannelli solari all'apparecchiatura
Un complesso di pannelli solari e attrezzature
L'energia ricevuta, infatti, potrebbe essere fornita direttamente alla batteria di accumulo. Tuttavia, il processo di carica / scarica di una batteria ha le sue sottigliezze (determinati livelli di correnti e tensioni). Se si trascurano queste sottigliezze, la batteria per un breve periodo di funzionamento si guasta semplicemente.
Per non avere conseguenze così tristi, un modulo è chiamato un controller di carica per la batteria solare.
Oltre al monitoraggio del livello della batteria, il modulo monitora anche il consumo di energia. A seconda del grado di scarica, il circuito del controller di carica della batteria della batteria solare regola e imposta il livello corrente necessario per la carica iniziale e successiva.
A seconda della potenza del controller di carica della batteria della centrale solare, il design di questi dispositivi può avere una configurazione molto diversa
In generale, in termini semplici, il modulo fornisce una "vita" spensierata alla batteria, che si accumula periodicamente e fornisce energia ai dispositivi di consumo.
Tipi pratici
A livello industriale, sono stati lanciati e prodotti due tipi di dispositivi elettronici, la cui esecuzione è adatta per l'installazione nel circuito del sistema di energia solare:
- Dispositivi della serie PWM.
- Dispositivi della serie MPPT.
Il primo tipo di controller per una batteria solare può essere chiamato "vecchio". Tali schemi sono stati sviluppati e messi in funzione all'alba dello sviluppo dell'energia solare ed eolica.
Il principio di funzionamento del circuito del controller PWM si basa su algoritmi di modulazione della larghezza degli impulsi. La funzionalità di tali dispositivi è leggermente inferiore ai dispositivi più avanzati della serie MPPT, ma in generale funzionano anche in modo abbastanza efficiente.
Uno dei modelli più popolari del controller di carica della batteria della stazione solare, nonostante il fatto che il circuito del dispositivo sia realizzato utilizzando la tecnologia PWM, che è considerato obsoleto
I progetti che utilizzano la tecnologia di monitoraggio del punto di massima potenza (monitoraggio del limite di potenza massima) si distinguono per un approccio moderno alle soluzioni di circuito e offrono più funzionalità.
Ma se si confrontano entrambi i tipi di controller e, inoltre, con una propensione verso la sfera domestica, i dispositivi MPPT non guardano alla luce dell'arcobaleno in cui sono tradizionalmente pubblicizzati.
Controller di tipo MPPT:
- ha un costo più elevato;
- ha un sofisticato algoritmo di ottimizzazione;
- dà guadagno di potenza solo su pannelli di una vasta area.
Questo tipo di apparecchiatura è più adatta per i sistemi globali di energia solare.
Controller progettato per funzionare come parte della costruzione di una centrale solare. È un rappresentante della classe di dispositivi MPPT: più avanzato ed efficiente
È più redditizio acquistare e utilizzare il controller PWM (PWM) con lo stesso effetto per le esigenze di un normale utente da un ambiente domestico, che di solito ha pannelli di piccole dimensioni.
Schemi a blocchi dei controller
Diagrammi schematici dei controller PWM e MPPT per essere presi in considerazione dal loro aspetto ristretto: questo è un momento troppo complicato, unito a una sottile comprensione dell'elettronica. Pertanto, è logico considerare solo schemi strutturali. Questo approccio è comprensibile per una vasta gamma di individui.
Opzione n. 1: dispositivi PWM
La tensione dal pannello solare attraverso due conduttori (più e meno) arriva all'elemento stabilizzante e alla catena resistiva di divisione. Grazie a questo pezzo di circuito, si ottiene la potenziale equalizzazione della tensione di ingresso e, in una certa misura, organizzano la protezione dell'ingresso del controller dal superamento del limite della tensione di ingresso.
Va sottolineato qui: ogni singolo modello del dispositivo ha un limite specifico per la tensione di ingresso (indicato nella documentazione).
Ecco come appare lo schema strutturale dei dispositivi basati sulle tecnologie PWM. Per il funzionamento come parte di piccole stazioni domestiche, un tale approccio schematico offre ampia efficienza
Inoltre, la tensione e la corrente sono limitate al valore richiesto dai transistor di potenza. Questi componenti del circuito, a loro volta, sono controllati dal chip del controller attraverso il chip del driver. Di conseguenza, la tensione di uscita della coppia di transistor di potenza imposta il valore normale di tensione e corrente per la batteria.
Inoltre nel circuito c'è un sensore di temperatura e un driver che controlla il transistor di potenza, che regola la potenza del carico (protezione contro la scarica profonda della batteria). Il sensore di temperatura monitora lo stato di riscaldamento di elementi importanti del controller PWM.
Di solito il livello di temperatura all'interno del case o sui radiatori dei transistor di potenza. Se la temperatura supera i limiti impostati nelle impostazioni, il dispositivo disconnette tutte le linee di alimentazione attive.
Opzione n. 2 - Strumenti MPPT
La complessità dello schema in questo caso è dovuta alla sua aggiunta a una serie di elementi che costruiscono l'algoritmo di controllo necessario più attentamente, in base alle condizioni di lavoro.
I livelli di tensione e corrente sono monitorati e confrontati dai circuiti del comparatore e la massima potenza di uscita è determinata dai risultati del confronto.
Schema circuitale strutturale per regolatori di carica basati su tecnologie MPPT. Un algoritmo più sofisticato per il monitoraggio e il controllo dei dispositivi periferici è già stato notato qui.
La principale differenza tra questo tipo di controller e dispositivi PWM è che sono in grado di regolare il modulo solare di energia alla massima potenza, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.
Il circuito di tali dispositivi implementa diversi metodi di controllo:
- disturbi e osservazioni;
- aumento della conducibilità;
- spazzata corrente;
- tensione costante.
E nel segmento finale dell'azione generale, viene utilizzato anche un algoritmo per confrontare tutti questi metodi.
Modi per collegare i controller
Considerando l'argomento delle connessioni, si dovrebbe immediatamente notare: per installare ogni singolo dispositivo, una caratteristica è il lavoro con una serie specifica di pannelli solari.
Quindi, ad esempio, se viene utilizzato un controller progettato per una tensione di ingresso massima di 100 volt, una serie di pannelli solari non dovrebbe produrre più di questo valore in uscita.
Qualsiasi impianto solare funziona secondo la regola di bilanciamento dell'uscita e delle tensioni di ingresso del primo stadio. Il limite superiore della tensione del controller deve corrispondere al limite superiore della tensione del pannello
Prima di collegare il dispositivo, è necessario determinare il luogo della sua installazione fisica. Secondo le regole, come luogo di installazione devono essere scelti locali asciutti e ben ventilati. È esclusa la presenza di materiali infiammabili vicino al dispositivo.
La presenza di fonti di vibrazioni, calore e umidità nelle immediate vicinanze del dispositivo è inaccettabile. Il luogo di installazione deve essere protetto dalle precipitazioni e dalla luce solare diretta.
Tecnica di connessione del modello PWM
Quasi tutti i produttori di controller PWM devono seguire l'esatta sequenza di dispositivi di connessione.
La tecnica di collegamento dei controller PWM ai dispositivi periferici non è particolarmente complessa. Ogni scheda è dotata di terminali etichettati. Ti richiede solo di seguire la sequenza di azioni
I dispositivi periferici devono essere collegati nel pieno rispetto delle designazioni dei terminali di contatto:
- Collegare i cavi della batteria ai terminali del dispositivo batteria rispettando la polarità indicata.
- Accendere il fusibile di protezione direttamente nel punto di contatto del filo positivo.
- Sui contatti del controller destinati al pannello solare, fissare i conduttori provenienti dai pannelli del pannello solare. Rispettare la polarità.
- Collegare una lampada di prova della tensione corrispondente (di solito 12 / 24V) ai terminali del carico del dispositivo.
La sequenza specificata non deve essere violata. Ad esempio, è severamente vietato collegare i pannelli solari in primo luogo con una batteria non collegata. Con tali azioni, l'utente rischia di "bruciare" il dispositivo. Questo materiale descrive in modo più dettagliato lo schema di assemblaggio dei pannelli solari con una batteria.
Anche per i controller serie PWM, non è consentito collegare un inverter di tensione ai terminali di carico del controller. L'inverter deve essere collegato direttamente ai terminali della batteria.
Procedura di connessione dello strumento MPPT
I requisiti generali per l'installazione fisica per questo tipo di apparecchio non differiscono dai sistemi precedenti. Ma l'installazione tecnologica è spesso in qualche modo diversa, poiché i controller MPPT sono spesso considerati dispositivi più potenti.
Per i controller progettati per livelli di potenza elevati, si consiglia di utilizzare cavi di grande sezione dotati di terminali metallici sui collegamenti del circuito di potenza
Ad esempio, per i sistemi potenti, questi requisiti sono integrati dal fatto che i produttori raccomandano di prendere un cavo per le linee di collegamento dell'alimentazione, progettato per una densità di corrente di almeno 4 A / mm2. Cioè, ad esempio, per un controller per una corrente di 60 A, è necessario un cavo per il collegamento alla batteria con una sezione trasversale di almeno 20 mm2.
I cavi di collegamento devono essere dotati di alette di rame, strettamente serrate con uno strumento speciale. I terminali negativi del pannello solare e della batteria devono essere dotati di adattatori con fusibili e interruttori.
Questo approccio elimina le perdite di energia e garantisce il funzionamento sicuro dell'impianto.
Schema a blocchi della connessione di un potente controller MPPT: 1 - pannello solare; 2 - Controller MPPT; 3 - morsettiera; 4,5 - fusibili; 6 - interruttore di alimentazione del controller; 7.8 - pneumatico a terra
Prima di collegare i pannelli solari al dispositivo, assicurarsi che la tensione ai terminali corrisponda o meno alla tensione consentita per l'applicazione all'ingresso del controller.
Collegamento delle periferiche al dispositivo MTTP:
- Commutare il pannello e gli interruttori della batteria in posizione "off".
- Rimuovere i fusibili di protezione sul pannello e sulla batteria.
- Collegare il cavo ai terminali della batteria con i terminali del controller per la batteria.
- Collegare il cavo ai terminali del pannello solare con i terminali del controller contrassegnati con il segno corrispondente.
- Collegare il terminale di terra al bus di terra con un cavo.
- Installare il sensore di temperatura sul controller secondo le istruzioni.
Dopo questi passaggi, è necessario sostituire il fusibile della batteria precedentemente rimosso e portare l'interruttore in posizione "on". Un segnale di rilevamento della batteria apparirà sullo schermo del controller.
Quindi, dopo una breve pausa (1-2 minuti), posizionare il fusibile del pannello solare precedentemente rimosso e posizionare l'interruttore del pannello in posizione "on".
Lo schermo dello strumento mostrerà il valore di tensione del pannello solare. Questo momento indica il successo del lancio di una centrale solare in funzione.
L'industria produce dispositivi poliedrici in termini di soluzioni circuitali. Pertanto, è impossibile fornire raccomandazioni inequivocabili in merito alla connessione di tutte le installazioni senza eccezioni.
Tuttavia, il principio principale per tutti i tipi di dispositivi rimane lo stesso: senza collegare la batteria ai bus del controller, la connessione con pannelli fotovoltaici è inaccettabile. Requisiti simili sono presentati per l'inclusione nel circuito dell'inverter di tensione. Dovrebbe essere considerato come un modulo separato collegato alla batteria tramite contatto diretto.
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