Come creare un controller di carica della batteria con le tue mani

Qui scoprirai:

• Quando hai bisogno di un controller
• Funzioni del regolatore solare
• Come funziona il controller di carica della batteria
• Caratteristiche del dispositivo
• Tipi
• Opzioni di selezione
• Modi per collegare i controller
• Controller fatto in casa: caratteristiche, accessori
• Come posso sostituire alcuni componenti
• Principio di funzionamento

Il regolatore di carica della batteria solare è un elemento obbligatorio del sistema di alimentazione sui pannelli solari, ad eccezione delle batterie e dei pannelli stessi. Di cosa è responsabile e come farlo da solo?

Quando hai bisogno di un controller

L'energia solare è ancora limitata (a livello familiare) alla realizzazione di pannelli fotovoltaici di potenza relativamente bassa. Ma indipendentemente dal design del convertitore fotoelettrico solare-corrente, questo dispositivo è dotato di un modulo chiamato regolatore di carica della batteria solare.

In effetti, la configurazione della fotosintesi della luce solare include una batteria ricaricabile che immagazzina l'energia ricevuta dal pannello solare. È questa fonte di energia secondaria che viene assistita principalmente dal controller.

Successivamente, capiremo il dispositivo ei principi di funzionamento di questo dispositivo e parleremo anche di come collegarlo.

Con la carica massima della batteria, il controller regolerà la corrente erogata, riducendola alla quantità richiesta di compensazione per l'autoscarica del dispositivo. Se la batteria è completamente scarica, il controller scollegherà qualsiasi carico in ingresso al dispositivo.

La necessità di questo dispositivo può essere ridotta ai seguenti punti:

1. Ricarica della batteria in più fasi;
2. Regolazione dell'accensione / spegnimento della batteria durante la carica / scarica del dispositivo;
3. Collegamento della batteria alla massima carica;
4. Collegamento carica da fotocellule in modalità automatica.

Il regolatore di carica della batteria per dispositivi solari è importante in quanto svolgere tutte le sue funzioni in buone condizioni aumenta notevolmente la durata della batteria incorporata.

Come collegare un regolatore di carica solare?

Questo dispositivo può essere posizionato all'interno dell'inverter o può anche essere uno strumento separato.

Quando si pensa al collegamento, si dovrebbero prendere in considerazione le caratteristiche di tutti i componenti della centrale elettrica. Ad esempio, U non dovrebbe essere superiore a quella con cui il controller può funzionare.

L'installazione deve essere eseguita in un luogo dove non sarà presente umidità. Di seguito sono riportate le opzioni per il collegamento di due tipi comuni di regolatori solari.

Connessione MPPT

Questo dispositivo è abbastanza potente e si collega in un certo modo. Alle estremità dei fili con cui è collegato sono presenti capicorda in rame con fascette. I segni meno attaccati al controller devono essere dotati di adattatori, fusibili e interruttori. Una tale soluzione non consentirà di sprecare energia e renderà la centrale solare più sicura. La tensione sui pannelli solari deve corrispondere alla tensione del controller.

Prima di inserire il dispositivo mppt nel circuito, portare gli interruttori sui contatti in posizione "off" e rimuovere i fusibili. Tutto ciò avviene secondo il seguente algoritmo:

1. Aggancia i timbri della batteria e del controller.
2. Attacca i pannelli solari al controller.
3. Fornire messa a terra.
4. Mettere un sensore che monitora il livello di temperatura sul dispositivo di controllo.

Quando si esegue questa procedura, assicurarsi che la polarità dei contatti sia corretta. Quando tutto è fatto, portare l'interruttore in posizione "ON" e inserire i fusibili.Il corretto funzionamento sarà evidente se le informazioni sulla carica vengono visualizzate sul display del controller.

Collegamento della batteria solare al controller PWM

Per fare ciò, segui un semplice algoritmo di join:

1. Collegare il cavo della batteria con i timbri del controller pwm.
2. Per un filo con polarità "+", è necessario includere un fusibile per la protezione.
3. Collegare i fili dall'SB al regolatore di carica solare.
4. Collegare una lampadina da 12 volt ai terminali di carico del controller.

Rispettare i contrassegni durante il collegamento. In caso contrario, i dispositivi potrebbero rompersi. Non collegare l'inverter ai contatti del dispositivo di monitoraggio. Dovrebbe aderire ai contatti della batteria.

Funzioni del regolatore solare

Il modulo elettronico, chiamato controller della batteria solare, è progettato per eseguire una serie di funzioni di monitoraggio durante il processo di carica / scarica della batteria solare.

Sembra uno dei tanti modelli esistenti di regolatori di carica per pannelli solari. Questo modulo appartiene allo sviluppo del tipo PWM

Quando la luce solare cade sulla superficie di un pannello solare installato, ad esempio, sul tetto di una casa, le fotocellule del dispositivo convertono questa luce in corrente elettrica.

L'energia risultante, infatti, potrebbe essere alimentata direttamente all'accumulatore. Tuttavia, il processo di carica / scarica della batteria ha le sue sottigliezze (determinati livelli di correnti e tensioni). Se trascuriamo queste sottigliezze, la batteria semplicemente si guasterà in un breve periodo di tempo.

Per non avere conseguenze così tristi, viene progettato un modulo chiamato regolatore di carica per una batteria solare.

Oltre a monitorare il livello di carica della batteria, il modulo monitora anche il consumo di energia. A seconda del grado di scarica, il circuito del regolatore di carica della batteria dalla batteria solare regola e imposta il livello di corrente richiesto per la carica iniziale e successiva.

A seconda della capacità del regolatore di carica della batteria solare, i design di questi dispositivi possono avere configurazioni molto diverse.

In generale, in termini semplici, il modulo fornisce una "vita" spensierata per la batteria, che periodicamente accumula e rilascia energia ai dispositivi di consumo.

Controller batteria PWM

I regolatori di carica della batteria solare di tipo PWM, il cui nome abbreviato deriva da Pulse-Width Modulation, sono considerati più tecnologici ed efficienti. Tradotto in russo, questo dispositivo appartiene alla categoria PWM, ovvero utilizza la modulazione della larghezza di impulso della corrente.

La funzione principale del dispositivo è quella di eliminare i problemi derivanti dalla carica incompleta. Il livello completo si ottiene potendo abbassare la corrente quando raggiunge il suo valore massimo. La ricarica diventa più lunga, ma l'effetto è molto maggiore.

Il controller funziona come segue. Prima di entrare nel dispositivo, la corrente elettrica entra nel componente stabilizzante e nel circuito di separazione resistiva. In questa sezione vengono equalizzati i potenziali della tensione di ingresso, garantendo così la protezione del controllore stesso. Il limite della tensione di ingresso può variare a seconda del modello.

Inoltre, i transistor di potenza vengono accesi, limitando la corrente e la tensione ai valori impostati. Sono controllati da un chip che utilizza un chip driver. Successivamente, la tensione di uscita dei transistor acquisisce parametri normali, adatti per caricare la batteria. Questo circuito è completato da un sensore di temperatura e da un driver. L'ultimo componente agisce sul transistor di potenza, che regola la potenza del carico collegato.

Come funziona il controller di carica della batteria

In assenza di irraggiamento solare sulle fotocellule della struttura, è in modalità sleep.Dopo la comparsa dei raggi sugli elementi, il controller è ancora in modalità di sospensione. Si accende solo se l'energia immagazzinata dal sole raggiunge i 10 volt in equivalente elettrico.

Non appena la tensione raggiunge questa cifra, il dispositivo si accende e inizia a fornire corrente alla batteria attraverso il diodo Schottky. Il processo di carica della batteria in questa modalità continuerà fino a quando la tensione ricevuta dal controller non raggiunge i 14 V. Se ciò accade, si verificheranno alcune modifiche nel circuito del controller per una batteria solare da 35 watt o qualsiasi altra. L'amplificatore aprirà l'accesso al MOSFET e gli altri due, quelli più deboli, verranno chiusi.

Questo interromperà la ricarica della batteria. Non appena la tensione scende, il circuito tornerà nella sua posizione originale e la carica continuerà. Il tempo assegnato per questa operazione al controller è di circa 3 secondi.

Selezione del regolatore di carica per le funzioni richieste

Nel mondo moderno, nel tentativo di aumentare l'efficienza, l'autonomia e l'efficienza del controllo delle informazioni, i regolatori di carica solare applicano anche requisiti per fornire varie funzioni, a seconda del luogo di applicazione del regolatore.

Le funzioni più richieste richieste in un regolatore di carica sono:

• Rilevamento automatico della tensione nominale di pannelli solari e batterie 12V / 24V / 36V / 48V, ecc.
• La presenza di un display per la visualizzazione delle letture e la facilità di regolazione;
• La possibilità di impostare manualmente i parametri del controller;
• Disponibilità di porte di comunicazione per il collegamento di un display esterno o di un computer, tenendo conto dell'accesso remoto. Porte come RS232, USB, interfacce Ethernet per la comunicazione con altri dispositivi;
• Supporto per vari tipi di batterie;
• Protezioni integrate: sovraccarico, sovraccarico, cortocircuito;
• L'autodiagnosi completa e la protezione elettronica possono prevenire danni da installazione impropria o errori di sistema;
• Sensori esterni per temperatura, corrente, ecc.;
• Relè per il controllo di altri dispositivi;
• Timer integrati per scollegare il carico;
• Giornale elettronico dei parametri del controllore.

Il regolatore di carica solare deve essere selezionato in base alle funzioni richieste.

6. Selezione del controller in base al tipo di regolazione della tensione e della corrente. PWM e MPPT.

Per quanto riguarda la regolazione della corrente e della tensione, i controller moderni possono essere suddivisi in due tipi principali di PWM e MPPT.

1) controller PWM.

2) Controller MPPT.

Una descrizione dettagliata della tecnologia si può vedere meglio negli articoli Controller PWM, controller MPPT, qual è la differenza tra controller PWM e MPPT.

Caratteristiche del dispositivo

Basso consumo energetico quando inattivo. Il circuito è stato progettato per batterie al piombo di piccole e medie dimensioni e assorbe una corrente bassa (5 mA) quando è inattivo. Ciò prolunga la durata della batteria.

Componenti prontamente disponibili. Il dispositivo utilizza componenti convenzionali (non SMD) facilmente reperibili nei negozi. Non c'è bisogno di lampeggiare, l'unica cosa di cui hai bisogno è un voltmetro e un alimentatore regolabile per sintonizzare il circuito.

L'ultima versione del dispositivo. Questa è la terza versione del dispositivo, quindi la maggior parte degli errori e dei difetti che erano presenti nelle versioni precedenti del caricabatterie sono stati corretti.

Regolazione del voltaggio. Il dispositivo utilizza un regolatore di tensione in parallelo in modo che la tensione della batteria non superi la norma, solitamente 13,8 Volt.

Protezione da sottotensione. La maggior parte dei caricabatterie solari utilizza un diodo Schottky per proteggere dalla perdita di batteria dal pannello solare. Quando la batteria è completamente carica, viene utilizzato un regolatore di tensione shunt.Uno dei problemi con questo approccio è la perdita sul diodo e, di conseguenza, il suo riscaldamento. Ad esempio, un pannello solare da 100 watt, 12V, fornisce 8A alla batteria, la caduta di tensione attraverso il diodo Schottky sarà di 0,4 V, ad es. la potenza dissipata è di circa 3,2 watt. Si tratta, in primo luogo, di perdite e, in secondo luogo, il diodo avrà bisogno di un radiatore per rimuovere il calore. Il problema è che non funzionerà per ridurre la caduta di tensione, diversi diodi collegati in parallelo ridurranno la corrente, ma la caduta di tensione rimarrà la stessa. Nello schema seguente, al posto dei diodi convenzionali, vengono utilizzati i mosfet, quindi la potenza viene persa solo per la resistenza attiva (perdite resistive).

Per fare un confronto, in un pannello da 100 W quando si utilizzano mosfet IRFZ48 (KP741A), la perdita di potenza è di soli 0,5 W (a Q2). Ciò significa meno calore e più energia per le batterie. Un altro punto importante è che i mosfet hanno un coefficiente di temperatura positivo e possono essere collegati in parallelo per ridurre la resistenza.

Il diagramma sopra utilizza un paio di soluzioni non standard.

Ricarica. Nessun diodo viene utilizzato tra il pannello solare e il carico, invece è presente un mosfet Q2. Un diodo nel mosfet consente alla corrente di fluire dal pannello al carico. Se su Q2 appare una tensione significativa, il transistor Q3 si apre, il condensatore C4 viene caricato, il che forza l'amplificatore operazionale U2c e U3b ad aprire il mosfet di Q2. Ora, la caduta di tensione viene calcolata secondo la legge di Ohm, ad es. I * R, ed è molto meno che se ci fosse un diodo lì. Il condensatore C4 viene periodicamente scaricato attraverso il resistore R7 e Q2 si chiude. Se una corrente fluisce dal pannello, l'EMF di autoinduzione dell'induttore L1 forza immediatamente l'apertura di Q3. Ciò accade molto spesso (molte volte al secondo). Nel caso in cui la corrente vada al pannello solare, Q2 si chiude, ma Q3 non si apre, perché il diodo D2 limita l'autoinduzione EMF dello starter L1. Il diodo D2 può essere valutato per una corrente di 1 A, ma durante il test si è scoperto che una tale corrente si verifica raramente.

Il trimmer VR1 imposta la tensione massima. Quando la tensione supera i 13,8V, l'amplificatore operazionale U2d apre il mosfet di Q1 e l'uscita dal pannello è "cortocircuitata" a massa. Inoltre, l'opamp U3b spegne Q2 e così via. il pannello è scollegato dal carico. Ciò è necessario perché Q1, oltre al pannello solare, "cortocircuita" il carico e la batteria.

Gestione dei mosfet a canale N. I mosfet Q2 e Q4 richiedono più tensione per essere pilotati rispetto a quelli utilizzati nel circuito. Per fare ciò, l'amplificatore operazionale U2 con una fascetta di diodi e condensatori crea una tensione maggiore VH. Questa tensione viene utilizzata per alimentare U3, la cui uscita sarà la sovratensione. Un mazzo di U2b e D10 assicurano la stabilità della tensione di uscita a 24 volt. Con questa tensione, ci sarà una tensione di almeno 10 V attraverso il gate-source del transistor, quindi la generazione di calore sarà piccola. Di solito, i mosfet a canale N hanno un'impedenza molto inferiore rispetto a quelli a canale P, motivo per cui sono stati utilizzati in questo circuito.

Protezione da sottotensione. Mosfet Q4, amplificatore operazionale U3a con reggia esterna di resistori e condensatori, sono progettati per la protezione da sottotensione. Qui Q4 è usato non standard. Il diodo mosfet fornisce un flusso costante di corrente nella batteria. Quando la tensione è superiore al minimo specificato, il mosfet è aperto, consentendo una piccola caduta di tensione durante la ricarica della batteria, ma soprattutto, consente alla corrente dalla batteria di fluire verso il carico se la cella solare non è in grado di fornire una potenza di uscita sufficiente. Un fusibile protegge dai cortocircuiti sul lato del carico.

Di seguito sono riportate le immagini della disposizione degli elementi e dei circuiti stampati.

Configurazione del dispositivo. Durante il normale utilizzo del dispositivo, il jumper J1 non deve essere inserito! Il LED D11 viene utilizzato per l'impostazione.Per configurare il dispositivo, collegare un alimentatore regolabile ai morsetti di “carico”.

Impostazione della protezione da sottotensione Inserire il ponticello J1. Nell'alimentatore, impostare la tensione di uscita su 10,5 V. Ruotare il trimmer VR2 in senso antiorario fino all'accensione del LED D11. Ruotare leggermente VR2 in senso orario finché il LED non si spegne. Rimuovere il ponticello J1.

Impostazione della tensione massima Nell'alimentatore, impostare la tensione di uscita su 13,8 V. Ruotare il trimmer VR1 in senso orario fino allo spegnimento del LED D9. Ruotare lentamente VR1 in senso antiorario fino all'accensione del LED D9.

Il controller è configurato. Non dimenticare di rimuovere il ponticello J1!

Se la capacità dell'intero sistema è ridotta, i mosfet possono essere sostituiti con IRFZ34 più economici. E se il sistema è più potente, i mosfet possono essere sostituiti con IRFZ48 più potenti.

Testing

Come previsto, non ci sono stati problemi con lo scarico. La carica della batteria era sufficiente per caricare il tablet, anche la striscia LED era accesa e, a una tensione di soglia di 10 V, la striscia si spegneva: il controller spegneva il carico in modo da non scaricare la batteria al di sotto di una soglia predeterminata.
Ma con l'accusa, tutto non è andato proprio così. All'inizio andava tutto bene e la potenza massima secondo il wattmetro era di circa 50 W, il che è abbastanza buono. Ma verso la fine della carica, il nastro collegato come un carico ha iniziato a tremolare fortemente. Il motivo è chiaro anche senza un oscilloscopio: i due BMS non sono molto amichevoli l'uno con l'altro. Non appena la tensione su una delle celle raggiunge la soglia, il BMS scollega la batteria, a causa della quale vengono scollegati sia il carico che il controller, quindi il processo viene ripetuto. E dato che le tensioni di soglia sono già impostate nel controller, la seconda scheda di protezione non è essenzialmente necessaria.

Dovevo tornare al piano "B" - mettere solo la scheda di bilanciamento sulla batteria, lasciando che il controller controllasse la carica. La balance board 3S si presenta così:

Il vantaggio di questo bilanciatore è anche che è 2 volte più economico.

Il design si è rivelato ancora più semplice e bello: il bilanciatore ha preso il posto "legittimo" sul connettore di bilanciamento della batteria, la batteria è collegata al controller tramite il connettore di alimentazione. Tutto insieme sembra così:

Non c'erano più sorprese. Quando la tensione della batteria è salita a 12,5 V, la potenza consumata dai pannelli è scesa quasi a zero e la tensione è aumentata al massimo "a vuoto" (22 V), ad es. la carica non va più.

La tensione sulle 3 celle della batteria alla fine della carica era di 4,16 V, 4,16 V e 4,16 V, per un totale di 12,48 V, non ci sono lamentele sul controllo della carica, così come sul bilanciatore.

Tipi

Acceso spento

Questo tipo di dispositivo è considerato il più semplice ed economico. Il suo unico e principale compito è interrompere l'alimentazione della batteria quando viene raggiunta la tensione massima per evitare il surriscaldamento.

Tuttavia, questo tipo presenta un certo svantaggio, ovvero l'arresto troppo anticipato. Dopo aver raggiunto la corrente massima, è necessario mantenere il processo di ricarica per un paio d'ore e questo controller lo spegnerà immediatamente.

Di conseguenza, la carica della batteria sarà nella regione del 70% del massimo. Ciò influisce negativamente sulla batteria.

PWM

Questo tipo è un avanzato On / Off. L'aggiornamento è che ha un sistema di modulazione della larghezza di impulso (PWM) integrato. Questa funzione permetteva al controllore, al raggiungimento della tensione massima, di non interrompere l'alimentazione di corrente, ma di ridurne l'intensità.

Per questo motivo, è diventato possibile caricare il dispositivo quasi al cento per cento.

MRRT

Questo tipo è considerato il più avanzato al momento. L'essenza del suo lavoro si basa sul fatto che è in grado di determinare il valore esatto della tensione massima per una data batteria. Monitora continuamente la corrente e la tensione nel sistema.A causa della ricezione costante di questi parametri, il processore è in grado di mantenere i valori ottimali di corrente e tensione, il che consente di creare la massima potenza.

Se confrontiamo il controller MPPT e PWN, l'efficienza del primo è maggiore di circa il 20-35%.

Tre principi per costruire i regolatori di carica

Secondo il principio di funzionamento, esistono tre tipi di regolatori solari. Il primo e il tipo più semplice è un dispositivo On / Off. Il circuito di un tale dispositivo è un comparatore più semplice che accende o spegne il circuito di carica a seconda del valore di tensione ai terminali della batteria. Questo è il tipo di controller più semplice ed economico, ma il modo in cui genera carica è il più inaffidabile. Il fatto è che il controller spegne il circuito di carica quando viene raggiunto il limite di tensione ai terminali della batteria. Ma questo non carica completamente le lattine. Il massimo non è superiore al 90% dell'addebito rispetto al valore nominale. Una carenza di carica così costante riduce in modo significativo le prestazioni della batteria e la sua durata.

Caratteristica corrente-tensione del modulo solare

Il secondo tipo di controller - si tratta di dispositivi costruiti sul principio del PWM (modulazione di larghezza di impulso). Si tratta di dispositivi più complessi, in cui, oltre ai componenti circuitali discreti, sono già presenti elementi di microelettronica. I dispositivi basati su PWM (inglese - PWM) caricano le batterie in più fasi, scegliendo le modalità di ricarica ottimali. Questo campionamento viene eseguito automaticamente e dipende dalla profondità di scarica delle batterie. Il controller aumenta la tensione e contemporaneamente riduce l'amperaggio per garantire che la batteria sia completamente carica. Il grande svantaggio del controller PWM sono le perdite evidenti nella modalità di ricarica della batteria: si perde fino al 40%.

PWM - controller

Il terzo tipo è controller MPPT, cioè operando secondo il principio di trovare il punto di massima potenza del modulo solare. Durante il funzionamento, i dispositivi di questo tipo utilizzano la massima potenza disponibile per qualsiasi modalità di ricarica. Rispetto ad altri, i dispositivi di questo tipo forniscono circa il 25-30% di energia in più per caricare le batterie rispetto ad altri dispositivi.

MPPT - controller

La batteria viene caricata con una tensione inferiore rispetto ad altri tipi di controller, ma con una maggiore intensità di corrente. L'efficienza dei dispositivi MPPT raggiunge il 90% - 95%.

Opzioni di selezione

Ci sono solo due criteri di selezione:

1. Il primo e molto importante punto è la tensione in ingresso. Il massimo di questo indicatore dovrebbe essere superiore di circa il 20% della tensione a circuito aperto della batteria solare.
2. Il secondo criterio è la corrente nominale. Se viene selezionato il tipo PWN, la sua corrente nominale deve essere superiore alla corrente di cortocircuito della batteria di circa il 10%. Se viene scelto MPPT, la sua caratteristica principale è la potenza. Questo parametro deve essere maggiore della tensione dell'intero sistema moltiplicata per la corrente nominale del sistema. Per i calcoli, la tensione viene presa con batterie scariche.

Modi per collegare i controller

Considerando il tema dei collegamenti, va subito notato: per l'installazione di 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 dovrebbe emettere una tensione non superiore a questo valore.

Qualsiasi centrale solare funziona secondo la regola dell'equilibrio tra le tensioni di uscita e di ingresso del primo stadio. Il limite di tensione superiore del controller deve corrispondere al limite di tensione superiore del pannello

Prima di collegare il dispositivo, è necessario determinare il luogo della sua installazione fisica. Secondo le regole, il luogo di installazione deve essere selezionato in aree asciutte e ben ventilate. È esclusa la presenza di materiali infiammabili in prossimità del dispositivo.

La presenza di fonti di vibrazione, calore e umidità nelle immediate vicinanze del dispositivo è inaccettabile. Il luogo di installazione deve essere protetto dalle precipitazioni atmosferiche e dai raggi solari diretti.

Tecnica per il collegamento di modelli PWM

Quasi tutti i produttori di controller PWM richiedono una sequenza esatta di dispositivi di collegamento.

La tecnica di collegamento dei controller PWM con i dispositivi periferici non è particolarmente difficile. Ogni scheda è dotata di terminali etichettati. Qui devi semplicemente seguire la sequenza di azioni.

I dispositivi periferici devono essere collegati in piena conformità con le designazioni dei terminali di contatto:

1. Collegare i cavi della batteria ai terminali della batteria del dispositivo secondo la polarità indicata.
2. Accendere il fusibile di protezione direttamente nel punto di contatto del filo positivo.
3. Sui contatti del controller destinato al pannello solare, fissare i conduttori in uscita dai pannelli solari dei pannelli. Rispettare la polarità.
4. Collegare una lampada di prova della tensione appropriata (normalmente 12 / 24V) ai terminali di carico del dispositivo.

La sequenza specificata non deve essere violata. Ad esempio, è severamente vietato collegare i pannelli solari in primo luogo quando la batteria non è collegata. Con tali azioni, l'utente corre il rischio di "bruciare" il dispositivo. Questo materiale descrive in modo più dettagliato lo schema di assemblaggio delle celle solari con una batteria.

Inoltre, per i controller della serie PWM, è inaccettabile collegare un inverter di tensione ai terminali di carico del controller. L'inverter deve essere collegato direttamente ai terminali della batteria.

Procedura per il collegamento dei dispositivi MPPT

I requisiti generali per l'installazione fisica di questo tipo di apparato non differiscono dai sistemi precedenti. Ma la configurazione tecnologica è spesso leggermente diversa, poiché i controller MPPT sono spesso considerati dispositivi più potenti.

Per controllori progettati per livelli di potenza elevati, si consiglia di utilizzare cavi di grande sezione, dotati di terminazioni metalliche, in corrispondenza dei collegamenti del circuito di potenza.

Ad esempio, per i sistemi ad alta potenza, questi requisiti sono integrati dal fatto che i produttori consigliano di prendere un cavo per linee di collegamento di potenza progettato per una densità di corrente di almeno 4 A / mm2. Cioè, ad esempio, per un controller con una corrente di 60 A, è necessario un cavo per il collegamento a una batteria con una sezione trasversale di almeno 20 mm2.

I cavi di collegamento devono essere dotati di capicorda in rame, saldamente crimpati con uno speciale utensile. I terminali negativi del pannello solare e della batteria devono essere dotati di fusibili e adattatori per interruttori.

Questo approccio elimina le perdite di energia e garantisce il funzionamento sicuro dell'impianto.

Schema a blocchi per il collegamento di un potente controller MPPT: 1 - pannello solare; 2 - controllore MPPT; 3 - morsettiera; 4.5 - fusibili; 6 - interruttore di alimentazione del controller; 7.8 - bus di terra

Prima di collegare i pannelli solari al dispositivo, assicurarsi che la tensione ai terminali corrisponda o sia inferiore alla tensione che può essere applicata all'ingresso del controller.

Collegamento delle periferiche al dispositivo MTTP:

1. Posizionare il pannello e gli interruttori della batteria in posizione di spegnimento.
2. Rimuovere il pannello e i fusibili di protezione della batteria.
3. Collegare il cavo dai terminali della batteria ai terminali del controller per la batteria.
4. Collegare i cavi del pannello solare con i terminali del controller contrassegnati con il segno appropriato.
5. Collegare un cavo tra il terminale di terra e il bus di terra.
6. Installare il sensore di temperatura sul controller secondo le istruzioni.

Dopo questi passaggi, è necessario inserire il fusibile della batteria precedentemente rimosso in posizione e portare l'interruttore in posizione "on". Il segnale di rilevamento della batteria viene visualizzato sullo schermo del controller.

Quindi, dopo una breve pausa (1-2 minuti), sostituire il fusibile del pannello solare precedentemente rimosso e portare l'interruttore del pannello in posizione "on".

Lo schermo dello strumento mostrerà il valore di tensione del pannello solare. Questo momento testimonia il successo dell'avvio della centrale solare in funzione.

Come collegare i controller PWM

La condizione generale di collegamento, obbligatoria per tutti i regolatori, è la loro conformità alle celle solari utilizzate. Se il dispositivo deve funzionare con una tensione di ingresso di 100 volt, all'uscita del pannello non deve superare questo valore.

Prima di collegare l'apparecchiatura di controllo, è necessario selezionare la posizione di installazione. Il locale deve essere asciutto, con una buona ventilazione, da esso devono essere preventivamente rimossi tutti i materiali infiammabili, nonché eliminate le cause di umidità, calore eccessivo e vibrazioni. Fornisce protezione contro le radiazioni ultraviolette dirette e le influenze ambientali negative.

Quando si effettua il collegamento al circuito generale dei controller PWM, è necessario seguire rigorosamente la sequenza delle operazioni e tutti i dispositivi periferici sono collegati tramite i rispettivi terminali di contatto:

• I terminali della batteria sono collegati ai terminali del dispositivo rispetto alla polarità.
• Un fusibile di protezione è installato nel punto di contatto con il conduttore positivo.
• Successivamente, i pannelli solari sono collegati allo stesso modo, osservando la polarità dei fili e dei terminali.
• La correttezza dei collegamenti è verificata da una lampada di prova da 12 o 24 V collegata ai terminali di carico.

Controller fatto in casa: caratteristiche, accessori

Il dispositivo è progettato per funzionare con un solo pannello solare, che genera una corrente con una forza non superiore a 4 A. La capacità della batteria, che viene caricata dal controller, è di 3.000 A * h.

Per produrre il controller, è necessario preparare i seguenti elementi:

• 2 microcircuiti: LM385-2.5 e TLC271 (è un amplificatore operazionale);
• 3 condensatori: C1 e C2 sono a bassa potenza, hanno 100n; C3 ha una capacità di 1000u, nominale per 16 V;
• 1 led di segnalazione (D1);
• 1 diodo Schottky;
• 1 diodo SB540. Invece, puoi usare qualsiasi diodo, l'importante è che possa sopportare la corrente massima della batteria solare;
• 3 transistor: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 resistori (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 e R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Possono essere tutti del 5%. Se vuoi una maggiore precisione, puoi prendere resistori all'1%.

Il controller fatto in casa più semplice

Quando si crea un controller da soli, è necessario osservare determinate condizioni. Innanzitutto, la tensione di ingresso massima deve essere uguale alla tensione della batteria a vuoto. In secondo luogo, il rapporto deve essere mantenuto: 1.2P

Schema del controller più semplice

Questo dispositivo è progettato per funzionare come parte di una centrale solare a bassa potenza. Il principio di funzionamento del controller è estremamente semplice. Quando la tensione ai terminali della batteria raggiunge il valore specificato, la carica si interrompe. In futuro, viene prodotta solo la cosiddetta carica di caduta.

Controller montato su PCB

Quando la tensione scende al di sotto del livello impostato, viene ripristinata l'alimentazione alle batterie. Se, durante il funzionamento su un carico in assenza di carica, la tensione della batteria è inferiore a 11 volt, il controller scollegherà il carico. Questo elimina lo scaricamento delle batterie durante l'assenza di sole.

Come posso sostituire alcuni componenti

Ognuno di questi elementi può essere sostituito. Quando si installano altri circuiti, è necessario pensare a cambiare la capacità del condensatore C2 e selezionare la polarizzazione del transistor Q3.

Invece di un transistor MOSFET, puoi installarne un altro. L'elemento deve avere una bassa resistenza a canale aperto. È meglio non sostituire il diodo Schottky. È possibile installare un normale diodo, ma deve essere posizionato correttamente.

I resistori R8, R10 sono 92 kOhm. Questo valore non è standard. Per questo motivo, tali resistenze sono difficili da trovare. La loro sostituzione a tutti gli effetti può essere due resistori con 82 e 10 kOhm.Devono essere inclusi in sequenza.

Se il controller non verrà utilizzato in un ambiente aggressivo, è possibile installare un trimmer. Permette di controllare la tensione. Non funzionerà per molto tempo in un ambiente aggressivo.

Se è necessario utilizzare un controller per pannelli più resistenti, è necessario sostituire il transistor MOSFET e il diodo con analoghi più potenti. Non è necessario modificare tutti gli altri componenti. Non ha senso installare un dissipatore per regolare 4 A. Installando il MOSFET su un dissipatore adatto, il dispositivo sarà in grado di funzionare con un pannello più efficiente.

Principio di funzionamento

In assenza di corrente dalla batteria solare, il controller è in modalità sleep. Non usa la lana della batteria. Dopo aver colpito i raggi del sole sul pannello, la corrente elettrica inizia a fluire al controller. Dovrebbe accendersi. Tuttavia, il LED indicatore insieme a 2 transistor deboli si accende solo quando la tensione raggiunge 10 V.

Dopo aver raggiunto questa tensione, la corrente fluirà attraverso il diodo Schottky fino alla batteria. Se la tensione sale a 14 V, l'amplificatore U1 inizierà a funzionare, il che accenderà il MOSFET. Di conseguenza, il LED si spegnerà e due transistor a bassa potenza verranno chiusi. La batteria non si carica. A questo punto, C2 verrà scaricato. In media, questo richiede 3 secondi. Dopo la scarica del condensatore C2, l'isteresi di U1 sarà superata, il MOSFET si chiuderà, la batteria inizierà a caricarsi. La carica continuerà fino a quando la tensione non sale al livello di commutazione.

La ricarica avviene periodicamente. Inoltre, la sua durata dipende da quale sia la corrente di carica della batteria e dalla potenza dei dispositivi ad essa collegati. La carica continua fino a quando la tensione non raggiunge i 14 V.

Il circuito si accende in brevissimo tempo. La sua inclusione è influenzata dal tempo di ricarica C2 con una corrente che limita il transistor Q3. La corrente non può essere superiore a 40 mA.