Cum să alegi un regulator de încărcare solară. Regulatoare solare

Una dintre cele mai importante componente ale unei centrale solare de acasă este controlerul de încărcare a bateriei. Este acest dispozitiv care monitorizează procesul de încărcare/descărcare a bateriilor, menținându-și modul optim de funcționare. Există multe scheme de controler pentru panouri solare - de la cele mai simple, uneori realizate în mod casnic, până la cele foarte complexe, folosind microprocesoare. Mai mult, regulatoarele de încărcare de casă pentru bateriile solare funcționează adesea mai bine decât dispozitivele industriale similare de același tip.

Pentru ce sunt regulatoarele de încărcare a bateriei?

Daca bateria este conectata direct la bornele panourilor solare, aceasta va fi incarcata continuu. În cele din urmă, o baterie care este deja complet încărcată va continua să primească curent, determinând creșterea tensiunii cu câțiva volți. Ca urmare, bateria este reîncărcată, temperatura electrolitului crește, iar această temperatură atinge astfel de valori încât electrolitul fierbe și are loc o eliberare bruscă de vapori din cutiile bateriei. Ca rezultat, se poate produce evaporarea completă a electrolitului și uscarea cutiilor. Desigur, acest lucru nu adaugă „sănătate” bateriei și îi reduce drastic durata de viață.

Controler într-un sistem de încărcare a bateriei solare

Deci, pentru a preveni astfel de fenomene, pentru a optimiza procesele de încărcare/descărcare, sunt necesare controlere.

Trei principii pentru proiectarea regulatoarelor de încărcare

Pe baza principiului de funcționare, există trei tipuri de controlere solare.
Primul tip, cel mai simplu, este un dispozitiv realizat pe principiul „Pornit/Oprit”. Circuitul unui astfel de dispozitiv este un comparator simplu care pornește sau oprește circuitul de încărcare în funcție de valoarea tensiunii la bornele bateriei. Acesta este cel mai simplu și mai ieftin tip de controler, dar modul în care produce încărcarea este și cel mai nesigur. Faptul este că controlerul oprește circuitul de încărcare atunci când este atinsă limita de tensiune la bornele bateriei. Dar, în același timp, conservele nu sunt încărcate complet. Tariful maxim atins nu depășește 90% din valoarea nominală. Această lipsă constantă de încărcare reduce semnificativ performanța bateriei și durata de viață a acesteia.

Caracteristica curent-tensiune a modulului solar

Al doilea tip de controlere- Acestea sunt dispozitive construite pe principiul PWM (modularea lățimii pulsului). Acestea sunt dispozitive mai complexe, în care, pe lângă componentele circuitelor discrete, există și elemente microelectronice. Dispozitivele bazate pe PWM (engleză - PWM) încarcă bateriile în etape, alegând moduri optime de încărcare. Această selecție se face automat și depinde de cât de adânc sunt descărcate bateriile. Controlerul crește tensiunea în timp ce scade curentul, asigurând astfel că bateria este complet încărcată. Marele dezavantaj al controlerului PWM este pierderile vizibile în modul de încărcare a bateriei - până la 40%.

Al treilea tip este controlerele MPPT, adică lucrând pe principiul găsirii punctului de putere maximă a modulului solar. În timpul funcționării, dispozitivele de acest tip folosesc puterea maximă disponibilă pentru orice mod de încărcare. În comparație cu altele, dispozitivele de acest tip oferă aproximativ 25% - 30% mai multă energie pentru încărcarea bateriilor decât alte dispozitive.

Bateria este încărcată cu o tensiune mai mică decât alte tipuri de controlere, dar cu un curent mai mare. Eficiența dispozitivelor MPPT ajunge la 90% - 95%.

Cel mai simplu controler de casă

Când realizați singur orice controler, este necesar să respectați anumite condiții. În primul rând, tensiunea maximă de intrare trebuie să fie egală cu tensiunea bateriei fără sarcină. În al doilea rând, trebuie menținut raportul: 1,2P

Acest dispozitiv este proiectat să funcționeze ca parte a unei centrale solare de putere redusă. Principiul de funcționare al controlerului este extrem de simplu. Când tensiunea la bornele bateriei atinge valoarea specificată, încărcarea se oprește. Ulterior, este produsă doar așa-numita sarcină de picătură.

Controler montat pe PCB

Dacă tensiunea scade sub nivelul setat, alimentarea cu energie a bateriilor este reluată. Dacă, atunci când se operează o sarcină în absența unei încărcări, tensiunea bateriei este sub 11 volți, controlerul va opri sarcina. Acest lucru previne descărcarea bateriilor atunci când nu există soare.

Controler analogic pentru sisteme cu heliu de putere redusă

Dispozitivele analogice sunt utilizate în principal în sistemele cu heliu care au putere redusă. În sistemele puternice, este recomandabil să folosiți dispozitive seriale digitale de tip MPPT. Aceste controlere întrerup curentul de încărcare atunci când bateria este complet încărcată. Circuitul de controler analogic propus utilizează o conexiune paralelă. Cu această conexiune, modulul solar este întotdeauna conectat la baterie printr-o diodă specială. Când tensiunea bateriei atinge o valoare predeterminată, regulatorul, în paralel cu modulul solar, pornește un circuit de rezistență de sarcină, care absoarbe excesul de energie din modul.

Acest dispozitiv a fost proiectat și asamblat pentru un sistem specific format dintr-un panou solar cu 36 de celule, cu o tensiune de ieșire în circuit deschis de 18 volți și un curent de scurtcircuit de până la un amper. Capacitatea bateriei este de până la 50 amperi-oră, la o tensiune nominală de 12 volți. Înainte de a include dispozitivul asamblat în configurația de lucru a sistemului, este necesar să îl configurați. Pentru o configurare rapidă, trebuie să luați o baterie preîncărcată. Bateria solară, respectând polaritatea, trebuie conectată la bornele fotovoltaice conform diagramei, iar bateria – la bornele TVA. La bornele bateriei trebuie conectat și un voltmetru digital.

Acum, pentru a profita la maximum de panoul solar, trebuie să-l orientați spre soare. După aceasta, rotiți încet șurubul unui rezistor variabil cu douăzeci de ture cu o valoare nominală de 100 kOhm. Șurubul este rotit până când LED-ul începe să clipească. După începerea intermitentului, șurubul trebuie să continue să fie rotit încet până când voltmetrul indică tensiunea dorită la bornele bateriei. Aceasta completează configurarea dispozitivului.

În timpul funcționării sistemului, când tensiunea la bornele bateriei atinge o valoare limită, LED-ul începe să emită impulsuri luminoase scurte cu intervale lungi. Pe măsură ce bateria continuă să se încarce, durata impulsurilor luminoase crește, iar intervalul dintre ele, dimpotrivă, scade.

Desigur, dacă aveți anumite cunoștințe și abilități, puteți asambla un dispozitiv mai complex, de exemplu, un MPPT, dar dacă vine vorba de cumpărarea de echipamente scumpe pentru o centrală electrică de acasă, atunci probabil că are sens să cumpărați un dispozitiv industrial, care este acoperit și de garanția producătorului. Și nu expuneți bateriile la riscul de deteriorare.

Controlerul este un dispozitiv electronic responsabil cu monitorizarea și reglarea încărcării bateriei. Diferite modele diferă în ceea ce privește designul și modul de funcționare.

Tipuri de controlere

Controler pornit/oprit

Cel mai ieftin aparat. O caracteristică distinctivă a acestui tip de dispozitiv este că atunci când ajunge Dupa atingerea unei anumite tensiuni maxime, dispozitivul deconecteaza panoul solar de la baterii si incarcarea se opreste. Acest tip de controler este rar folosit, deoarece atunci când sunt folosite, bateriile nu sunt încărcate complet, ceea ce are un efect negativ asupra stării lor și, pe termen lung, duce la o defecțiune completă. Singurul avantaj al acestui tip este costul redus.

PWM (PWM) – controler

Funcționarea acestui tip de dispozitiv electronic se bazează pe modularea lățimii impulsului. În timpul funcționării, un controler de acest tip, după ce a încetat încărcarea bateriei, nu oprește panourile solare, ceea ce permite încărcarea completă a bateriei. De regulă, astfel de dispozitive sunt utilizate în instalații de putere redusă, până la 2,0 kW.

MPRT – controler

Acestea sunt cele mai scumpe dispozitive. Funcționarea dispozitivelor de acest tip se bazează pe controlul vârfurilor care ating nivelul maxim de energie. Acest tip de controler este mai eficient în utilizare și reduce perioada de amortizare a centralelor solare.

Ce parametri ai controlerului trebuie luați în considerare

Pentru a determina criteriile de alegere a unui controler, este necesar să se formuleze funcțiile pe care le îndeplinește, acestea includ următoarele:

• Asigurarea că bateria este încărcată;
• Oprirea bateriei când este complet încărcată în modul automat;
• Oprire încărcare la încărcare minimă în modul automat;
• Conectarea sarcinilor atunci când încărcarea este restabilită;
• Conectarea fotocelulelor la încărcarea bateriei în modul automat.

După ce ne-am hotărât asupra funcțiilor pentru care este responsabil controlerul, putem formula parametrii care trebuie luați în considerare la alegerea unui dispozitiv.

Există doi parametri principali:

Modelele moderne de controler sunt echipate cu o varietate de mecanisme de protecție și capacitatea de a funcționa în diferite moduri. Prezența unor astfel de elemente în proiectarea unui anumit dispozitiv nu afectează parametrii principali atunci când îl alegeți, dar stimulează în plus achiziționarea unui anumit model.

Astfel de elemente de protecție includ:

• Protectie inversa polaritatii;
• Protecție de intrare împotriva scurtcircuitelor;
• Protecție în timpul sarcinilor de scurtcircuit;
• Protecție la supraîncălzire;
• Protecție la intrare împotriva sarcinilor de înaltă tensiune;
• Protecție împotriva loviturilor de trăsnet;
• Scheme de prevenire a descărcării pe timp de noapte a bateriilor;
• Siguranțe electronice.

Cum să alegi un controler pentru încărcarea panourilor solare

Pentru a selecta controlerul necesar, trebuie să decideți ce panouri solare sunt instalate,
sau planificat a fi instalat. Apoi, trebuie să calculați puterea acestora, să determinați pentru ce tensiune de funcționare sunt proiectate și să clarificați alți parametri ai sistemului care se formează.

Apoi studiază parametrii necesari controlerului și îi leagă de caracteristicile sistemului în care va funcționa dispozitivul. Când valorile tehnice sunt determinate și îndeplinesc cerințele pentru acestea, este necesar să selectați țara și compania producătorului dispozitivului și să decideți din ce interval de preț ar trebui selectat controlerul. Decideți locul de cumpărare și cumpărați dispozitivul selectat.

Cum să faci un controler cu propriile mâini

Dacă aveți cunoștințe în domeniul electronicii și capacitatea de a folosi un fier de lipit, puteți realiza singur un controler de încărcare din materiale vechi. Desigur, acesta va fi cel mai simplu tip de controler, așa-numitul tip de controler „On/Off”.

În circuitul de mai jos, semnalul primit de la panourile solare este generat folosind componente electronice. Tranzistoarele instalate în circuit controlează funcționarea acestuia din urmă, rezistențele reglează parametrii pentru comutarea modurilor de funcționare, iar microcircuitele acționează ca un amplificator operațional și un controler de parametri.

Deși reiese clar din diagrama de mai sus că nu este dificil să se realizeze un astfel de element de sistem, în plus, schema poate fi întotdeauna completată și modificată, dar, în ciuda simplității sale evidente, nu este recomandat să utilizați controlere realizate cu mijloace improvizate. pentru a evita consecințele nefavorabile, cum ar fi producția de baterii de construcție.

Este posibil să faci fără un controler pentru o baterie solară?

Uneori, atunci când se dezvoltă independent o centrală solară, apare întrebarea: este posibil să faci fără un controler? Pentru a răspunde la întrebarea pusă, este necesar să ne amintim rolul acestui dispozitiv în sistemul de transformare a energiei solare în energie electrică. Pe scurt, controlerul controlează procesul de încărcare a bateriilor.

În absența acestui element al circuitului de control, electrolitul din baterie poate fierbe, ceea ce, la rândul său, va duce la deteriorarea bateriei, al cărei cost depășește semnificativ costul controlerului. De aici concluzionăm că operarea unei centrale solare în modul automat fără controler este inacceptabilă.

Singurul caz în care este posibilă excluderea controlerului din circuitul de control este utilizarea pe termen scurt a panourilor solare. În acest caz, în circuitul de încărcare a bateriei este instalat un voltmetru și în momentele în care încărcarea atinge valorile de vârf, bateriile sunt oprite manual. După ce au trecut sarcinile de vârf, circuitul de încărcare, din nou în modul manual, este pus în funcțiune.

În prezent, un număr mare de companii interne și străine sunt angajate în fabricarea diferitelor dispozitive electronice. Costul controlerelor de diferite tipuri variază de la 5,0 la 10,0 mii de ruble, deci nu este nevoie să fabricați singur un astfel de dispozitiv electronic complex sau să-l excludeți complet din circuitul de control al centralei solare.

După ce ați economisit puțin, puteți pierde mai mult dacă bateria se defectează, în plus, lucrul în modul automat, care este realizat de un dispozitiv realizat de profesioniști, vă permite să economisiți timpul proprietarului, iar în lumea modernă, când totul curge și se întâmplă rapid, acesta este un factor important. Cu toate acestea, fiecare face o alegere individuală pentru sine, din fericire este o alegere, există întotdeauna.

În prezent, sistemele care nu necesită o conexiune la sursa de alimentare devin din ce în ce mai populare. Sistemul include: un generator de energie, un controler (PWM, MPPT, de exemplu, Arduino), un releu, un invertor (transforma curentul) si fire. Mai jos sunt diferite opțiuni pentru obținerea energiei folosind surse naturale și convertirea energiei acestora.

Controler de încărcare solară cu afișaj digital Morningstar

Sisteme autonome de alimentare cu energie

Generatoare eoliene

Sunt căutați în zonele cu vânt puternic, altfel profitabilitatea lor scade considerabil. Aceste sisteme sunt ușor de operat și întreținut.

Principiul de funcționare al generatoarelor eoliene este de a converti energia cinetică a vântului în energie mecanică a palelor conectate la rotor, iar apoi în energie electrică.

• Sistemul este complet autonom; nu este nevoie de combustibil.

• Design simplu care nu necesită întreținere costisitoare. Reparația se reduce la o inspecție preventivă.
• Pentru o funcționare neîntreruptă, nu este necesară oprirea sistemului. În absența vântului, energia vine la consumatori din baterii.
• Funcționarea silențioasă a sistemului este realizată prin materiale avansate și design de generatoare eoliene.

Pentru a obține performanțe optime, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

• Vânt constant. Înainte de instalare, este necesar să vă asigurați că nu există păduri și parcuri în apropiere, precum și indicatori ai vitezei și puterii fluxurilor vântului.

Panouri solare (baterii)

În comparație cu generatoarele eoliene, panourile solare au un proces de fabricație mai complex și, prin urmare, costul lor va fi mai mare. Dar astfel de sisteme sunt mai avansate din punct de vedere tehnologic pentru o serie de avantaje:

• La fel ca generatoarele eoliene, panourile solare nu necesită combustibil și funcționează silențios și fără întrerupere.

• Mai durabil. Timpul de funcționare depășește generatoarele eoliene cu 10 ani.
• Energie cinetică mai accesibilă. Lumina soarelui este mai constantă decât rafalele de vânt.
• Zona de instalare. Energia solară este mult mai accesibilă decât vântul.
• Reglarea puterii. Generatoarele eoliene au o putere fixă, dar panourile solare au capacitatea de a seta puterea necesară în funcție de nevoi.

Singurul dezavantaj al panourilor solare este durata zilei, în funcție de fusul orar. De exemplu, în regiunea Murmansk în decembrie-ianuarie, panourile solare vor fi inutilizabile din cauza apariției nopții polare și a lipsei de lumină solară.

Panouri solare instalate pe acoperișul unei clădiri rezidențiale

Sisteme hibride

Prin combinarea generatoarelor eoliene și a panourilor solare, vom obține un sistem în care deficiențele de generare a energiei vor fi compensate. Sursa principală este generatorul eolian, necesită mai puține costuri de instalare și este mai ușor de întreținut. Panourile solare fotovoltaice sunt folosite ca sursa suplimentara de energie. În caz de calm, aceștia vor prelua funcția de generare a energiei electrice.

Controlorii

Una dintre cele mai importante componente sunt regulatoarele de încărcare. Acestea servesc la monitorizarea și reglarea încărcării panourilor bateriei.

Este un fapt cunoscut că descărcarea completă, precum și supraîncărcarea, afectează funcționarea ulterioară a bateriilor. Panourile bateriei cu plumb-acid sunt deosebit de sensibile. Regulatorul este folosit pentru a proteja bateriile de aceste sarcini. Când bateria (bateria reîncărcabilă) este încărcată complet folosind controlerele, nivelul curentului va fi redus când încărcarea scade la valori critice, alimentarea cu energie va fi oprită.

Tipuri de controlere

Există mai multe tipuri de regulatoare: On/Off, PWM și MPPT.

Înainte de a selecta un dispozitiv, trebuie să răspundeți la două întrebări de bază:

• Care este tensiunea de intrare?

Regulator de încărcare automat cu regulator MPPT pentru panouri solare

Ca și în cazul majorității dispozitivelor, este necesară o marjă de siguranță. Tensiunea maximă a controlerului ar trebui să fie cu 20 la sută mai mare decât tensiunea totală. Pentru a determina rezerva de curent nominală, trebuie să adăugați 10-20 la sută la curentul de scurtcircuit al panourilor solare, această valoare depinde și de tipul de regulator. Aceste date pot fi găsite în fișele tehnice ale controlerelor. De exemplu, pentru controlerul panoului solar SOL4UCN2 (PWM), tensiunea de ieșire ia valori de 3 volți, 6 volți, 12 volți. De asemenea, este posibil să selectați controlere cu o tensiune de ieșire de 36 sau 48 volți. În plus, este necesar să se furnizeze un invertor pentru a converti curentul.

Controlere pornite/oprite

În linia de controlere, acestea sunt cele mai simple și, în consecință, ieftine. Când încărcarea bateriei atinge limita, controlerul întrerupe legătura dintre panoul solar și baterie printr-un releu. În realitate, bateria nu este încărcată complet, ceea ce afectează performanța ulterioară a bateriei. Prin urmare, în ciuda costului scăzut, este mai bine să nu utilizați acest tip de regulator.

Controler pornit/oprit pentru panouri solare

Controlere PWM (PWM).

Acest tip de controler folosește tehnologia de modulare a lățimii impulsului. Avantajul este că încărcarea bateriei este oprită fără a deconecta modulele solare, ceea ce vă permite să continuați încărcarea bateriei la nivelul maxim. Domeniul de aplicare recomandat este sistemele de putere redusă (până la 48 volți).

MPRT – controlere

Controlerul de urmărire a punctului de putere maximă a apărut în anii 80. Acest tip de controler este considerat pe drept cel mai eficient. Monitorizează vârful maxim de energie și scade tensiunea, dar crește curentul fără a schimba puterea. Datorită eficienței ridicate a controlerelor MRPT, acestea reduc perioada de amortizare a stațiilor solare. Tensiunile de ieșire variază de la 12 la 48 de volți.

Controlere de casă

Desigur, puteți face singur un controler. Servește ca prototip. În circuitul său, un releu este utilizat pentru a comuta semnalul primit de la generatoarele eoliene sau panourile solare. Releul este controlat de un circuit de prag și un comutator cu tranzistor cu efect de câmp. Rezistoarele de reglare reglează pragurile de comutare a modului.

Schemă pentru crearea unui controler cu propriile mâini

Acest circuit folosește 8 rezistențe ca sarcină pentru a utiliza energia. Această diagramă este inițială, o puteți simplifica singur sau puteți recurge la ajutorul unor surse de încredere. În ciuda simplității evidente a designului, nu este recomandat să folosiți controlere DIY pentru a evita consecințele negative, cum ar fi deteriorarea bateriei, de exemplu (la tensiuni de 36-48 volți).

Un controler hibrid este un controler care utilizează energia eoliană și solară. Avantajul său este capacitatea de a utiliza două surse de energie (generator eolian sau baterie solară) împreună sau alternativ. Indispensabil pentru producția autonomă.

Funcții suplimentare ale bateriei

Progresul nu stă pe loc și datorită acestuia este posibil să selectați un controler cu caracteristicile necesare pentru fiecare consumator în mod individual. Modelul de controler poate include un afișaj cu informații despre baterie, releu, panouri solare, cantitatea de încărcare, tensiune (volți), curent. De asemenea, poate exista un sistem de avertizare când descărcarea se apropie și un cronometru pentru a activa modul de noapte. Există controlere care pot fi conectate la un computer.

Controler cu capacitatea de a se conecta la un computer I-Panda SMART 2

Platforma de controler

Una dintre cele mai bune opțiuni este platforma Arduino. Sunt destul de multe avantaje. Principalul avantaj este accesibilitatea, deoarece shell-ul software-ului este gratuit. Plăcile de circuite imprimate sunt disponibile gratuit. Datorită arhitecturii deschise a sistemului, nu vor fi probleme cu adăugarea la linie. Aceste controlere suportă motoare cu tensiuni de până la 12 volți, puteți conecta un releu. Arduino produce și alt hardware și software. De exemplu, microcontrolere care necesită 5 volți sau 3,3 volți pentru a le alimenta. În plus, programatorii au acces la capabilități speciale ale portului (PWM, ADC).

Multe îmbunătățiri pot fi făcute singur. Dar în 2008, compania s-a împărțit în două părți, care au lăsat același nume, dar site-uri diferite (arduino.cc și arduino.org). Atunci când alegeți produse, trebuie să acordați atenție acestui lucru, deoarece, în ciuda trecutului comun, acum produsele Arduino sunt diferite.

Un dispozitiv care ajută semnalul să facă o tură de 1800, transformând curentul continuu în curent alternativ. În acest caz, frecvența și/sau tensiunea se modifică. Există un număr destul de mare de circuite invertoare, cele mai comune sunt trei tipuri.

Circuit invertor punte fără transformator

Primul tip este invertoarele în punte fără transformator, utilizate pentru instalații cu tensiuni înalte (de la 220 la 360 volți). Al doilea tip include invertoare cu borna zero a transformatorului, acestea sunt utilizate în sisteme cu tensiune joasă (12-24 volți). Iar al treilea tip este invertoarele punte cu transformator. Sunt utilizate pentru game largi de tensiune de putere (48 volți).

Țările producătoare

Există multe regulatoare de încărcare pe piață cu diverse modificări, care diferă atât ca preț, cât și ca calitate. Printre controlerele fabricate în Rusia, cele mai bune opțiuni sunt următorii producători: Emicon, Avtomatika-s, Aries. Aceste companii sunt pe piața controlerelor de mulți ani și s-au dovedit bine. Printre controlerele de fabricație străină, liderii sunt considerați a fi Allen-Bradley, MicroLogix (o subsidiară a lui Allen Bradley) și SLC 500. Principalul criteriu de alegere a acestor producători este un domeniu larg de aplicare, adică pot fi utilizate controlere de la aceste companii. în zone diferite și în scopuri diferite.

Controlere fabricate în străinătate MicroLogix

Calculul sistemului

Apoi se evaluează performanța aproximativă. Pentru a face acest lucru, trebuie să calculați activitatea solară minimă și maximă pentru ciclul anual. Aceste valori vor depinde și de locația geografică.

Bateriile reîncărcabile sunt selectate în funcție de capacitatea de funcționare și curent, în funcție de nevoile consumatorului. Conectarea bateriilor este posibilă atât în ​​serie, cât și în paralel. Pentru o mai mare fiabilitate, se recomanda ca bateriile sa fie de aceeasi capacitate, ideal produse intr-un singur lot. Bateriile plumb-acid sunt folosite în principal, dar recent, datorită prețurilor mai mici, bateriile litiu-ion devin competitive. Diferența lor constă în capacitatea lor specifică mai mare, dar bateriile litiu-ion necesită un încărcător special, multe regulatoare pur și simplu nu li se potrivesc.

Regulator de încărcare solar MPPT Tracer 1215RN

Când se utilizează controlere MPPT, este necesar să se ia în considerare curentul maxim de ieșire al controlerului, nu sursa primară. Controlerele PWM nu au această caracteristică.

Un alt aspect care necesită atenție este alegerea releelor ​​și a firelor. Lungimea lor ar trebui să fie minimă pentru a evita pierderile suplimentare. Desigur, firele trebuie selectate în funcție de necesități, deoarece caracteristicile lor depind de secțiunea transversală a firului și de materialul din care sunt realizate. Firele trebuie să reziste la tensiunea specificată de 12 până la 48 volți. De asemenea, nu neglijați materialul izolator, acesta afectând direct conductivitatea termică a firelor.

Indiferent de tipul de regulator (PWM, MPRT sau self-made), este necesar să se țină cont de parametrii întregului sistem pentru o funcționare mai productivă (inclusiv tensiunea de la 12 la 48 volți). Acum alegerea modelelor de pe piață este nelimitată, dar nu ar trebui să-l luați pe primul pe care îl întâlniți, trebuie să vă familiarizați cu atenție cu caracteristicile, deoarece durabilitatea și fiabilitatea componentelor rămase depind de aceasta.

Principiul de funcționare al regulatorului de încărcare solară

Prin selectarea corectă a părților componente ale sistemului, a unghiurilor de rotație ale panourilor solare și a locației lor geografice, puteți crea un sistem economic de generare a energiei fără surse suplimentare de energie. Mai mult, puteți face multe cu propriile mâini, cumpărând doar părțile principale (de exemplu, platforma Arduino), fără a necesita cheltuieli suplimentare.

Generator eolian DIY și controler pentru baterie solară

Generator eolian și controler pentru baterii solare de bricolaj În prezent, sistemele care nu necesită conexiune la rețeaua de alimentare devin din ce în ce mai populare. ÎN

Energie ieftină: baterie solară DIY

Energia solară câștigă rapid popularitate în societate. Procentul de interes pentru panourile solare crește rapid datorită proprietarilor de case de țară, cabane și vile. Proprietarii de ferme dacha, pentru care este necesară și energia solară ieftină, nu stau deoparte.

Opțiunea panoului solar promite o reducere semnificativă a costurilor de întreținere a oricărei proprietăți. Facturile pentru plata pentru consumul de energie electrică sunt în mod tradițional incluse în Cartea Recordurilor Guinness. Și aici - curentul electric este practic liber.

Definiţia solar cell

Din punct de vedere structural, o baterie solară este un circuit care convertește un tip de energie în altul. În special, energia luminoasă este transformată în energie electrică. Mai mult, rezultatul transformării este un curent electric de magnitudine constantă.

Elementele active ale designului panoului solar sunt semiconductori care au proprietățile sintezei fotochimice. De exemplu, siliciul (Si), a cărui utilizare a marcat primele cercetări în domeniul generării de electricitate solară.

Cel mai simplu set de panou solar și baterie de mașină alcătuiește deja designul unui sistem energetic real de acasă

Momentan, siliciul nu mai este considerat un element chimic nealternativ, pe baza căruia are sens să construiești panouri solare din panouri, inclusiv cu propriile mâini.

Alți reprezentanți ai tabelului periodic par acum mai promițători și mai eficienți (cifrele privind randamentul energetic între paranteze):

1. Arseniură de galiu GaAs (cristalin 25.1).
2. Fosfit de indiu InP (21,9).
3. Fosfat de indiu cu galiu + arseniură de galiu + germaniu GaInP + GaAs + Ge (32).

Un panou solar ar trebui privit prin ochii unei persoane obișnuite ca o plăcuță de semiconductor (siliciu, etc.), fiecare parte fiind un electrod pozitiv și negativ.

Sub influența luminii solare, ca urmare a fotosintezei chimice, la electrozii panoului se formează potențiale electrice. S-ar părea că totul este simplu. Tot ce rămâne este să conectați firele la sarcină și să folosiți electricitatea. Dar în realitate totul este oarecum diferit.

Eficiența panourilor solare

Atingerea unui grad ridicat de eficiență prin utilizarea unei baterii solare este extrem de problematică. Mai mult, atunci când bateria solară este realizată manual, și se încearcă obținerea de energie pentru nevoile casnice ale unei întregi case sau nevoile economice ale unei cabane de vară.

O astfel de instalație de uz casnic industrial generează 150 de wați de putere la o tensiune de rețea de 12 volți. Adevărat, puterea declarată este garantată cu un cer solar complet deschis

Pentru a obține o eficiență maximă de la un generator de energie solară, impedanța de sarcină trebuie determinată în mod continuu și adaptată cu precizie.

Nu există nicio modalitate de a face acest lucru fără utilizarea dispozitivelor electronice avansate din punct de vedere tehnologic - controlere de control. Dar realizarea unui astfel de controler cu propriile mâini este o sarcină dificilă.

Celulele fotovoltaice, pe baza cărora este construită structura panourilor solare, se caracterizează prin instabilitatea temperaturii. Practica de aplicare indică o scădere semnificativă a performanței fotocelulelor ca urmare a creșterii temperaturii suprafeței acestora.

Acest lucru creează o altă sarcină, nu mai puțin dificilă. Soluția sa necesită utilizarea luminii solare, lipsită de căldură. A face ceva similar în condiții improvizate pare o idee zadarnică.

Și mai multe dezavantaje ale energiei alternative:

• necesitatea unor zone semnificative pentru amplasarea panourilor bateriei;
• inactivitatea instalației în întuneric;
• prezența substanțelor toxice în componentele bateriei (plumb, galiu, arsenic etc.);
• costuri de operare semnificative.

Cu toate acestea, producția profesională de generatoare de energie solară crește constant. Există deja cel puțin cinci companii pregătite să ofere structuri moderne pentru instalare, inclusiv cele destinate imobilelor rezidențiale:

Energie solară DIY acasă

Producția independentă a unei baterii pe bază de panouri solare, potrivită pentru nevoile gospodăriilor private, pare a fi un demers realist doar în cadrul unor proiecte modeste.

De exemplu, realizarea unei baterii solare cu propriile mâini pentru a reîncărca o baterie mică, a cărei energie este folosită pentru a alimenta două sau trei lanterne cu putere redusă (6 - 12 volți).

Conform unor astfel de proiecte, se realizează instalații care produc o tensiune de cel mult 20 de volți la un curent de cel mult 1 A. Să luăm în considerare una dintre opțiunile posibile pentru crearea unei baterii solare cu caracteristici de performanță similare.

Pentru implementarea proiectului veți avea nevoie de:

1. Plachete din fotocelule de siliciu.
2. Fier de lipit electric.
3. Tablou de lipit.
4. Etanol.
5. Rosin de pin pentru lipit.
6. Instrument de electrician.
7. Componente și module electronice auxiliare.

Piese pregătite pentru asamblarea unui panou solar acasă (țară). Fiecare dintre elemente este o sursă individuală de energie. Ei trebuie să fie uniți

Cea mai ușoară modalitate de a achiziționa napolitane cu fotocelule (siliciu) este gata făcută, de exemplu, pe Aliexpress. Acolo, modele destul de potrivite de diferite dimensiuni sunt vândute la un preț accesibil.

Un electrician care este familiarizat cu electronica are de obicei un instrument implicit. Echipamentul auxiliar va necesita un regulator de încărcare a bateriei și un invertor.

Asamblarea unei baterii solare: instrucțiuni pas cu pas

Asamblarea pas cu pas a unui generator de panouri solare arată cam așa:

1. Lipirea plăcilor individuale cu fotocelule într-o singură baterie solară.
2. Verificarea funcționării bateriei asamblate cu un dispozitiv de măsurare.
3. Pozarea panourilor în interiorul structurii de protecție.
4. Conectarea bateriei asamblate prin controlerul de încărcare la baterie.
5. Transformarea energiei bateriei în tensiunea necesară.

Lipirea panourilor individuale într-o singură baterie este o muncă minuțioasă care necesită abilități și atenție de lipit. Complexitatea acțiunilor pentru asamblator se datorează designului fragil al plăcilor de siliciu.

Lipirea plăcilor se efectuează cu atenție cu un fier de lipit de putere adecvată, ascuțind în prealabil vârful la un unghi de 45 de grade, folosind lipire de înaltă calitate.

Zonele de lipit trebuie tratate în prealabil cu alcool etilic. Se recomandă lipirea cu utilizarea minimă de colofoniu și cositor.

După ce ați finalizat lipirea, trebuie să verificați funcționalitatea structurii. Această procedură se face în mod obișnuit, folosind un dispozitiv de măsurare - un tester (pointer, electronic).

Verificarea performanței unei baterii solare de bricolaj folosind un instrument digital convențional pentru măsurarea tensiunii, curentului, rezistenței

Pe conductorii de ieșire, tensiunea și curentul de ieșire sunt măsurate în condiții de iluminare maximă și minimă a pânzei. Cu lipirea de înaltă calitate a tuturor plăcilor și fără prezența defectelor, rezultatul este de obicei pozitiv.

Controler de încărcare a bateriei

O instalație de energie solară va deveni mai fiabilă și mai sigură dacă în circuitele sale este inclus un controler de încărcare (descărcare) a bateriei. Acest dispozitiv poate fi achiziționat gata făcut.

Dar dacă ai un talent pentru electronică și o dorință de perfecțiune, nu este dificil să faci singur un controler de încărcare. Pentru referință, puteți clarifica: au fost dezvoltate două tipuri de astfel de dispozitive:

1. PWM (modularea lățimii pulsului).
2. MPPT (Urmărirea punctului de putere maximă).

Dacă este tradus în rusă, primul tip de dispozitiv funcționează pe principiile modulării lățimii pulsului. Al doilea tip de dispozitiv este conceput pentru a calcula așa-numitul punct de putere maximă.

În orice caz, ambele circuite sunt asamblate pe o bază de elemente clasice, singura diferență fiind că al doilea dispozitiv are design de circuite mai complexe. Controlerele de încărcare sunt incluse în sistem după cum urmează:

Schema bloc clasică a pornirii unui regulator de încărcare: 1 - panou solar; 2 - controler de încărcare/descărcare a bateriei; 3 - baterie; 4 - invertor de tensiune 12/220V; 5 - lampă de sarcină

Sarcina principală a controlerului de încărcare a bateriei unei instalații de energie solară este să monitorizeze nivelul de tensiune la bornele bateriei. Prevenirea trecerii tensiunii dincolo de limite atunci când condițiile de funcționare ale bateriei sunt încălcate.

Datorită prezenței controlerului, durata de viață a bateriei rămâne stabilă. Desigur, pe lângă aceasta, dispozitivul monitorizează temperatura și alți parametri, asigurând siguranța bateriei și a întregului sistem.

Pentru a asambla un controler MPPT cu propriile mâini, puteți lua o mulțime de soluții de circuit. Nu există probleme în găsirea circuitelor, trebuie doar să faceți o solicitare corespunzătoare în motorul de căutare.

De exemplu, puteți asambla un controler pe baza acestei diagrame bloc, simplă la prima vedere:

Pe baza acestei diagrame bloc, un dispozitiv de monitorizare a încărcării bateriei destul de eficient și fiabil este asamblat folosind tehnologia MPPT.

Cu toate acestea, pentru uz casnic, un controler PWM simplu este destul de suficient, deoarece centralele electrice de uz casnic, de regulă, nu folosesc panouri solare masive. Pentru controlerele de tip MPPT, o caracteristică caracteristică este că funcționează cu panouri de mare putere.

La puteri mici, acestea nu își justifică complexitatea circuitului. Pentru utilizator, achiziția unor astfel de dispozitive are ca rezultat cheltuieli inutile. Prin urmare, este logic să recomandați un dispozitiv PWM simplu pentru uz casnic, asamblat de dvs., de exemplu, conform acestei scheme:

Schema schematică a unui controler PWM simplu pentru o instalație solară acasă. Funcționează cu o tensiune de ieșire a panoului de 17 volți și o baterie de mașină obișnuită

Baterie solară: circuit invertor

Se acumulează energia primită de la soare. Acasă, o baterie standard de mașină (sau mai multe baterii) este de obicei folosită pentru a stoca energie.

Tensiunea și curentul bateriei sunt destul de suficiente pentru a alimenta aparatele de uz casnic cu putere redusă proiectate pentru o tensiune de 12 (24) volți. Cu toate acestea, această opțiune nu este întotdeauna potrivită.

Prin urmare, pe lângă structura asamblată, este conectat un invertor - un dispozitiv care transformă tensiunea bateriei într-o tensiune alternativă de 127/220 volți, potrivită pentru alimentarea aparatelor de uz casnic sau a aparatelor de uz casnic.

Găsirea unui circuit invertor adecvat nu este dificilă. Există multe idei pe această temă. În mod tradițional, circuitul invertorului include următoarele componente:

• panou solar semiconductor,
• circuit integrat tip SG3524 (regulator de încărcare),
• baterie,
• circuit integrat pentru controlul tranzistorilor MOS,
• MOSFET-uri de putere,
• transformator.

Schema bloc a regulatorului asociat cu un invertor arată cam așa:

Schema bloc a unui regulator de tensiune a bateriei în asociere cu un invertor-convertor de tensiune pentru o centrală solară

Structura de protecție a panoului solar

Bateria solară, asamblată din napolitane fragile de siliciu, trebuie protejată suplimentar de influențele externe. Carcasa de protectie este realizata dintr-un material transparent care este usor de curatat.

Colțurile cadrului din poliuretan sau aluminiu și sticla organică transparentă sunt potrivite. Nu are rost să explicăm complexitățile asamblarii carcasei de protecție. Acesta este un ansamblu simplu, asamblat cu propriile mâini folosind un set de unelte de uz casnic.

După părerea mea, panourile solare sunt viitorul, dar în momentul de față nu sunt încă suficient de „gata” pentru utilizare în masă, sunt ca primele computere care au ocupat mult spațiu și nu au fost la fel de eficiente ca oricare, nici cel mai mult. smartphone-ul ieftin este acum. Prin urmare, este nevoie de timp pentru a „ajusta” acest sistem de alimentare pentru producția de masă, astfel încât să nu ocupe atât de mult spațiu și să funcționeze chiar și pe timp de noapte.

Utilizarea energiei alternative este o idee bună, împreună cu generatoarele eoliene și termoelectrice. Este prietenos cu mediul. O astfel de centrală se amortiza în 1-2 ani. Când se stinge electricitatea, este foarte posibil să găsiți un înlocuitor sub forma unui astfel de dispozitiv.

Energia alternativă este viitorul, orice s-ar spune, planeta va rămâne în curând fără carbohidrați, și nu vor exista companii petroliere și așa mai departe, așa că este timpul să trecem la energie alternativă, deși este încă scump, dar până la urmă veți economisi în continuare în timp!

În Europa, utilizarea energiei solare pentru a produce energie electrică este cunoscută de câteva decenii. Cel mai faimos exemplu este Israelul, unde există un program guvernamental. Statul furnizează panouri solare tuturor, a căror energie este folosită nu numai pentru nevoi personale, ci este și vândută statului. Costul echipamentelor și lucrărilor de instalare se calculează în plăți egale sau se rambursează cu energia furnizată.

În articol îi lipsește un punct important, și anume calculele financiare. Cât va costa această instalare?

La un moment dat, am calculat costul unei „centrale solare” cu toate echipamentele necesare: un invertor (conversia curentului continuu în curent alternativ, care funcționează majoritatea aparatelor de uz casnic), un număr suficient de baterii etc. Toate componentele sunt produse exclusiv intern (altele sunt de câteva ori mai scumpe).

Deci, proiectul nu dă roade. Din cuvântul absolut. Durata de viață a bateriei este de aproximativ 10 ani. Va trebui să plătiți aceeași sumă pentru achiziționarea și instalarea echipamentelor ca pentru 15 (!) ani de utilizare a energiei electrice (chiar dacă țineți cont de creșterea costului unui kWh cu 15% la fiecare șase luni).

Energie ieftină: baterie solară DIY

Baterie solară pentru nevoile unei case private sau unei case de țară. Realizarea unei baterii solare cu propriile mâini - proiecte reale și reale

Cum să alegi un controler pentru panouri solare? Controler de baterie solară DIY

Tranziția către surse alternative de energie se desfășoară de câțiva ani, acoperind diverse domenii. Deși conceptul de a genera energie gratuită este atractiv, nu este ușor de implementat în practică. Apar dificultăți atât tehnice, cât și financiare. Cu toate acestea, în cazul proiectelor la scară mică, furnizarea de energie alternativă este justificată. De exemplu, un controler de baterie solară vă permite să utilizați energie gratuită pentru aparatele electrice chiar și acasă. Această componentă reglează funcționarea bateriei, permițând utilizarea optimă a încărcării generate.

Ce parametri ai controlerului trebuie luați în considerare?

În primul rând, ar trebui să plecați de la puterea totală și tensiunea de intrare a sistemului pentru care este selectat controlerul. Adică, puterea bateriei sau a complexului de baterii nu trebuie să depășească produsul dintre tensiunea sistemului și curentul de ieșire al dispozitivului de control. Mai mult, controlerul pentru bateria solară este selectat pe baza tensiunii din bateria descărcată. În plus, în cazul creșterii activității solare, ar trebui prevăzută o rezervă de tensiune de 20%.

Controlerul este calculat și în ceea ce privește conformitatea cu tensiunea de intrare. Această valoare este strict reglementată pentru aceleași cazuri de activitate anormală a radiațiilor. Pe piață, controlerul pentru o baterie solară este prezentat în diferite tipuri, fiecare dintre ele necesită propria evaluare specifică a caracteristicilor descrise.

Caracteristici ale alegerii controlerelor PWM

Alegerea acestui tip de dispozitiv de control are o abordare simplă - viitorul utilizator trebuie doar să determine indicatorii optimi de curent de scurtcircuit în modulul utilizat. Ar trebui furnizată și o anumită marjă. De exemplu, dacă un generator solar de 100 W funcționează stabil la un curent de scurtcircuit de 6,7 A, atunci regulatorul ar trebui să aibă un curent nominal de aproximativ 7,5 A.

Uneori se ia în considerare și curentul de descărcare. Este deosebit de important să se țină cont de acest lucru atunci când se operează controlere cu o funcție de control al sarcinii. În acest caz, alegerea unui controler pentru o baterie solară se face în așa fel încât curentul de descărcare să nu depășească aceeași valoare nominală în dispozitivul de control.

Caracteristici ale alegerii controlerelor MPPT

Acest tip de controlere este selectat în funcție de criteriul de putere. Deci, dacă curentul maxim al dispozitivului este de 50 A și sistemul funcționează optim cu o tensiune de 48 V, atunci puterea de vârf a controlerului va fi de aproximativ 2900 W, ținând cont de adăugarea potențialului de asigurare. Și aici încă un aspect este important. Cert este că tensiunea generatoarelor solare poate scădea atunci când sunt descărcate. În consecință, puterea poate scădea cu o fracțiune semnificativă de procent. Dar acest lucru nu înseamnă că puteți face rezerve pentru performanța controlerului în sine - potențialul său de putere ar trebui să acopere exact valorile maxime.

În plus, atunci când alegeți un controler pentru panouri solare MPPT, trebuie luate în considerare și caracteristicile radiației emise. La suprafața pământului, intensitatea luminii solare adaugă încă 20% la capacitatea infrastructurii bateriilor. Astfel de fenomene nu pot fi numite o regulă, dar chiar și ca un accident ar trebui incluse în calculul puterii controlerului.

Cum să faci singur un controler?

O versiune tipică a unui controler de casă implică utilizarea unui set modest de elemente. Printre acestea vor fi un tranzistor care poate rezista la curent de până la 49 A, un releu-regulator de la o mașină, un rezistor de 120 kOhm și un element de diodă. Apoi, releul este conectat la baterie, iar apoi firul prin rezistor trece la poarta tranzistorului. În timpul funcționării releului-regulator, semnalul pozitiv ar trebui să deblocheze poarta, iar curentul de la modulul de lumină solară va trece prin picioarele tranzistorului în baterie.

Dacă realizați un controler universal pentru o baterie solară cu propriile mâini, cu așteptarea excluderii consumului spontan de energie acumulată, atunci integrarea unei diode în sistem va fi obligatorie. Noaptea, va crea iluminare pentru panoul solar, eliminând consumul suplimentar de energie de către modul.

Este posibil să faci fără un controler cu panou solar?

Înainte de a răspunde la această întrebare, trebuie să vă amintiți care este funcția generală a controlerului ca parte a modulului solar. Cu ajutorul acestuia, proprietarul poate controla în mod autonom procesul de încărcare a acumulatorului folosind energia luminoasă. Dacă nu există controler, procesul de umplere cu energie poate avea loc până când electrolitul fierbe. Adică, este absolut imposibil să faci fără un mijloc de control al interacțiunii dintre panoul solar și baterie. Un alt lucru este că controlerul pentru o baterie solară poate fi înlocuit cu un voltmetru. Dacă sunt detectate valori de vârf de încărcare și tensiune, utilizatorul poate opri independent procesul prin deconectarea acumulatorului. Această abordare, desigur, este incomodă în comparație cu controlul automat, dar în cazul utilizării rare a sistemului, se poate justifica.

Concluzie

Multe companii produc astăzi controlere solare și alte componente pentru aceste tipuri de module. Acest segment nu mai este considerat separat și specific. Pe piață, astfel de componente pot fi achiziționate pentru 10-15 mii de ruble și sunt de bună calitate. Desigur, un controler de casă pentru o baterie solară care utilizează rezistențe bugetare și piese electrice auto va costa de câteva ori mai puțin, dar cu greu poate garanta nivelul adecvat de fiabilitate. Iar problema stabilității și siguranței în funcționare este deosebit de importantă în funcționarea panourilor solare, ca să nu mai vorbim de baterie. Dacă modulul solar este echipat cu succes cu un controler de înaltă calitate, proprietarul poate conta pe acumularea automată a energiei electrice fără a fi nevoie să intervină în procesul de generare.

Cum să alegi un controler pentru panouri solare? Controler de baterie solară DIY

Articolul este dedicat controlerelor pentru panouri solare. Sunt luate în considerare nuanțele alegerii acestui dispozitiv, precum și recomandările pentru producția sa independentă.

Controler de încărcare pentru o baterie solară

Pentru stocarea energiei obținute din generatoarele eoliene și panourile solare se folosesc baterii reîncărcabile (cel mai adesea 12V). Când bateria este încărcată, regulatorul de încărcare comută sursa de alimentare de la baterie la balastul de încărcare. Tot materialul prezentat mai jos este o traducere gratuită a paginii în limba engleză a lui Mike Davis despre noul și îmbunătățit controler de încărcare proiectat pe cronometrul din seria 555. Acest proiect a câștigat locul I în competiția Utility (Concursul de Design Categoria 555)!

Controler de încărcare DIY pentru baterie solară

Mike Davis povestește.

Circuit nou controler de încărcare a bateriei

Un controler de încărcare a bateriei este o parte integrantă a oricărui sistem de energie eoliană sau solară. Monitorizează tensiunea bateriei, oprește bateriile când sunt complet încărcate (încărcarea se duce la sarcina echivalentă - balast) și le conectează când ating un nivel prestabilit de descărcare. Aceasta este o implementare nouă și îmbunătățită a controlerului de încărcare bazat pe cipul digital din seria 555.

Implementarea inițială a controlerului de încărcare a fost folosită în domeniu de mulți ani, iar mulți oameni din întreaga lume l-au replicat (această versiune a controlerului poate fi găsită pe pagina generatoarelor eoliene de casă).

Problema este că este dificil pentru persoanele fără experiență în electronică să o facă și să o facă să funcționeze (circuitul este destul de complex și confuz pentru începătorii în electronică și au existat și probleme în găsirea pieselor necesare). Prin urmare, mi-am propus să simplific în mod semnificativ circuitul controlerului de încărcare, făcându-l, dacă este posibil, pe un singur cip și reducând numărul altor componente. Unul dintre prietenii mei mi-a sugerat să înlocuiesc toate circuitele analogice cu un microcontroler. Cu toate acestea, acest lucru ar fi prea dificil pentru cei care doresc să facă un astfel de controler de încărcare.

Iată circuitul meu original al controlerului de încărcare (schema de circuit 100%). Inima circuitului controlerului de încărcare constă dintr-un divizor de tensiune, două comparatoare și un flip-flop SR. Mai întâi am vrut să-l fac inginerie inversă cu un LM339 Quad comparator IC. Am încercat de ceva timp să implementez această idee și chiar am făcut mai multe versiuni de încercare, dar au apărut unele probleme, în urma cărora am amânat proiectul pentru un timp și am lucrat la alte lucruri.

Schema bloc al temporizatorului NE555. În acest timp, lucram la un controler de motor al pompei PWM în care regulatorul de viteză folosește un circuit integrat de temporizator seria 555. Privind un desen al structurii interne a cipului din seria 555, am fost surprins de cât de mult semăna cu circuitul meu original de control de încărcare. Dintr-o dată mi-am dat seama că, folosind un cip din seria 555, aș putea reconstrui circuitul controlerului de încărcare, să-l simplific semnificativ și să reduc numărul de piese.

Circuitul meu original de control de încărcare cu secțiuni dedicate.

Schema bloc a cipului cronometrului NE555.

Comparați aceste diagrame și veți vedea, de asemenea, asemănările dintre circuitul meu original al controlerului de încărcare și schema bloc al temporizatorului NE555. Dreptunghiurile colorate reprezintă secțiuni similare. Cronometrul din seria 555 poate înlocui 7 componente din circuitul original și îl simplifica foarte mult. Aceasta este o utilizare foarte neconvențională a cipului 555, deoarece nu o voi folosi deloc ca temporizator.

Pentru a continua, faceți clic pe butonul cu numărul 2

Fabricarea și testarea unui controler de încărcare a bateriei actualizat

M-am apucat de treabă și într-un timp foarte scurt am produs un aspect funcțional. A funcționat la prima încercare, ceea ce este rar pentru mine (aproape întotdeauna fac greșeli la implementare).

Iată o diagramă a noului controler de încărcare (diagrama de dimensiune completă).

Am folosit doar componente comune. NE555 este probabil cel mai popular IC din istoria electronicelor. Miliarde dintre ele au fost produse anual. Tranzistorul ar putea fi 2N2222, NTE123, 2N3904 sau alt scop general similar (tranzistor NPN mic). MOSFET-ul este IRF540 sau similar. Mi-au rămas multe IRF540 de la alte proiecte, așa că am folosit unul dintre ele în loc să cumpăr altul. Folosește ceea ce poți găsi.

Toate rezistențele sunt de 1/8 W. Rezistoarele de 1/4 Watt sau mai mari pot fi înlocuite dacă nu aveți rezistențe de 1/8 Watt. Am folosit două rezistențe reglabile, R1 și R2 (rezistențe variabile de precizie 10K), pentru că le aveam deja la îndemână. Orice evaluări între 10K și 100K ar trebui să funcționeze bine, toleranța de 10% este suficientă pentru toate componentele pasive. Circuitul nu necesită piese de precizie.

Actualizare. Am modificat circuitul de mai sus adăugând rezistențe suplimentare R8 și R9. Aceste rezistențe de 330 ohmi nu sunt necesare pentru ca circuitul să funcționeze, dar vor ajuta la protejarea acestuia de scurtcircuitații accidentale (cum ar fi atunci când butoanele sunt apăsate). Designul inițial a fost în mod intenționat minimalist.

Releu. Am folosit relee auto cu o putere de 40 de amperi. Sunt foarte ușor de găsit. Am inclus un releu pentru conectare usoara. 40 de amperi poate părea în plus, dar va permite extinderea viitoare. Puteți începe cu un panou solar mic și apoi adăugați mai multe, mai târziu o turbină eoliană și un banc de baterii mai mare. Toate celelalte părți sunt enumerate mai jos.

Lista de piese pentru controlerul de încărcare

IC1 - 7805 - Regulator de tensiune 5 Volți

R3, R4, R5 - 1K Ohm 1/8 W 10%

IC2 - NE555 - temporizator

R6 - 330 Ohm 1/8 W 10%

PB1, PB2 - butoane de contact fără fixare

R7 - 100 Ohm 1/8 W 10%

LED1 - LED verde

Q1 - 2N2222 sau tranzistor NPN similar

LED2 - LED galben

Q2 - IRF540 sau MOSFET de putere similar

RLY1 – relee auto SPDT de 40 Amp

C1 - 0,33uF 35V 10%

D1 - 1N4001 sau similar

C2 - 0,1 µF 35V 10%

R1, R2 - 10K - potențiometre multi-tour

R8 -R9 - rezistențe suplimentare de 330 Ohm 1/2 W (vezi text)

Aspect de lucru. Prototipul pentru testare în condiții de teren a funcționat prima dată.

Rețineți că am ales să folosesc versiunea 78L05 a regulatorului de 5 volți într-un pachet minuscul TO-92, de aceeași dimensiune ca și tranzistorul 2N2222. Este micul dreptunghi negru din colțul din stânga sus al tablei. Această soluție economisește mult spațiu pe placă și vă permite să gestionați doar 100 mA, dar acest lucru este suficient pentru a alimenta acest circuit. Dacă nu găsiți 78L05, puteți utiliza versiunea TO-220 a lui 7805, care este mult mai comună (acest lucru va crește ușor placa).

Dacă aveți un circuit realizat, este timpul să îl configurați. Folosesc 11,9 V și 14,9 V ca limite inferioare și superioare de tensiune pentru controler. Acestea sunt punctele în care se trece de la încărcarea bateriilor până la descărcarea sarcinii echivalente și invers (sarcina echivalentă este necesară dacă utilizați o turbină eoliană, atunci când lucrați doar cu panouri solare, linia de sarcină echivalentă poate rămâne deschisă).

Probabil că cea mai bună modalitate de a configura circuitul este conectarea unei surse de curent continuu la bornele bateriei. Setați sursa de alimentare la 11,9 V. Măsurați tensiunea la punctul de testare 1. Reglați tensiunea R1 la punctul de testare, faceți-o cât mai aproape de 1,667 V posibil. Acum setați-l la 14,9 V și măsurați tensiunea la punctul de testare 2, reglați R2 până când tensiunea la punctul de testare este cât mai aproape de 3,333 V posibil.

Verificați funcționarea regulatorului de încărcare aplicând o tensiune puțin mai mare și mai mică la intrare (între 11,7 și 15,1 volți). Ar trebui să auziți că releul se închide la aproximativ 14,9 volți și se deschide la aproximativ 11,9 volți. Butoanele PB1, PB2 pot fi folosite pentru a schimba starea controlerului atunci când tensiunea de intrare este între două puncte de referință.

Controler de încărcare gata. Odată configurat controlerul, l-am instalat într-o carcasă semirezistentă la intemperii. Releul este pe partea stângă. Pentru cablare, am folosit un fir de curent mare (conceput să suporte până la 40 de amperi). Am inclus și o siguranță pentru linia de intrare solar/vânt.

Iată o altă fotografie a controlerului de încărcare cu capac. Ceea ce îmi place la el este că pot vedea LED-urile prin capacul translucid și la prima vedere este clar în ce stare se află controlerul de încărcare (convenient pentru testare).

Această fotografie arată toate conexiunile din exteriorul controlerului: există o conexiune pentru pozitivul bateriei, o intrare pozitivă de la panoul solar sau generatorul eolian, plus o sarcină echivalentă suplimentară (balast) și trei conexiuni la masă.

La conectarea regulatorului de încărcare, bateria trebuie conectată mai întâi (în acest fel electronicele pot elibera energia pe care o primesc). Dacă panourile solare sau generatorul eolian sunt conectate mai întâi, controlerul va fi într-o stare instabilă.

Ar trebui să vorbesc despre echivalentul de sarcină (balast): atunci când controlerul de încărcare simte că bateriile (bateria) sunt complet încărcate, trece la echivalentul de sarcină (doar un banc extern mare de rezistențe cu o putere mare) pentru a selecta vântul puterea de ieșire a generatorului și mențineți-l sub sarcină. Dacă utilizați o turbină eoliană fabricată comercial cu protecție încorporată sau utilizați numai panouri solare, atunci sarcina echivalentă nu este necesară și puteți lăsa această linie neconectată. Puteți citi mai multe despre sarcina echivalentă (balast) pe pagina mea de turbine eoliene.

Iată o altă vedere laterală a butoanelor de încărcare și balast. Controlerul de încărcare comută automat între încărcare și balast atunci când tensiunea bateriei atinge limitele joase și înalte. Aceste butoane îmi permit să comut manual regulatorul de încărcare între două stări.

Iată o fotografie cu testarea noului controler de încărcare. Unul dintre panourile mele solare de 60 de wați de casă a fost instalat în afara atelierului meu și folosit pentru a încărca bateriile cu ciclu profund folosind un nou controler de încărcare. Totul a funcționat grozav. Controlerul de încărcare, când bateria era complet încărcată, a trecut la balast.

Iată o fotografie de prim-plan a testării. Voltmetrul indică 12,64 volți pe baterie, care este în esență complet încărcată. Panoul solar a durat doar puțin timp pentru a finaliza încărcarea, iar controlerul de încărcare a trecut la balast. Singura problemă pe care am avut-o în timpul testării a fost că era dificil să văd care dintre LED-uri erau aprinse în lumina puternică a soarelui.

Diagrama unui panou solar tipic și a unui sistem de turbine eoliene (diagrama de dimensiune completă). Mai multe panouri solare și/sau turbine eoliene pot fi conectate simultan. Sursele de curent pot fi conectate în paralel. Fiecare panou solar sau generator eolian trebuie să aibă propria sa diodă de blocare. Iată o diagramă a unui sistem tipic cu o turbină eoliană și două panouri solare care alimentează regulatorul de încărcare. De obicei, un convertor de curent alternativ este inclus în sistem pentru a furniza curent alternativ sarcinii.

Oamenii îmi scriu și mă întreabă de ce sunt necesare un controler de încărcare și o baterie. De ce să nu conectați panouri solare sau o turbină eoliană direct la invertor și să folosiți curentul pe care îl produc? Ei bine, adevărul este că soarele nu strălucește întotdeauna și vântul nu bate întotdeauna, dar oamenii au nevoie de energie în orice moment. Bateriile îl mențin disponibil pentru utilizare atunci când este necesar.

Actualizare. Prietenul meu Jason Markham a creat un aspect PCB pentru acest proiect.

Actualizare. Oamenii mă întreabă dacă acest regulator de încărcare poate fi utilizat cu sisteme de 24 de volți și ce modificări ar fi necesare pentru a face acest lucru. Circuitul ar trebui să funcționeze bine pe sistemele de 24 de volți. Releul va trebui înlocuit pentru tensiunea bobinei de 24 V, iar controlerul va trebui recalibrat pentru noile limite superioare și joase pentru tensiunea mai mare a bateriei. Regulatorul de tensiune 7805 este proiectat să funcționeze în moduri de până la 35 de volți de tensiune de intrare, astfel încât nu sunt necesare alte modificări ale circuitului.

Actualizare. În efortul de a crea un sistem de energie solară compact, îngrijit și portabil, am montat un controler de încărcare deasupra bateriei. Am instalat și un invertor de curent pe cutie - o cutie de baterii de putere industrială.

Iată o altă fotografie a instalării. O brichetă este inclusă aici pentru a alimenta sarcina de 12 V. Este un sistem complet de energie solară într-un pachet mic (dar greu), trebuie doar să conectați panoul solar.

Controlerul de încărcare este instalat pe un nou pachet de baterii. Mi-am luat vechea baterie aproape gratuit, dar era foarte grea și voluminoasă. În cele din urmă, am cumpărat o baterie mare de aproximativ aceeași dimensiune și greutate ca o baterie de mașină (este un design cu ciclu adânc), este perfectă pentru sisteme solare/eoliene. Are aproximativ aceeași putere ca vechiul meu banc de baterii, dar este mult mai mic și mai ușor. A costat aproximativ 200 de dolari, dar spatele meu vă va mulțumi pentru totdeauna pentru asta, nemaifiind nevoit să ridic vechea bancă de 14 baterii.

Actualizare. Acest design de controler de încărcare bazat pe cipul din seria 555 a câștigat primul loc în competiția Utility, categoria 555 Design Contest. Yahooooo!

Controler de încărcare pentru o baterie solară

Controler de încărcare pentru o baterie solară pentru a stoca energia obținută de la generatoarele eoliene și panourile solare, se folosesc baterii reîncărcabile (cel mai adesea 12V). Când

Dat regulator de încărcare solară Proiectat pentru a încărca o baterie plumb-acid de la un panou solar. Acest circuit este potrivit pentru panouri solare cu o putere de 15 wați și mai mult și conține un indicator luminos al procesului de funcționare a controlerului.

Bateria solară este o sursă continuă de tensiune care este furnizată la intrarea controlerului, iar o baterie este conectată la ieșirea controlerului. Ca rezultat, bateria nu se supraîncarcă și durata de viață a acesteia este prelungită în consecință.

Descrierea funcționării regulatorului de încărcare a bateriei solare

Tensiunea de la panoul solar trece mai întâi prin dioda D6 (de preferință o diodă Schottky), care împiedică descărcarea bateriei înapoi prin panou atunci când soarele nu strălucește. După dioda D6 vine un regulator liniar clasic bazat pe LM317. Tensiunea de ieșire a regulatorului este determinată de raportul dintre rezistențele rezistențelor R20 și R1.

Tensiunea de ieșire ar trebui să fie în jur de 13,6...13,8 volți. Valoarea exactă poate fi setată prin selectarea rezistenței R19, a cărei valoare este determinată experimental. În acest caz particular, rezistența sa (R19) a fost de 390K, așa că această valoare poate fi luată ca punct de plecare.

Dioda D5 este protectoare. După stabilizatorul LM317 există un circuit de indicare luminoasă format din trei LED-uri (D2, D3, D4). LED-ul D2 se aprinde indicând că bateria este complet încărcată (tensiune 13 volți).

LED-ul D3 este folosit pentru a indica tensiunea panoului solar (15,5 volți). Ultimul LED D4 indică procesul de încărcare a bateriei. Este selectată o valoare de prag de 50 mA pentru a declanșa indicația.

Pentru a funcționa LED-ul D3, pe amplificatorul operațional LM339 se folosește un comparator, care compară tensiunea de la ieșirea panoului solar cu tensiunea de referință obținută folosind dioda zener D1. Pentru a economisi energia bateriei, LED-urile sunt alimentate direct de la panoul solar printr-un stabilizator 78L12.

Configurarea unui regulator de încărcare a bateriei solare

După instalarea pieselor și verificarea erorilor, trebuie să conectați o sursă de alimentare reglată la intrare (în locul panoului solar) și să aplicați mai întâi o tensiune de 17...20 volți. Prin schimbarea rezistenței rezistorului R19, este necesar să setați tensiunea de ieșire a stabilizatorului în regiunea 13,6...13,8 volți. După aceasta, tensiunea de intrare de la sursa de alimentare trebuie selectată la aproximativ 13,1 volți și trebuie utilizat rezistorul de reglare R18 pentru a se asigura că LED-ul D2 se aprinde. Când tensiunea de alimentare scade sub 13 volți, LED-ul D2 ar trebui să se stingă.

Apoi, setați tensiunea de intrare la 15,5 volți și, prin rotirea reglajului R4, asigurați-vă că LED-ul D3 se aprinde. Pentru a configura indicația de încărcare, veți avea nevoie de o baterie. Conectați-l la controler printr-un ampermetru și setați tensiunea de pe sursa de alimentare astfel încât bateria să fie încărcată cu un curent de aproximativ 50 mA. După aceasta, setați rezistența R14 astfel încât D4 să se aprindă. Când curentul scade sub 40mA, LED-ul D4 ar trebui să se stingă. Consumul propriu al controlerului (din baterie) este de aproximativ 9-10mA, ceea ce este nesemnificativ atunci când se folosește o baterie plumb-acid.

http://www.pctun.czechian.net/solarko/solarko.html

În secolul XXI, nu mai este un secret pentru nimeni că energia soarelui poate fi transformată în curent electric. Această transformare se realizează folosind echipamente speciale -. Dar nu toată lumea știe cum și în ce industrii pot fi utilizate panourile solare.

În primul rând, trebuie spus că acest echipament poate fi utilizat atât în ​​sisteme de sine stătătoare, cât și în rețea. Adică este răspândită în multe domenii, inclusiv:

• industria agricolă;
• telecomunicatii;
• sisteme de navigație;
• iluminarea indicatoarelor rutiere pe timp de noapte;
• sisteme de iluminat stradal etc.

Dar utilizarea instalațiilor fotovoltaice poate prezenta o eficiență scăzută dacă nu este implicat un controler de încărcare pentru a asigura controlul asupra procesului. Acest dispozitiv poate acționa ca o unitate separată sau poate fi montat în invertoare sau surse de alimentare neîntreruptibile. Există mai multe tipuri de controlere de încărcare a bateriei solare - PWM și MPPT.

Controlere MPRT

Astfel de controlere sunt dotate cu o caracteristică funcțională importantă - căutarea punctului de putere maximă. Energia electrică generată de baterii ar trebui utilizată cât mai mult posibil în sarcină - unul dintre principiile principale ale acestui tip de controler.

Pentru a înțelege clar funcționarea controlerelor MPPT, mai întâi trebuie să înțelegeți care este punctul de putere maximă. La un moment dat, valoarea tensiunii, precum si puterea curentului, sunt determinate de mai multe aspecte, principalele fiind luminozitatea luminii, incalzirea bateriei si unghiul de incidenta al razelor. Deoarece aceste valori nu sunt constante, punctul de putere maximă își va schimba și propria poziție. Și pentru ca echipamentul să funcționeze cât mai eficient și să producă cât mai multă energie electrică de la soare, este nevoie de o baterie care se adaptează la parametrii care se schimbă regulat. Dar nici măcar el nu este capabil să „prindă” cu precizie punctul de putere maximă - și aici vin în ajutor controlerele de încărcare MPRT.

Conform rezultatelor cercetării, această tehnologie poate obține o creștere a eficienței panourilor solare cu până la 25 la sută.

Controlere PWM

Tehnologia utilizată în controlerele PWM face posibilă obținerea unei tensiuni de încărcare constantă a bateriei datorită comutării bateriei solare. Schema de funcționare a acestor dispozitive este următoarea: când se atinge valoarea de tensiune declarată pe baterie, controlerul îndeplinește funcția de reducere a curentului de încărcare și de prevenire a supraîncălzirii bateriei. De asemenea, astfel de controlere iau în considerare „vârsta” bateriilor, reduc gradul de producție de gaz (cu excepția tehnologiilor AGM și GEL, care nu emit deloc gaz), cresc capacitatea de a accepta o încărcare și asigură egalizarea calității elementelor lor individuale.

Energia primită de bateria solară este utilizată cel mai eficient dacă este instalat un controler PWM - cu 30 la sută mai multă energie pentru baterii, scăzând costul sistemului, folosind electricitatea la maximum.

Selectați un controler - MPRT sau PWM

Dispozitivele MPRT vă permit să obțineți o eficiență mai mare în comparație cu PWM, dar dezavantajele lor includ prețul - aproape de două ori mai mult. Pe baza acestui fapt, pentru capacități mici, atunci când sunt utilizate 1-2 module solare, este mai bine să achiziționați un controler PWM - la o „scală” atât de mică de instalații, MPPT va demonstra aproape aceeași eficiență ca și PWM, doar puțin mai mare. Dacă aveți deja o capacitate mică de module solare, dar pe viitor doriți să o măriți prin adăugarea de noi echipamente, atunci este recomandat să cumpărați un controler MPPT.

După cum puteți înțelege deja din materialele de mai sus, panourile solare trebuie să fie echipate cu regulatoare de încărcare pentru o funcționare extrem de eficientă. La urma urmei, controlerul este una dintre cele mai importante componente ale întregului sistem, care îndeplinește funcții semnificative - controlul temperaturii, modul de încărcare și multe altele.

Din păcate, nu toți vânzătorii acestui echipament, atât în ​​magazinele terestre, cât și pe internet, sunt familiarizați bine cu dispozitivele pe care le vând. Din acest motiv, înainte de a cumpăra, este mai bine să colectați informații complete despre ele pentru a face alegerea corectă. De asemenea, este indicat să cumpărați din magazine de încredere care se bucură de încrederea clienților și de o bună reputație.

Regulatoarele de încărcare moderne sunt echipate cu un număr mare de protecții diferite. Mai precis, aceasta este protecția împotriva supraîncărcării, supraîncălzirii, prevenirea scurtcircuitelor și așa mai departe. Datorită acestui fapt, se obține o funcționare fiabilă, de înaltă calitate și stabilă a dispozitivului. Și înainte de a alege un controler sau altul, asigurați-vă că aflați ce circuite de protecție specifice are dispozitivul și dacă este suficient de protejat.

Astăzi, cumpărarea unui controler de încărcare nu este o problemă - multe magazine oferă astfel de echipamente clienților lor. Dar uneori se întâmplă ca consumatorul să descopere că controlerul nu este tocmai potrivit pentru bateria solară, există un fel de „incompatibilitate”, iar munca lor împreună lasă de dorit. Prin urmare, fiți atenți atunci când alegeți aceste dispozitive și aveți încredere numai în vânzătorii de încredere, considerați profesioniști în domeniul lor - în acest caz, achiziția nu vă va dezamăgi și vă va servi „cu fidelitate” pentru o lungă perioadă de timp.