Solárne regulátory

Princíp činnosti regulátorov pre nabíjanie solárnych panelov, zariadenie, ktoré by sa malo zohľadniť pri výbere

V moderných solárnych elektrárňach sa rôzne spôsoby pripojenia prúdových zdrojov používajú na prenos vyrobenej elektriny do pracovných batérií. Nepoužívajú rovnaké algoritmy, sú založené na mikroprocesorových technológiách nazývaných kontroléry.

Ako fungujú regulátory solárneho nabíjania

Elektrina vyrobená solárnou batériou sa môže prenášať na akumulátory:

1. priamo, bez použitia spínacích a ovládacích zariadení,

2. prostredníctvom ovládača.

Pri prvom spôsobe elektrický prúd zo zdroja pôjde do batérií a zvýši napätie na svojich svorkách. Spočiatku dosiahne určitú medznú hodnotu v závislosti od konštrukcie (typu) batérie a okolitej teploty. Potom prekoná odporúčanú úroveň.

V počiatočnej fáze nabíjania obvod funguje dobre. A tu sa začínajú extrémne nežiaduce procesy: nepretržité dodávanie nabíjacieho prúdu spôsobuje zvýšenie napätia nad povolené hodnoty (rádovo 14 V), dobíjanie nastáva s prudkým nárastom teploty elektrolytu, čo vedie k jeho varu s intenzívnym výbojom destilovanej vodnej pary z prvkov. Niekedy, kým nádoby úplne nevyschnú. Životnosť batérie sa samozrejme výrazne zníži.

Úloha obmedzenia nabíjacieho prúdu je preto riešená ovládačmi alebo ručne. Posledný spôsob: neustále monitorujte hodnotu napätia pomocou zariadení a prepínače prepínajte rukami tak nevďačne, že existuje iba teoreticky.

Pozri tiež: Solárna energia pre domácnosť

Typická schéma zapojenia ovládača

Algoritmy pre regulátory solárneho náboja

Zložitosťou metódy obmedzenia maximálneho napätia sa zariadenia vyrábajú podľa zásad:

1. vypnuté / zapnuté (alebo zapnuté / vypnuté), keď obvod jednoducho prepája batérie do nabíjačky podľa napätia na svorkách,

2. transformácie šírky impulzu (PWM),

3. Maximálny výkon skenovacieho bodu.

Zásada č. 1: Vypnutý / Zapnutý obvod

Toto je najjednoduchšia, ale najspoľahlivejšia metóda. Jeho hlavnou nevýhodou je, že so zvyšujúcim sa napätím na svorkách batérie nedochádza k limitnej hodnote úplného nabitia kapacity. V tomto prípade dosahuje približne 90% menovitej hodnoty.

Batérie majú pravidelný nedostatok energie, čo výrazne znižuje ich životnosť.

Zásada č. 2: PWM riadiaci obvod

Skrátené označenie týchto zariadení v angličtine je: PWM. Sú k dispozícii na základe dizajnu čipov. Ich úlohou je riadiť výkonovú jednotku tak, aby regulovala napätie na svojom vstupe v danom rozsahu pomocou signálov spätnej väzby.

Ovládače PWM môžu navyše:

• brať do úvahy teplotu elektrolytu s integrovaným alebo diaľkovým senzorom (posledne uvedený spôsob je presnejší),

• vytvárať kompenzácie teploty pre nabíjacie napätie,

• nalaďte konkrétny typ batérie (GEL, AGM, tekutá kyselina) s rôznymi grafmi napätia v rovnakých bodoch.

Zvýšenie funkcií regulátorov PWM zvyšuje ich náklady a spoľahlivosť.

Solárny rozvrh

Princíp 3: Skenovanie bodu maximálneho výkonu

Takéto zariadenia sú v anglickom jazyku označené MPPT. Pracujú tiež pomocou konvertorov šírky impulzov, sú však mimoriadne presné, pretože zohľadňujú najväčšie množstvo energie, ktoré môžu solárne panely poskytnúť.Táto hodnota sa vždy presne určuje a zadáva do dokumentácie.

Napríklad pre 12 V solárne články je maximálny návratový bod napájania približne 17,5 V. Bežný PWM ovládač prestane nabíjať batériu, keď napätie dosiahne 14 - 14,5 V, a práca na technológii MPPT umožní ďalšie využitie solárnej batérie až do 17,5 V.

So zvyšujúcou sa hĺbkou vybíjania batérií sa zvyšujú energetické straty zo zdroja. Regulátory MRI ich znižujú.

Povaha sledovania napätia, zodpovedajúca výkonu maximálneho výkonu solárnej batérie 80 wattov, je demonštrovaná priemerným grafom.

Týmto spôsobom regulátory MRI, využívajúce konverziu šírky impulzu vo všetkých cykloch nabíjania batérie, zvyšujú účinnosť solárnej batérie. V závislosti od rôznych faktorov môžu úspory dosiahnuť 10 - 30%. V takom prípade výstupný prúd z batérie prekročí vstupný prúd zo solárnej batérie.

Hlavné parametre regulátorov slnečného náboja

Pri výbere ovládača pre solárnu batériu by sa okrem znalosti princípov jej činnosti mala venovať pozornosť podmienkam, na ktoré je určená.

Hlavné ukazovatele zariadení sú:

• hodnota vstupného napätia

• hodnota celkového výkonu slnečnej energie,

• povaha pripojenej záťaže.

Solárne napätie

Regulátor môže byť napájaný napätím z jedného alebo viacerých solárnych panelov pripojených rôznymi spôsobmi. Pre správnu činnosť zariadenia je dôležité, aby celková hodnota dodávaného napätia, berúc do úvahy voľnobežné otáčky zdroja, neprekročila limitnú hodnotu uvedenú výrobcom v technickej dokumentácii.

V takom prípade by sa mala vytvoriť rezerva (rezerva) ≥ 20% v dôsledku mnohých faktorov:

• nie je žiadnym tajomstvom, že určité parametre solárnej batérie môžu byť niekedy pre reklamné účely mierne nadhodnotené,

• procesy prebiehajúce na Slnku nie sú svojou povahou stabilné a pri neobvykle zvýšených dávkach aktivity je možný prenos energie, ktorý vytvára napätie solárneho akumulátora v otvorenom obvode nad vypočítanou hranicou.

Slnečná energia

Pri výbere ovládača je dôležité, pretože zariadenie musí byť schopné spoľahlivo ho preniesť na pracovné batérie. Inak to jednoducho zhorí.

Aby sa určil výkon (vo wattoch), veľkosť prúdového výstupu z regulátora (v ampéroch) sa vynásobí napätím (vo voltoch) generovaným solárnou batériou, berúc do úvahy 20% rezervu vytvorenú pre ňu.

Povaha pripojeného zaťaženia

Musíte pochopiť účel ovládača. Nemali by ste ho používať ako univerzálny zdroj napájania pripojením rôznych domácich spotrebičov k nemu. Niektoré z nich budú samozrejme schopné normálne pracovať bez toho, aby vytvorili neobvyklé podmienky.

Ale ... ako dlho to potrvá? Prístroj pracuje na základe transformácií šírky impulzu, využíva mikroprocesorové a tranzistorové technológie, ktoré zohľadňujú iba zaťaženie charakteristiky batérienamiesto náhodných spotrebiteľov s komplexnými prechodnými javmi počas prepínania a meniacou sa povahou spotreby energie.

Stručný prehľad výrobcov

Výroba regulátorov pre solárne elektrárne zapojené do mnohých krajín. Výrobky spoločností sú populárne na ruskom trhu:

• Morningstar Corporation (popredný americký výrobca),

• Pekingská epsolarská technológia (pôsobiaca od roku 1990 v Pekingu),

• AnHui SunShine New Energy Co (Čína),

• Phocos (Nemecko),

• Steca (Nemecko),

• Xantrex (Kanada).

Spomedzi nich si môžete vždy zvoliť spoľahlivý model regulátora, ktorý je najvhodnejší pre špecifické prevádzkové podmienky solárnych elektrární s určitými technickými charakteristikami. Ak to chcete urobiť, jednoducho použite odporúčania tohto článku.

Prečítajte si tiež túto tému: Menič pre domácu solárnu elektráreň

Comments

[#1 michal]

Existujú tiež hybridné regulátory. Hybridný ovládač je zariadenie určené na nabíjanie batérie pri použití viacerých zdrojov energie, napríklad veternej turbíny a solárnych panelov. Regulátor plne nabíja batériu plnou energiou generovanou veternou turbínou a solárnymi panelmi, ak je celkový nabíjací prúd veternej turbíny a solárnych panelov pod prahovou hodnotou. Nabíja batériu maximálnym povoleným prúdom a nadmerný výkon sa resetuje pomocou ovládania PWM, ak celkový nabíjací prúd z veternej turbíny a solárnych panelov prekročí maximálnu povolenú hodnotu. Pri nabíjaní s obmedzením napätia regulátor nabíja batériu s obmedzením napätia, keď je batéria vysoká. Regulátor plne nabíja batériu pri plnom výkone generovanom veternou turbínou a solárnymi panelmi, ak je nabitie batérie pod medzným bodom napätia. Regulátor nabíja batériu prahovým napätím a nadmerný výkon sa resetuje pomocou ovládania PWM, ak nabíjanie batérie prekročí prahovú hodnotu.