בקר טעינת סוללה סולארית: מעגל, עיקרון פעולה, שיטות חיבור

אנרגיה סולארית מוגבלת עד כה (ברמת משק הבית) ליצירת פאנלים פוטו-וולטאיים בהספק נמוך יחסית.אבל ללא קשר לתכנון של הממיר הפוטואלקטרי של אור סולארי לזרם, מכשיר זה מצויד במודול שנקרא בקר טעינת סוללה סולארית.

ואכן, מתקן הפוטוסינתזה הסולארי כולל סוללה נטענת - התקן אחסון לאנרגיה המתקבלת מהפאנל הסולארי. מקור האנרגיה המשני הזה הוא שמשרת בעיקר על ידי הבקר.

במאמר שאנו מציגים, נבין את עקרונות העיצוב והתפעול של מכשיר זה, וגם נשקול כיצד לחבר אותו.

בקרי שמש

מודול אלקטרוני הנקרא בקר סולארי נועד לבצע מספר פונקציות בקרה במהלך תהליך הטעינה/הפריקה סוללה סולארית.

כאשר אור השמש נופל על פני השטח של פאנל סולארי המותקן, למשל, על גג בית, תאי הפוטו של המכשיר ממירים את האור הזה לזרם חשמלי.

את האנרגיה שנוצרה, למעשה, ניתן היה לספק ישירות לסוללת האחסון. עם זאת, לתהליך הטעינה/פריקה של סוללה יש דקויות משלו (רמות מסוימות של זרמים ומתחים). אם תזניח את הדקויות האלה, הסוללה פשוט תיכשל בפרק זמן קצר של פעולה.

כדי למנוע השלכות עצובות כאלה, מתוכנן מודול שנקרא בקר טעינה עבור סוללה סולארית.

בנוסף לניטור רמת טעינת הסוללה, המודול גם עוקב אחר צריכת האנרגיה.בהתאם למידת הפריקה, מעגל בקר טעינת הסוללה הסולארית מווסת ומגדיר את רמת הזרם הנדרשת לטעינה הראשונית ואחריה.

בהתאם לעוצמתו של בקר טעינת הסוללה הסולארית, העיצובים של מכשירים אלה יכולים להיות בעלי תצורות שונות מאוד

באופן כללי, במילים פשוטות, המודול מספק "חיים" חסרי דאגות לסוללה, אשר מצטברת מעת לעת ומשחררת אנרגיה למכשירי הצרכן.

סוגים המשמשים בפועל

ברמה התעשייתית הושקו ומיוצרים שני סוגים של מכשירים אלקטרוניים שעיצובם מתאים להתקנה במערכת אנרגיה סולארית:

1. מכשירי סדרת PWM.
2. מכשירים מסדרת MPPT.

הסוג הראשון של הבקר לסוללה סולארית יכול להיקרא "זקן". תוכניות כאלה פותחו והופעלו עם שחר הפיתוח של אנרגיית השמש והרוח.

עקרון הפעולה של מעגל בקר PWM מבוסס על אלגוריתמים של אפנון רוחב דופק. הפונקציונליות של מכשירים כאלה נחותה במקצת מהמכשירים המתקדמים יותר מסדרת MPPT, אבל באופן כללי הם גם עובדים בצורה יעילה למדי.

אחד מדגמי בקר טעינת הסוללה הפופולריים בחברה בתחנה סולארית, למרות העובדה שמעגל המכשיר מיוצר בטכנולוגיית PWM, הנחשבת למיושנת

עיצובים המשתמשים בטכנולוגיית Maximum Power Point Tracking (מעקב אחר מגבלת ההספק המקסימלית) נבדלים בגישה מודרנית לפתרונות מעגלים ומספקים פונקציונליות רבה יותר.

אבל אם נשווה את שני סוגי הבקרים ובמיוחד עם הטיה לתחום הביתי, מכשירי MPPT לא נראים באור הוורדרד שבו הם מפורסמים באופן מסורתי.

בקר מסוג MPPT:

• יש עלות גבוהה יותר;
• בעל אלגוריתם תצורה מורכב;
• נותן רווח בכוח רק על לוחות של שטח גדול.

סוג זה של ציוד מתאים יותר למערכות אנרגיה סולארית גלובליות.

בקר המיועד לפעולה כחלק ממתקן אנרגיה סולארית. זהו נציג של המעמד של מכשירי MPPT - מתקדמים ויעילים יותר

לצרכים של משתמש רגיל מסביבה ביתית, אשר, ככלל, יש לו פאנלים בשטח קטן, משתלם יותר לקנות ולהפעיל בקר PWM (PWM) עם אותו אפקט.

דיאגרמות בלוקים של בקרים

דיאגרמות סכמטיות של בקרי PWM ו-MPPT כדי לשקול אותם בעין הדיוט הם נקודה מורכבת מדי הקשורה להבנה עדינה של אלקטרוניקה. לכן, זה הגיוני לשקול רק דיאגרמות מבניות. גישה זו מובנת למגוון רחב של אנשים.

אפשרות מס' 1 - מכשירי PWM

המתח מהפאנל הסולארי עובר דרך שני מוליכים (חיוביים ושליליים) לאלמנט המייצב ולמעגל ההתנגדות המפריד. בשל חלק זה של המעגל, מתקבלת השוואת פוטנציאל של מתח הכניסה, ובמידה מסוימת הם מארגנים הגנה על קלט הבקר מפני חריגה ממגבלת מתח הכניסה.

יש להדגיש כאן: לכל דגם מכשיר בודד יש מגבלת מתח כניסה ספציפית (מצוין בתיעוד).

כך נראה בערך דיאגרמת הבלוק של התקנים המיוצרים על בסיס טכנולוגיות PWM.להפעלה כחלק מתחנות ביתיות קטנות, גישת מעגל זו מספקת יעילות מספקת למדי

לאחר מכן, המתח והזרם מוגבלים לערך הנדרש על ידי טרנזיסטורי כוח. רכיבי מעגל אלה נשלטים בתורם על ידי שבב הבקר דרך שבב הנהג. כתוצאה מכך, הפלט של זוג טרנזיסטורי כוח קובע את הערך התקין של המתח והזרם עבור הסוללה.

המעגל מכיל גם חיישן טמפרטורה ודרייבר השולט על טרנזיסטור הכוח, המווסת את כוח העומס (הגנה מפני פריקה עמוקה של הסוללה). חיישן הטמפרטורה עוקב אחר מצב החימום של אלמנטים חשובים של בקר PWM.

בדרך כלל רמת הטמפרטורה בתוך המארז או על גופי קירור של טרנזיסטורי כוח. אם הטמפרטורה חורגת מהמגבלות שנקבעו בהגדרות, המכשיר מכבה את כל קווי החשמל הפעילים.

אפשרות מס' 2 - מכשירי MPPT

המורכבות של המעגל במקרה זה נובעת מהוספתו למספר אלמנטים הבונים את אלגוריתם הבקרה הדרוש ביתר זהירות, בהתבסס על תנאי ההפעלה.

רמות המתח והזרם מנוטרות והשוואות על ידי מעגלי השוואה, ובהתבסס על תוצאות ההשוואה נקבע הספק המוצא המרבי.

עיצוב מעגל בצורה מבנית לבקרי טעינה המבוססים על טכנולוגיות MPPT. אלגוריתם מורכב יותר לניטור ובקרה של התקנים היקפיים כבר מצוין כאן.

ההבדל העיקרי בין סוג זה של בקר למכשירי PWM הוא שהם מסוגלים להתאים את מודול האנרגיה הסולארית להספק מרבי, ללא קשר לתנאי מזג האוויר.

המעגלים של מכשירים כאלה מיישמים מספר שיטות בקרה:

• הפרעות ותצפיות;
• הגברת מוליכות;
• סוויפ הנוכחי;
• מתח יציב.

ובקטע האחרון של הפעולה הכוללת, נעשה שימוש גם באלגוריתם להשוואה בין כל השיטות הללו.

שיטות חיבור של בקר

בהתחשב בנושא החיבורים, יש לציין מיד: להתקנה של כל מכשיר בודד, תכונה אופיינית היא עבודה עם סדרה מסוימת של פאנלים סולאריים.

כך, למשל, אם נעשה שימוש בבקר המיועד למתח כניסה מרבי של 100 וולט, סדרה של פאנלים סולאריים אמורה להפיק מתח שאינו עולה על ערך זה.

כל מתקן חשמל סולארי פועל על פי כלל האיזון בין מתחי המוצא והכניסה של השלב הראשון. הגבול העליון של מתח הבקר חייב להתאים לגבול העליון של מתח הפאנל

לפני חיבור המכשיר, עליך להחליט על מיקום ההתקנה הפיזית שלו. על פי הכללים, יש לבחור את מיקום ההתקנה באזורים יבשים ומאווררים היטב. הימנע מנוכחות של חומרים דליקים ליד המכשיר.

נוכחותם של מקורות רטט, חום ולחות בסביבה הקרובה של המכשיר אינה מקובלת. אתר ההתקנה חייב להיות מוגן מפני משקעים ואור שמש ישיר.

טכנולוגיית חיבור לדגמי PWM

כמעט כל היצרנים של בקרי PWM דורשים שהמכשירים יהיו מחוברים ברצף המדויק.

הטכניקה של חיבור בקרי PWM להתקנים היקפיים אינה קשה במיוחד. כל לוח מצויד במסופים מסומנים. כאן אתה פשוט צריך לעקוב אחר רצף הפעולות

התקנים היקפיים חייבים להיות מחוברים בהתאמה מלאה לייעודים של מסופי המגעים:

1. חבר את חוטי הסוללה למקומי הסוללה של המכשיר בהתאם לקוטביות המצוינת.
2. הפעל את הנתיך המגן ישירות בנקודת המגע של החוט החיובי.
3. חברו את המוליכים המגיעים מסוללת הפאנל הסולארי למגעי הבקר המיועדים לפאנל הסולארי. שימו לב לקוטביות.
4. חבר מנורת בדיקה במתח המתאים (בדרך כלל 12/24V) למסופי העומס של המכשיר.

אסור להפר את הרצף שצוין. לדוגמה, חיבור פאנלים סולאריים תחילה כאשר המצבר אינו מחובר אסור בהחלט. בכך, המשתמש מסתכן ב"שריפת" המכשיר. IN החומר הזה התרשים להרכבת פאנלים סולאריים עם סוללה מתואר בפירוט רב יותר.

כמו כן, עבור בקרי סדרת PWM, אסור לחבר מהפך מתח למסופי העומס של הבקר. יש לחבר את המהפך ישירות למסופי הסוללה.

נוהל חיבור התקני MPPT

דרישות ההתקנה הפיזיות הכלליות עבור סוג זה של מכשיר אינן שונות ממערכות קודמות. אבל ההגדרה הטכנולוגית היא לעתים קרובות שונה במקצת, שכן בקרי MPPT נחשבים לרוב להתקנים חזקים יותר.

עבור בקרים המיועדים לרמות הספק גבוהות, מומלץ להשתמש בכבלים בחתך רוחב גדולים המצוידים במכסי קצה מתכתיים לחיבורי מעגלי חשמל.

לדוגמה, עבור מערכות חזקות, הדרישות הללו מתווספות על ידי העובדה שהיצרנים ממליצים להשתמש בכבל עבור קווי חיבור לחשמל המיועד לצפיפות זרם של לפחות 4 A/mm². כלומר, למשל, עבור בקר עם זרם של 60 A, אתה צריך כבל לחיבור לסוללה בחתך רוחב של לפחות 20 מ"מ².

כבלים מחברים חייבים להיות מצוידים בזיזי נחושת, מכווצים היטב עם כלי מיוחד. המסופים השליליים של הפאנל הסולארי והסוללה חייבים להיות מצוידים במתאמים עם נתיכים ומתגים.

גישה זו מבטלת הפסדי אנרגיה ומבטיחה פעולה בטוחה של המתקן.

דיאגרמת בלוקים של חיבור בקר MPPT רב עוצמה: 1 – פאנל סולארי; 2 - בקר MPPT; 3 - בלוק מסוף; 4.5 - נתיכים; 6 - מתג הפעלה של הבקר; 7.8 – אוטובוס אדמה

לפני החיבור פנלים סולאריים בעת חיבור למכשיר, ודא שהמתח במסופים מתאים או קטן מהמתח שניתן לספק לכניסת הבקר.

חיבור ציוד היקפי להתקן MTTP:

1. העבר את מתגי הפאנל והסוללה למצב "כבוי".
2. הסר את נתיכים המגן על הפאנל והסוללה.
3. חבר את מסופי הסוללה עם כבל למסופי הבקר עבור הסוללה.
4. חבר את המסופים של הפאנל הסולארי עם כבל למסופי הבקר המצוינים בסימן המתאים.
5. חבר את מסוף ההארקה לאוטובוס הארקה באמצעות כבל.
6. התקן את חיישן הטמפרטורה על הבקר בהתאם להוראות.

לאחר שלבים אלה, עליך להכניס מחדש את נתיך הסוללה שהוסר קודם לכן ולסובב את המתג למצב "מופעל". אות זיהוי סוללה יופיע על מסך הבקר.

לאחר מכן, לאחר הפסקה קצרה (1-2 דקות), החלף את נתיך הפנל הסולארי שהוסר קודם לכן וסובב את מתג הפנל למצב "מופעל".

מסך המכשיר יציג את ערך המתח של הפאנל הסולארי. רגע זה מעיד על השקה מוצלחת של מתקן האנרגיה הסולארית.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

התעשייה מייצרת מכשירים בעלי רב גוניות מבחינת עיצובי מעגלים. לכן, אי אפשר לתת המלצות חד משמעיות לגבי חיבור כל המתקנים ללא יוצא מן הכלל.

עם זאת, העיקרון העיקרי עבור כל סוג של מכשיר נשאר זהה: ללא חיבור הסוללה לאוטובוסי הבקר, חיבור לפאנלים פוטו-וולטאיים אינו מקובל. דרישות דומות חלות להכללה בתכנית מהפך מתח. זה צריך להיחשב כמודול נפרד המחובר לסוללה באמצעות מגע ישיר.

אם יש לך את הניסיון או הידע הדרושים, אנא שתף ​​אותם עם הקוראים שלנו. השאר את הערותיך בבלוק למטה. כאן תוכלו לשאול שאלה על נושא המאמר.