Ladekontroller for solenergi: diagram, operasjonsprinsipp, tilkoblingsmetoder

Kommentarer:

Hvis du har tenkt på en alternativ måte å få energi på og bestemt deg for å installere solcellepaneler, vil du sannsynligvis spare penger. En av sparemulighetene er lag din egen ladekontroller. Når du installerer solgeneratorer - paneler, kreves det mye tilleggsutstyr: ladekontrollere, batterier, for å overføre strømmen til tekniske standarder.

Vurder produksjon gjør-det-selv ladekontroller for solcellebatterier.

Dette er en enhet som kontrollerer ladenivået til blysyrebatterier, og forhindrer at de blir fullstendig utladet og ladet opp igjen.Hvis batteriet begynner å lades ut i nødmodus, vil enheten redusere belastningen og forhindre fullstendig utlading.

Det er verdt å merke seg at en selvlaget kontroller ikke kan sammenlignes i kvalitet og funksjonalitet med en industriell, men den vil være ganske tilstrekkelig for driften av det elektriske nettverket. På salg kommer over produkter laget i kjelleren, som har et svært lavt nivå av pålitelighet. Hvis du ikke har nok penger til en dyr enhet, er det bedre å montere den selv.

DIY batteriladekontroller for solenergi

Selv et hjemmelaget produkt må oppfylle følgende betingelser:

• 1.2P
• Maksimal tillatt inngangsspenning må være lik den totale spenningen til alle batterier uten belastning.

På bildet nedenfor vil du se et diagram over slikt elektrisk utstyr. For å montere den trenger du litt kunnskap om elektronikk og litt tålmodighet. Designet er litt modifisert og nå er det installert en felteffekttransistor i stedet for en diode, som reguleres av en komparator.
En slik ladekontroller vil være tilstrekkelig for bruk i laveffektnettverk, kun ved bruk av. Forskjellig i enkel produksjon og lave materialkostnader.

Solar ladekontroller Den fungerer etter et enkelt prinsipp: når spenningen på lagringsenheten når den angitte verdien, slutter den å lade, og bare en dråpelading fortsetter. Hvis indikatorspenningen faller under den innstilte terskelen, gjenopptas strømforsyningen til batteriet. Bruken av batterier deaktiveres av kontrolleren når deres ladning er mindre enn 11 V. Takket være driften av en slik regulator, vil batteriet ikke spontant lades ut under fravær av solen.

Hovedtrekk ladekontrollerkretser:

• Ladespenning V=13,8V (konfigurerbar), målt når det er en ladestrøm;
• Lastreduksjon oppstår når Vbat er mindre enn 11V (konfigurerbar);
• Slår på lasten når Vbat=12,5V;
• Temperaturkompensasjon av lademodus;
• Den økonomiske TLC339-komparatoren kan erstattes med den mer vanlige TL393 eller TL339;
• Spenningsfallet på tastene er mindre enn 20mV ved lading med en strøm på 0,5A.

Avansert Solar Charge Controller

Hvis du er trygg på kunnskapen din om elektronisk utstyr, kan du prøve å sette sammen en mer kompleks ladekontrollerkrets. Den er mer pålitelig og kan kjøre på både solcellepaneler og en vindgenerator som hjelper deg med å få lys om kveldene.

Ovenfor er en forbedret gjør-det-selv ladekontrollerkrets. For å endre terskelverdiene brukes trimmemotstander, som du vil justere driftsparametrene med. Strømmen som kommer fra kilden kobles av reléet. Selve reléet styres av en felteffekttransistornøkkel.

Alle ladekontrollerkretser testet i praksis og har bevist seg i løpet av flere år.

For sommerhus og andre gjenstander der et stort ressursforbruk ikke er nødvendig, gir det ingen mening å bruke penger på dyre elementer. Hvis du har den nødvendige kunnskapen, kan du endre de foreslåtte designene eller legge til den nødvendige funksjonaliteten.

Så du kan lage en ladekontroller med egne hender når du bruker alternative energienheter. Fortvil ikke hvis den første pannekaken kom klumpete ut. Tross alt er ingen immun mot feil. Litt tålmodighet, flid og eksperimentering vil bringe saken til en slutt. Men en fungerende strømforsyning vil være en utmerket grunn til stolthet.

Laderegulatoren er en svært viktig del av systemet der den elektriske strømmen genereres av solcellepaneler. Enheten kontrollerer lading og utlading av batterier. Det er takket være ham at batteriene ikke kan lades opp og ut så mye at det vil være umulig å gjenopprette arbeidstilstanden.

Slike kontroller kan lages for hånd.

Driftsprinsipp

Hvis det ikke kommer strøm fra solbatteriet, er kontrolleren i hvilemodus. Den bruker ikke noen av wattene fra batteriet. Etter at sollys treffer panelet, begynner elektrisk strøm å strømme til kontrolleren. Han må slå på. Imidlertid slår indikator-LED-en sammen med 2 svake transistorer seg på bare når spenningen når 10 V.

Etter å ha nådd denne spenningen vil strømmen gå gjennom Schottky-dioden til batteriet. Hvis spenningen stiger til 14V, vil forsterkeren U1 begynne å fungere, som vil slå på MOSFET-transistoren. Som et resultat vil LED-en slå seg av, og to ikke-kraftige transistorer lukkes. Batteriet vil ikke lades. På dette tidspunktet vil C2 bli utladet. I gjennomsnitt tar det 3 sekunder. Etter at kondensatoren C2 er utladet, vil hysteresen U1 bli overvunnet, MOSFET-en lukkes, og batteriet begynner å lades. Ladingen fortsetter til spenningen stiger til koblingsnivået.

Egen produksjon

Hvis en person har viss kunnskap innen elektronikk og elektroteknikk, kan du prøve å sette sammen en kontrollerkrets for solcellepaneler og en vindgenerator med egne hender.En slik enhet vil være mye dårligere i funksjonalitet og effektivitet enn industrielle serieprøver, men i lavstrømsnettverk kan det være nok.

Håndverkskontrollmodulen må oppfylle de grunnleggende betingelsene:

• 1.2P ≤ I × U. Denne ligningen bruker notasjonen av den totale effekten til alle kilder (P), utgangsstrømmen til kontrolleren (I), spenningen i systemet med et helt utladet batteri (U),
• Maksimal inngangsspenning til kontrolleren må tilsvare den totale spenningen til batteriene uten belastning.

Det enkleste oppsettet for en slik modul vil se slik ut:

Enheten, satt sammen for hånd, fungerer med følgende egenskaper:

• Ladespenning - 13,8 V (kan variere avhengig av gjeldende klassifisering),
• Avskjæringsspenning - 11 V (konfigurerbar),
• Slå på spenning - 12,5 V,
• Spenningsfallet over tastene er 20 mV ved en strømverdi på 0,5A.

PWM- eller MPPT-ladekontrollere er en av de integrerte delene av ethvert sol- eller hybridsystem basert på sol- og vindgeneratorer. De gir en normal batterilademodus, øker effektiviteten og forhindrer for tidlig slitasje, og kan monteres fullstendig for hånd.

Modulkoblingsskjema

Klikk for å forstørre diagrammet

Etter å ha fjernet bakveggen, kan du få tilgang til kretskortet til enheten.

Et 12 V-batteri med en kapasitet på 1,2 A/t ble valgt som batteri, fordi forfatteren hadde det. Faktisk, på en klar solskinnsdag, vil panelet kunne lade 2-3 slike batterier. En sikring er inkludert i batterikretsen for å redusere risikoen for kortslutning.For å forhindre at batteriet lades ut gjennom solcellepanelet i dårlig lys, er en Schottky-diode av typen IN5817 koblet i serie med panelet. Når batteriet er fulladet, er strømmen som trekkes fra solcellepanelet på ca. 50mA ved 19V.

Som testbelastning ble det brukt en egenlaget LED-fytolampe på 4 fyto-LED-er koblet i serie med en effekt på 1 W, en motstand av typen MLT-2 med en motstand på 30 Ohm ble koblet i serie med LED-ene. Ved en spenning på 12,6 V vil strømmen som forbrukes av lampen være omtrent 60 mA. Dermed lar et 1,2 Ah batteri deg drive denne lampen i ca. 20 timer.

Generelt viste den sammensatte autonome strukturen seg å være ganske effektiv fra et teknisk synspunkt. Men fra et økonomisk synspunkt, gitt kostnadene for solbatteri, batteri og kontrollenhet, er bildet dystert. Et solcellebatteri koster 2700 rubler, et 12 V 1,2 Ah-batteri koster omtrent 500 rubler, en kontrollenhet koster 400 rubler. Forfatteren prøvde også å bruke to 6 V 12 A/t-batterier koblet i serie (de vil koste omtrent 3000 r), forfatteren lader et slikt batteri på 3-4 soldager, mens ladestrømmen når 270 mA.

Den totale kostnaden for brukt utstyr i minimumskonfigurasjonen er 3600 rubler. Som du kan se, bruker denne fytolampen omtrent 0,8 watt. Ved en hastighet på 3,5 r/kWh må lampen drives fra strømnettet med 50 % strømforsyningseffektivitet, ca. 640 000 timer eller 73 år, bare for å rettferdiggjøre utstyrskostnadene. Samtidig, i en slik periode, vil det utvilsomt være nødvendig å endre utstyret fullstendig flere ganger, ingen har kansellert nedbrytningen av batteriet og fotocellene.

Enhetsdiagram

Disse brettene blir veldig varme, så vi skal lodde dem litt over kretskortet. Til dette skal vi bruke en stiv kobbertråd for å lage bena til PCB. Vi skal ha 4 stykker kobbertråd for å lage 4 ben til kretskortet. Du kan også bruke pinnehoder i stedet for kobbertråd til dette.

Solcellen er koblet til henholdsvis IN+ og IN- terminalene på ladekortet TP4056. En diode er satt inn i den positive enden for omvendt spenningsbeskyttelse. BAT+- og BAT-kortene kobles deretter til +ve- og -ve-enden av batteriet. Det er alt vi trenger for å lade batteriet.

Nå for å drive Arduino-kortet, må vi øke utgangen til 5V. Så vi legger til en 5V spenningsforsterker til denne kretsen. Koble -ve-batterier til IN- på forsterkeren og ve+ til IN+ ved å legge til en bryter mellom dem. Vi koblet boosterkortet direkte til laderen, men vi anbefaler å installere en SPDT-bryter der. Derfor, når enheten lader batteriet, lades det opp og brukes ikke.

Solcellene kobles til inngangen til en litiumbatterilader (TP4056), hvis utgang er koblet til et litiumbatteri 18560. En 5V spenningsforsterker er også koblet til batteriet og brukes til å konvertere fra 3,7VDC til 5VDC.

Ladespenningen er typisk rundt 4,2 V. Spenningsforsterkerens inngang varierer fra 0,9 V til 5,0 V. Så den vil se rundt 3,7 V ved inngangen når batteriet lades ut og 4,2 V når den lades opp.Forsterkerens utgang til resten av kretsen vil holde den på 5V.

Dette prosjektet vil være svært nyttig for å drive ekstern datalogger. Som du vet er strømforsyningen alltid et problem for fjernopptakeren, og i de fleste tilfeller er det ingen stikkontakt tilgjengelig.

En lignende situasjon tvinger deg til å bruke noen batterier for å drive kretsen. Men til slutt vil batteriet dø. Vårt rimelige prosjekt solcelle-lader ville være en flott løsning for denne situasjonen.

Trenge

Ved maksimal lading av batteriet vil kontrolleren regulere strømforsyningen til den, og redusere den til den nødvendige mengden for å kompensere for selvutladingen av enheten. Hvis batteriet er helt utladet, vil kontrolleren slå av all innkommende belastning på enheten.

Behovet for denne enheten kan reduseres til følgende punkter:

1. Batterilading er flertrinns;
2. Justering av på/av-batteriet når du lader/utlader enheten;
3. Koble til batteriet med maksimal ladning;
4. Koble til lading fra fotoceller i automatisk modus.

Batteriladekontrolleren for solenergiapparater er viktig fordi ytelsen til alle funksjonene i god stand øker levetiden til det innebygde batteriet betydelig.

Koblingsskjemaer

Det er 3 mulige ordninger for å koble solcellepaneler til hverandre, disse er: seriell, parallell og serie-parallell kobling. Nå mer om dem.

seriell tilkobling

I denne kretsen er den negative terminalen på det første panelet koblet til den positive terminalen til den andre, den negative til den andre til den tredje terminalen, og så videre.Hva gir en slik tilkobling - spenningen til alle paneler vil bli lagt til. Med andre ord, hvis du ønsker å få for eksempel 220V med en gang, vil denne kretsen hjelpe deg med det. men den brukes sjelden.

La oss ta et eksempel. Vi har 4 paneler med en merkeeffekt på 12V hver, Voc: 22,48V (dette er åpen kretsspenning), vi får 48V på utgangen. Åpen kretsspenning \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. mens maksimal strømeffekt, Imp, forblir uendret.

I dette opplegget anbefales det ikke å bruke paneler med forskjellige Imp-verdier, da systemeffektiviteten vil være lav.

Parallellkobling

Denne ordningen tillater, uten å øke spenningen til panelene, å øke strømmen. La oss ta et eksempel. Vi har 4 paneler med en merkeeffekt på 12V hver, åpen kretsspenning 22,48V, strøm ved punktet for maksimal effekt 5,42A. Ved utgangen av kretsen forblir nominell spenning og åpen kretsspenning uendret, men maksimal effekt vil være 5,42A * 4 = 21,68A.

Serie-parallellkobling

• Nominell solcellepanelspenning: 12V • Tomgangsspenning Voc: 22,48V • Strøm ved maksimalt effektpunkt Imp: 5,42A.

Ved å koble 2 solcellepaneler i serie og 2 i parallell på utgangen får vi en spenning på 24V, en åpen kretsspenning på 44,96V, og strømmen blir 5,42A * 2 = 10,84A.

Dette gjør det mulig å ha et balansert system og spare på utstyr som en batteriladekontroller, siden emuen ikke trenger å tåle mye spenning på topp. Kretsen gjør det også mulig å bruke paneler med forskjellig effekt, for eksempel 2 til 12V, for å konvertere til 24V. Det mest praktiske nettverksalternativet for hjemmet.

De beste stasjonære solcellepanelene

Stasjonære enheter er preget av store dimensjoner og økt kraft. De er installert i stort antall på taket av bygninger og andre friområder. Designet for helårsbruk.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
redaksjonell poengsum

98%
kjøpere anbefaler dette produktet

Modellen er laget ved hjelp av PERC-teknologi, takket være hvilken den er stabil under ugunstige værforhold. Den anodiserte aluminiumsrammen er ikke redd for skarpe støt og deformasjoner. Høyfast herdet glass med lav UV-absorpsjon sikrer sikkerheten til panelet.

Nominell effekt er 370 W, spenning er 24 V. Batteriet kan fungere ved utetemperatur fra -40 til +85 °С. Diodemontasjen beskytter den mot overbelastning og omvendte strømmer, reduserer effektivitetstap med delvis skyggelegging av overflaten.

Fordeler:

• holdbar korrosjonsbestandig ramme;
• tykt beskyttende glass;
• stabil drift under alle forhold;
• lang levetid.

Feil:

stor vekt.

Sunways FSM-370M anbefales for permanent strømforsyning av store anlegg. Et utmerket valg for plassering på taket av et boligbygg eller kontorbygg.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
redaksjonell poengsum

96%
kjøpere anbefaler dette produktet

Et trekk ved Delta BST er den heterogene strukturen til enkeltkrystallmoduler. Dette har forbedret panelets evne til å absorbere spredt solstråling og sikrer effektiv drift selv under overskyede forhold.

Toppeffekten til batteriet er 200 watt med dimensjoner på 1580x808x35 mm. Stiv konstruksjon tåler vanskelige forhold, mens en forsterket ramme med dreneringshull sikrer stabil drift av panelet ved dårlig vær.Det beskyttende laget er laget av herdet antirefleksglass 3,2 mm tykt.

Fordeler:

• stabil drift under vanskelige værforhold;
• forsterket konstruksjon;
• Varme motstand;
• rustfri ramme.

Feil:

kompleks installasjon.

Delta BST er designet for å gi jevn kraft gjennom hele året og vil gi pålitelig kraft i mange år fremover.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
redaksjonell poengsum

90%
kjøpere anbefaler dette produktet

Feron solcellepanel er ikke redd for vanskelige forhold og fungerer stabilt ved en temperatur på -40..+85 °C. Metallhuset er motstandsdyktig mot skader og korroderer ikke. Batterieffekten er 60 W, dimensjonene i bruksklar form er 35x1680x664 millimeter.

Om nødvendig, transport strukturen kan enkelt foldes. For praktisk og sikker bæring leveres en spesiell veske laget av slitesterk syntetisk materiale. Settet inneholder også to støtter, en kabel med klips og en kontroller, som lar deg umiddelbart sette panelet i drift.

Fordeler:

• Varme motstand;
• stabil drift under alle værforhold;
• holdbar sak;
• rask installasjon;
• praktisk sammenleggbar design.

Feil:

høy pris.

Feron kan brukes i all slags vær. Et godt valg for installasjon i et privat hjem, men du trenger flere av disse panelene for å få nok strøm.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
redaksjonell poengsum

85%
kjøpere anbefaler dette produktet

Modellen er laget av polykrystallinske silisiumskiver. Fotoceller er dekket med et tykt lag herdet glass, noe som eliminerer risikoen for mekanisk skade og ytre faktorer.Levetiden deres er omtrent 25 år.

Batterieffekten er 120 W, dimensjonene i klar-til-bruk-tilstand er 128x4x67 centimeter. Settet inkluderer en praktisk veske laget av slitesterkt materiale som forenkler oppbevaring og transport av panelet. For enkel installasjon på en flat overflate, er det gitt spesielle ben.

Fordeler:

• beskyttende deksel;
• rask installasjon;
• kompakt størrelse og lett å bære;
• lang levetid;
• slitesterk veske inkludert.

Feil:

rammen er spinkel.

Woodland Sun House er i stand til å lade 12-volts batterier. En utmerket løsning for installasjon i et landsted, en jaktbase og andre steder fjernt fra sivilisasjonen.

Solar tilkoblingsmuligheter

Solcellepaneler er bygget opp av flere individuelle paneler. For å øke utgangsparametrene til systemet i form av kraft, spenning og strøm, er elementene koblet til hverandre ved å anvende fysikkens lover.

Koblingen av flere paneler til hverandre kan utføres ved å bruke en av tre monteringsskjemaer for solcellepaneler:

• parallell;
• konsistent;
• blandet.

Den parallelle kretsen innebærer å koble terminaler med samme navn til hverandre, der elementene har to felles noder for konvergens av ledere og deres forgrening.

Med en parallellkrets er plussene koblet til plussene, og minusene til minusene, som et resultat av at utgangsstrømmen øker, og utgangsspenningen forblir innenfor 12 volt

Verdien av maksimal mulig utgangsstrøm i en parallellkrets er direkte proporsjonal med antall tilkoblede elementer. Prinsippene for beregning av mengden er gitt i artikkelen vi anbefaler.

Seriekretsen innebærer tilkobling av motsatte poler: "pluss" til det første panelet til "minus" til det andre.Det gjenværende ubrukte "pluss" til det andre panelet og "minus" til det første batteriet er koblet til kontrolleren som ligger lenger langs kretsen.

Denne typen tilkobling skaper forhold for flyten av elektrisk strøm, der det bare er en måte å overføre energibæreren fra kilden til forbrukeren.

Med en seriell tilkobling øker utgangsspenningen og når 24 volt, noe som er nok til å drive bærbart utstyr, LED-lamper og noen elektriske mottakere

En serie-parallell eller blandet krets brukes oftest når det er nødvendig å koble til flere grupper av batterier. Ved å bruke denne kretsen kan både spenning og strøm økes ved utgangen.

Med en serie-parallell tilkoblingsordning når utgangsspenningen et merke, hvis egenskaper er best egnet for å løse hoveddelen av husholdningsoppgaver

Dette alternativet er også fordelaktig i den forstand at i tilfelle svikt i et av de strukturelle elementene i systemet, fortsetter andre forbindelseskjeder å fungere. Dette øker påliteligheten til hele systemet betydelig.

Prinsippet for å sette sammen en kombinert krets er basert på det faktum at enhetene innenfor hver gruppe er koblet parallelt. Og tilkoblingen av alle grupper i en krets utføres sekvensielt.

Ved å kombinere forskjellige typer tilkoblinger vil det ikke være vanskelig å sette sammen et batteri med de nødvendige parameterne. Hovedsaken er at antallet tilkoblede celler skal være slik at driftsspenningen som tilføres batteriene, tatt i betraktning dets fall i ladekretsen, overstiger spenningen til selve batteriene, og belastningsstrømmen til batteriet samtidig. tiden gir den nødvendige mengden ladestrøm.

Trenge

Ved maksimal lading av batteriet vil kontrolleren regulere strømforsyningen til den, og redusere den til den nødvendige mengden for å kompensere for selvutladingen av enheten. Hvis batteriet er helt utladet, vil kontrolleren slå av all innkommende belastning på enheten.

Behovet for denne enheten kan reduseres til følgende punkter:

1. Batterilading er flertrinns;
2. Justering av på/av-batteriet når du lader/utlader enheten;
3. Koble til batteriet med maksimal ladning;
4. Koble til lading fra fotoceller i automatisk modus.

Batteriladekontrolleren for solenergiapparater er viktig fordi ytelsen til alle funksjonene i god stand øker levetiden til det innebygde batteriet betydelig.