Aurinkoakun lataussäädin: piiri, toimintaperiaate, liitäntätavat

Aurinkoenergia on toistaiseksi rajoitettu (kotitalouksien tasolla) suhteellisen pienitehoisten aurinkosähköpaneelien luomiseen.Mutta riippumatta auringonvalon valosähköisen muuntimen suunnittelusta virraksi, tämä laite on varustettu moduulilla, jota kutsutaan aurinkoakun latausohjaimeksi.

Auringon fotosynteesilaitteisto sisältää todellakin ladattavan akun - varastolaitteen aurinkopaneelista vastaanotetulle energialle. Tätä toissijaista energialähdettä ensisijaisesti palvelee ohjain.

Esittelemässämme artikkelissa ymmärrämme tämän laitteen suunnittelun ja toimintaperiaatteet sekä pohdimme myös sen liittämistä.

Aurinkopaneelit

Elektroninen moduuli, jota kutsutaan aurinkosäätimeksi, on suunniteltu suorittamaan useita ohjaustoimintoja lataus-/purkausprosessin aikana aurinkopariston akku.

Kun auringonvalo putoaa esimerkiksi talon katolle asennetun aurinkopaneelin pinnalle, laitteen valokennot muuttavat tämän valon sähkövirraksi.

Tuloksena oleva energia voitaisiin itse asiassa syöttää suoraan akkuon. Akun lataus-/purkausprosessilla on kuitenkin omat hienovaraisuutensa (tietyt virtojen ja jännitteiden tasot). Jos unohdat nämä hienoudet, akku yksinkertaisesti epäonnistuu lyhyen käyttöajan kuluessa.

Tällaisten surullisten seurausten välttämiseksi on suunniteltu aurinkoakun latausohjaimeksi kutsuttu moduuli.

Akun lataustason valvonnan lisäksi moduuli valvoo myös energiankulutusta.Purkautumisasteesta riippuen aurinkoakun lataussäädinpiiri säätelee ja asettaa alkulataukseen ja myöhempään lataukseen tarvittavan virtatason.

Aurinkoakun latausohjaimen tehosta riippuen näiden laitteiden kokoonpanot voivat olla hyvin erilaisia

Yleisesti ottaen moduuli tarjoaa yksinkertaisesti sanottuna huolettoman "elämän" akulle, joka ajoittain kerääntyy ja vapauttaa energiaa kuluttajalaitteisiin.

Käytännössä käytetyt tyypit

Teollisella tasolla on lanseerattu ja valmisteilla kahdenlaisia ​​elektronisia laitteita, joiden suunnittelu sopii asennettavaksi aurinkoenergiajärjestelmään:

1. PWM-sarjan laitteet.
2. MPPT-sarjan laitteet.

Ensimmäistä aurinkopariston säädintyyppiä voidaan kutsua "vanhaksi mieheksi". Tällaisia ​​järjestelmiä kehitettiin ja otettiin käyttöön aurinko- ja tuulienergian kehityksen kynnyksellä.

PWM-ohjainpiirin toimintaperiaate perustuu pulssinleveysmodulaatioalgoritmeihin. Tällaisten laitteiden toiminnallisuus on jonkin verran huonompi kuin MPPT-sarjan edistyneemmät laitteet, mutta yleensä ne toimivat myös melko tehokkaasti.

Yksi yhteiskunnan suosituimmista aurinkoasemien akkulatausohjainmalleista huolimatta siitä, että laitepiiri on tehty PWM-tekniikalla, jota pidetään vanhentuneena

Maximum Power Point Tracking -tekniikkaa (maksimitehorajan seuranta) käyttävät mallit erottuvat nykyaikaisesta lähestymistavasta piiriratkaisuihin ja tarjoavat enemmän toimivuutta.

Mutta jos vertaamme molempia ohjaimia ja erityisesti kotitalouksiin suuntautuneita, MPPT-laitteet eivät näytä siinä ruusuisessa valossa, jossa niitä perinteisesti mainostetaan.

MPPT-tyyppinen ohjain:

• on korkeammat kustannukset;
• on monimutkainen konfigurointialgoritmi;
• antaa tehon vain suuren alueen paneeleissa.

Tämäntyyppiset laitteet sopivat paremmin maailmanlaajuisiin aurinkoenergiajärjestelmiin.

Ohjain, joka on suunniteltu käytettäväksi osana aurinkovoimalaitosta. Se edustaa MPPT-laitteiden luokkaa - edistyneempää ja tehokkaampaa

Tavallisen kotiympäristön käyttäjän tarpeisiin, joilla on pääsääntöisesti pienipintaisia ​​paneeleja, on kannattavampaa ostaa ja käyttää PWM-ohjainta (PWM), jolla on sama vaikutus.

Ohjainten lohkokaaviot

Kaaviokaaviot PWM- ja MPPT-ohjaimista, jotta niitä voidaan tarkastella maallikon silmin, ovat liian monimutkaisia ​​​​pisteitä, jotka liittyvät elektroniikan hienovaraiseen ymmärtämiseen. Siksi on loogista harkita vain rakennekaavioita. Tämä lähestymistapa on ymmärrettävä monille ihmisille.

Vaihtoehto 1 - PWM-laitteet

Aurinkopaneelista tuleva jännite kulkee kahden johtimen (positiivisen ja negatiivisen) kautta stabilointielementtiin ja erotusvastuspiiriin. Tämän piirin osan ansiosta saadaan tulojännitteen potentiaalin tasaus ja jossain määrin ne järjestävät säätimen sisääntulon suojauksen tulojänniterajan ylittymiseltä.

Tässä on syytä korostaa: jokaisella yksittäisellä laitemallilla on tietty tulojänniteraja (ilmoitettu dokumentaatiossa).

Suunnilleen tältä näyttää PWM-tekniikoiden pohjalta tehtyjen laitteiden lohkokaavio.Pienten kotitalousasemien käyttöön tämä piirimenetelmä tarjoaa varsin riittävän tehokkuuden

Seuraavaksi jännite ja virta rajoitetaan vaadittuun arvoon tehotransistoreilla. Näitä piirikomponentteja puolestaan ​​ohjaa ohjainsiru ohjainsirun kautta. Tämän seurauksena tehotransistorin parin lähtö asettaa akun jännitteen ja virran normaaliarvon.

Piiri sisältää myös lämpötila-anturin ja ajurin, joka ohjaa tehotransistoria, joka säätelee kuormitustehoa (suojaus akun syväpurkautumiselta). Lämpötila-anturi valvoo PWM-ohjaimen tärkeiden osien lämmitystilaa.

Yleensä lämpötilataso kotelon sisällä tai tehotransistorien jäähdytyselementeissä. Jos lämpötila ylittää asetuksissa asetetut rajat, laite sammuttaa kaikki aktiiviset sähkölinjat.

Vaihtoehto 2 – MPPT-laitteet

Piirin monimutkaisuus tässä tapauksessa johtuu sen lisäyksestä useisiin elementteihin, jotka rakentavat tarvittavan ohjausalgoritmin huolellisemmin käyttöolosuhteiden perusteella.

Jännite- ja virtatasoja tarkkaillaan ja verrataan vertailupiireillä ja vertailutulosten perusteella määritetään suurin lähtöteho.

Piirisuunnittelu rakenteellisessa muodossa MPPT-teknologioihin perustuville lataussäätimille. Tässä mainitaan jo monimutkaisempi algoritmi oheislaitteiden valvontaan ja ohjaukseen.

Suurin ero tämäntyyppisten säätimien ja PWM-laitteiden välillä on, että ne pystyvät säätämään aurinkoenergiamoduulin maksimiteholle sääolosuhteista riippumatta.

Tällaisten laitteiden piirit toteuttavat useita ohjausmenetelmiä:

• häiriöt ja havainnot;
• johtavuuden lisääminen;
• nykyinen lakaista;
• vakiojännite.

Ja kokonaistoiminnan viimeisessä osassa käytetään myös algoritmia kaikkien näiden menetelmien vertailuun.

Ohjaimen liitäntätavat

Liitäntöjen aihetta silmällä pitäen on heti huomattava: jokaisen yksittäisen laitteen asennuksessa on ominaista työskentely tietyn aurinkopaneelisarjan kanssa.

Jos esimerkiksi käytetään säädintä, joka on suunniteltu maksimitulojännitteelle 100 volttia, sarjan aurinkopaneelien tulee tuottaa jännite, joka ei ole suurempi kuin tämä arvo.

Kaikki aurinkovoimalaitokset toimivat ensimmäisen vaiheen lähtö- ja tulojännitteiden tasapainotussäännön mukaisesti. Säätimen jännitteen ylärajan tulee vastata paneelin jännitteen ylärajaa

Ennen kuin liität laitteen, sinun on päätettävä sen fyysisen asennuksen sijainti. Sääntöjen mukaan asennuspaikka tulee valita kuivassa, hyvin ilmastoidussa tilassa. Vältä syttyvien materiaalien läsnäoloa laitteen lähellä.

Tärinä-, lämpö- ja kosteuslähteiden esiintyminen laitteen välittömässä läheisyydessä ei ole hyväksyttävää. Asennuspaikka on suojattava sateelta ja suoralta auringonvalolta.

Liitäntätekniikka PWM-malleille

Melkein kaikki PWM-ohjainten valmistajat edellyttävät, että laitteet kytketään täsmällisesti.

PWM-ohjainten liittäminen oheislaitteisiin ei ole erityisen vaikeaa. Jokainen kortti on varustettu merkittyillä liittimillä. Tässä sinun on vain noudatettava toimintojen järjestystä

Oheislaitteet on kytkettävä täysin kosketinliittimien merkintöjen mukaisesti:

1. Liitä akun johdot laitteen akun napoihin ilmoitetun napaisuuden mukaisesti.
2. Kytke suojasulake päälle suoraan plusjohtimen kosketuskohdasta.
3. Kiinnitä aurinkopaneelin akusta tulevat johtimet aurinkopaneelille tarkoitettuihin säätimen koskettimiin. Huomioi napaisuus.
4. Kytke sopivan jännitteen testilamppu (yleensä 12/24V) laitteen kuormitusliittimiin.

Määritettyä järjestystä ei saa rikkoa. Esimerkiksi aurinkopaneelien kytkeminen ensin, kun akkua ei ole kytketty, on ehdottomasti kielletty. Tekemällä tämän käyttäjällä on riski "polttaa" laite. SISÄÄN tätä materiaalia Kaavio aurinkopaneelien kokoamisesta akulla on kuvattu tarkemmin.

PWM-sarjan ohjaimissa ei myöskään ole sallittua kytkeä jännitteenmuuttajaa säätimen kuormitusliittimiin. Invertteri tulee kytkeä suoraan akun napoihin.

MPPT-laitteiden liittäminen

Tämäntyyppisten laitteiden yleiset fyysiset asennusvaatimukset eivät eroa aiemmista järjestelmistä. Mutta tekninen kokoonpano on usein hieman erilainen, koska MPPT-ohjaimia pidetään usein tehokkaampina laitteina.

Suurille tehotasoille suunnitelluissa säätimissä on suositeltavaa käyttää suuripoikkipintaisia ​​kaapeleita, jotka on varustettu metallipäädyillä virtapiirien liitäntöihin.

Esimerkiksi tehokkaissa järjestelmissä näitä vaatimuksia täydennetään sillä, että valmistajat suosittelevat vähintään 4 A/mm virrantiheydelle suunniteltujen sähköliitäntälinjojen kaapelin käyttöä.². Eli esimerkiksi säätimelle, jonka virta on 60 A, tarvitset kaapelin akkuun liittämiseksi, jonka poikkileikkaus on vähintään 20 mm².

Liitäntäkaapelit on varustettava kuparikorvakkeilla, jotka on puristettu tiukasti erikoistyökalulla. Aurinkopaneelin ja akun miinusnavat on varustettava sovittimilla, joissa on sulakkeet ja kytkimet.

Tämä lähestymistapa eliminoi energiahäviöt ja varmistaa laitteiston turvallisen toiminnan.

Lohkokaavio tehokkaan MPPT-ohjaimen liittämisestä: 1 – aurinkopaneeli; 2 – MPPT-ohjain; 3 – riviliitin; 4.5 - sulakkeet; 6 – ohjaimen virtakytkin; 7.8 - maadoitusväylä

Ennen yhdistämistä aurinkopaneelit Kun kytket laitteeseen, varmista, että jännite liittimissä vastaa tai on pienempi kuin jännite, joka voidaan syöttää säätimen tuloon.

Oheislaitteiden liittäminen MTTP-laitteeseen:

1. Käännä paneeli ja akun kytkimet “off”-asentoon.
2. Irrota paneelin ja akun suojasulakkeet.
3. Liitä akun navat kaapelilla akun ohjaimen napoihin.
4. Yhdistä aurinkopaneelin liittimet kaapelilla vastaavalla merkillä merkittyihin säätimen liittimiin.
5. Yhdistä maadoitusliitin maadoitusväylään kaapelilla.
6. Asenna lämpötila-anturi säätimeen ohjeiden mukaan.

Näiden vaiheiden jälkeen sinun on asetettava aiemmin poistettu akun sulake takaisin ja käännettävä kytkin "on"-asentoon. Akun tunnistussignaali ilmestyy ohjaimen näytölle.

Vaihda seuraavaksi lyhyen tauon (1-2 minuuttia) jälkeen aiemmin irrotettu aurinkopaneelin sulake ja käännä paneelin kytkin “on”-asentoon.

Laitteen näytöllä näkyy aurinkopaneelin jännitteen arvo. Tämä hetki osoittaa aurinkoenergialaitoksen onnistuneen käynnistämisen.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Teollisuus tuottaa laitteita, jotka ovat piirisuunnittelultaan monipuolisia. Siksi on mahdotonta antaa yksiselitteisiä suosituksia kaikkien asennusten liittämisestä poikkeuksetta.

Kaiken tyyppisten laitteiden pääperiaate pysyy kuitenkin samana: ilman akun kytkemistä ohjainväyliin, yhteyttä aurinkosähköpaneeleihin ei voida hyväksyä. Samanlaisia ​​vaatimuksia sovelletaan järjestelmään kuulumiseen jännitteen invertteri. Sitä tulisi pitää erillisenä moduulina, joka on kytketty akkuun suoralla kosketuksella.

Jos sinulla on tarvittavaa kokemusta tai tietoa, ole hyvä ja jaa se lukijoidemme kanssa. Jätä kommenttisi alla olevaan lohkoon. Täällä voit esittää kysymyksen artikkelin aiheesta.