Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи

При выборе контроллера заряда для солнечных батарей большинство задается вопросом, как выбрать контроллер заряда солнечных батарей.

Выбор контроллера заряда солнечных батарей следует разделить на несколько аспектов:

1. Подбор по мощности массива солнечных батарей;
2. Подбор по напряжению используемых солнечных батарей и акб;
3. Подбор по максимальной нагрузке или зарядному току акб, количеству акб;
4. Подбор по типу АКБ;
5. Подбор по необходимым функциям;
6. Подбор по типу регулировки и преобразования напряжения;
7. Подбор по стоимости;
8. Выбор производителя.

Подбор по мощности массива солнечных батарей

Основной параметр контроллера солнечного заряда это рабочее напряжение и максимальная сила тока, с которой может работать контроллер заряда. Очень важно знать такие параметры солнечных батарей, как:

• Номинальное напряжение – рабочее напряжение контура солнечных батарей, замкнутого на нагрузку, т.е. на контроллер;
• Напряжение открытого контура – максимальное достигаемое напряжение контура солнечных батарей, не подключенного к нагрузке. Также же это напряжение называется напряжением холостого хода. При подключении к контроллеру солнечных батарей, контроллер должен выдерживать данное напряжение.
• Максимальная сила входного тока от солнечных батарей, сила тока контура солнечных батарей в режиме короткого замыкания. Этот параметр достаточно редко указывается в характеристиках контроллера. Для этого необходимо узнать номинал предохранителя в контроллере и посчитать величину тока короткого замыкания солнечных модулей в контуре. Для солнечных батарей ток короткого замыкания обычно всегда указан. Ток короткого замыкания всегда выше максимального рабочего тока.
• Номинальный рабочий ток. Ток подключенного контура солнечных батарей, который вырабатывается солнечными батареями при нормальных условиях эксплуатации. Данный ток обычно ниже указанного тока в характеристиках для контроллера, так как производители, как всегда, указывают максимальную силу тока контроллера.
• Номинальная мощность подключаемых солнечных батарей. Данная мощность представляет произведение рабочего напряжения на рабочий ток солнечных батарей. Мощность солнечных батарей, подключенных к контроллеру должна быть равна указанной или меньше, но никак не больше. При превышении мощности, контроллер при отсутствии предохранителей может сгореть. Хотя большинство контроллеров, естественно, имеют предохранители, рассчитанные на перегрузку в 10-20% в течение 5-10 минут.

Подбор контроллера по напряжению и току солнечных батарей и акб

Большинство выпускаемых солнечных батарей имеет номинальное напряжение 12 или 24 вольта. Это сделано для того чтобы можно было заряжать аккумуляторные батареи без дополнительного преобразования напряжения.

Аккумуляторные батареи появились значительно раньше солнечных батарей и имеют распространённый стандарт номинального напряжения на 12 или 24 вольта.

Соответственно большинство контроллеров для солнечных батарей выпускается с номинальным рабочим напряжением равным 12 или 24 вольта, а также двухдиапазонные на 12 и 24 вольта с автоматическим распознаванием и переключением напряжения.

Номинальное напряжение на 12 и 24 вольта достаточно низкое для мощных систем.

Для получения необходимой мощности приходится увеличивать количество солнечных батарей и аккумуляторов, соединяя их в параллельные контуры и значительно увеличивая силу тока. Увеличение силы тока ведет к нагреву кабеля и электрическим потерям.

Необходимо увеличивать толщину кабеля, возрастает расход металла. Также необходимы мощные контроллеры, рассчитанные на высокий ток, такие контроллеры получаются очень дорогими.

Чтобы исключить возрастание тока, контроллеры для мощных систем делают для номинально рабочего напряжения на 36, 48 и 60 Вольт. Стоит заметить, что напряжение контроллеров кратно по напряжению 12 вольтам, для того чтобы можно было подключать солнечные батареи и акб в последовательные сборки. Контроллеры с кратным напряжением выпускаются только для технологии зарядки ШИМ.

Как видно ШИМ контроллеры выбираются с напряжением кратным 12 вольтам, причем в них входное номинальное напряжение от солнечных батарей и номинальное напряжение контура подключенных аккумуляторов должно быть одинаковым, т.е. 12В от СБ – 12В к АКБ, 24В на 24, 48В на 48В.

У контроллеров MPPT входное напряжение может быть равным или произвольно выше в несколько раз без кратности 12 Вольтам. Обычно MPPT контроллеры имеют входное напряжение от солнечных батарей от 50 Вольт для простых моделей и до 250 вольт для мощных контроллеров.

Но следует учесть, что опять же производители указывают максимальное входное напряжение, и при последовательном подключении солнечных батарей следует складывать их максимальное напряжение, или напряжение холостого хода.

Проще говоря: входное максимальное напряжение любое от 50 до 250В, в зависимости от модели, номинальное или минимальное входное при этом будет 12, 24, 36 или 48В.

При этом выходное напряжение для заряда АКБ у контроллеров MPPT стандартное, часто с автоматическим определением и поддержкой напряжений на 12, 24, 36 и 48 Вольта, иногда 60 или 96 вольт.

Существуют серийные промышленные очень мощные MPPT контроллеры с входным напряжением от солнечных батарей на 600В, 800В и даже 2000В. Данные контроллеры также можно свободно приобрести у российских поставщиков оборудования.

Окромя выбора контроллера по рабочему напряжению, контроллеры следует выбирать по максимальному входному току от солнечных батарей и максимальному току заряда акб.

Для ШИМ контроллера, максимальный входной ток от солнечных батарей будет переходить в зарядный ток АКБ, т.е. контроллер не будет заряжать большим током, чем выдают подключенные к нему солнечные батареи.

В MPPT контроллере все иначе, входной ток от солнечных батарей и выходной ток для заряда акб – это разные параметры. Эти токи могут быть равными, если номинальное напряжение подключенных солнечных батарей равно номинальному напряжению подключенных акб, но тогда теряется суть преобразования MPPT, и эффективность контроллера уменьшается.

В MPPT контроллерах номинальное входное напряжение от солнечных батарей должно быть выше номинального напряжения подключенных АКБ оптимально в 2-3 раза. Если входное напряжение выше ниже чем в 2 раза, к примеру, в 1,5 раза, то будет меньшая эффективность, а выше более чем в 3 раза, то будут большие потери на разницу преобразования напряжения.

Соответственно входной ток всегда будет равен или ниже максимальному выходному току заряда АКБ. Отсюда следует, что MPPT контроллеры необходимо выбирать по максимальному зарядному току АКБ. Но чтобы не превысить данный ток, указывается максимальная мощность подключаемых солнечных батарей, при номинальном напряжении контура подключенных АКБ. Пример для контроллера заряда MPPT на 60 Ампер:

• 800Вт при напряжении АКБ электростанции 12В;
• 1600Вт при напряжении АКБ электростанции 24В;
• 2400Вт при напряжении АКБ электростанции 36В;
• 3200Вт при напряжении АКБ электростанции 48В.

Следует заметить, что данная мощность при 12 вольт указана для зарядного напряжения от солнечных панелей в 13 — 14 Вольт, и кратна для остальных систем с напряжениями на 24, 36 и 48вольт.

Подбор контроллера по максимальной нагрузке, зарядному току акб и по количеству акб

Одним из важных аспектов выбора контроллера является максимальная выходная мощность контроллера, которая должна учитываться как со стороны контроллера, так и со стороны акб. Рассмотрим почему.

Допустим, имеем комплект акб большой емкости.

Соответственно чтобы зарядить данные акб в течение дня, контроллер должен выдавать необходимую мощность, ну и мощность подключенных солнечных батарей должна быть, естественно, не меньшей.

Если мощность контроллера и массива солнечных батарей будет меньше, то акб не успеют зарядиться в течение дня, и при постоянной нагрузке разрядятся еще больше, и так каждый раз, что скажется на их последующем ресурсе.

Если подключенные акб к солнечному контроллеру имеют маленькую емкость. Для современных контроллеров эта проблема уже не актуальна, но стоит рассмотреть такой вариант.

На старых или простых контроллерах очень важно было подобрать контроллер, мощность которого с равной мощностью солнечных батарей позволят в течение дня зарядить акб, разряженный за ночь, и обеспечить питанием дневные электрические нагрузки.

Для аккумуляторных батарей максимальный зарядный ток не должен превышать 30% от номинала емкости, если акб имеет емкость 100АЧ, то зарядный ток не должен превышать 30 Ампер.

Если же мощность солнечной системы была бы избыточна, то контроллер продолжал бы заряжать акб даже после полного их заряда, не опуская зарядный ток и напряжение, что приводило к закипанию электролита, его кипению, вскипанию и порче аккумулятора. Современные контроллеры имеют встроенный компьютер, который следит за параметрами акб, имеет программу заряда, управляемые реле отключения, а также может регулировать ток и напряжение заряда.

Подбор контроллера по типу АКБ

Различные по типу АКБ необходимо заряжать по различным программам зарядки. Это связано с различным химическим составом аккумуляторов. Программы зарядки имеют разные алгоритмы заряда.

В соответствии с выбранной программой зарядки акб контроллер заряда регулирует напряжение и силу тока в установленном диапазоне. Современные контроллеры заряжают контроллеры по технологии широтно-импульсной модуляции, такие контроллеры называются ШИМ(PWM) контроллеры.

Причем более дорогие контроллеры, которые называются MPPT, использующие технологию поиска точки максимальной мощности от массива солнечных батарей тоже заряжают аккумуляторы по технологии ШИМ.

Сначала MPPT контроллер отбирает максимальную мощность, а далее используя ШИМ преобразователь, заряжает акб в соответствии с установленной программой зарядки.

В зависимости от имеющихся аккумуляторов, необходимо выбрать контроллер, имеющий программу заряда именно для вашего типа акб. Рассмотрим основные типы АКБ и условия их заряда:

1) Свинцово-кислотные с жидким электролитом.

Заряжаются обычно напряжением не выше 14-15 вольт, можно и выше до 17 вольт, но электролит быстро закипит и начнется процесс его выкипания и разрушения пластин, поэтому придется безотрывно следить за процессом заряда и при начале образования пузырьков, все равно опустить напряжение до 14 вольт, или отключить заряд и дать остыть аккумулятору. Также такие аккумуляторы при заряде выделяют взрывоопасный газ, поэтому их необходимо заряжать с открытыми клапанами и в хорошо вентилируемом помещении.

2) Свинцово-кислотные герметичные с загущенным или абсорбированным электролитом. Это аккумуляторы, изготовленные по технологии GEL и AGM. Данные аккумуляторы необходимо заряжать напряжением не выше 14 вольт.

Это связано с тем, что если начнется процесс нагрева, загущенного или абсорбированного электролита, то структура электролита начнет разрушаться, и потеряет свои свойства, причем в отличии от жидко-кислотных, электролит невозможно поменять или восстановить.

3) Щелочные АКБ. Требуют заряд напряжением от 10В до 17В, необходимо следить за процессом заряда.

• 4) Никелевые
• 5) Литиевые, имеют в составе специальный блок управления зарядом.
• Простые контроллеры заряда имеют одну или две программы зарядки для свинцово-кислотных акб для негерметичных жидкостных и для герметичных GEL или AGM аккумуляторов.

Подбор контроллера заряда по необходимым функциям

В современном мире в стремлении увеличения эффективности, автономности и оперативности информационного контроля к контроллерам заряда от солнечных батарей также применяются требования к обеспечению различными функциями, в зависимости от места применения контроллера.

Наиболее востребованными функциями необходимыми в контроллере заряда являются:      

• Автоопределение номинального напряжения солнечных батарей и акб 12В/24В/36В/48В и др.
• Наличие дисплея для отображения показаний и удобства настройки;
• Возможность вручную устанавливать параметры работы контроллера;
• Наличие коммуникационных портов для подключения внешнего дисплея или компьютера, с учетом удаленного доступа. Такие порты, как RS232, USB, Ethernet интерфейсы для связи с другими устройствами;
• Поддержка различных типов аккумуляторов;
• Встроенные защиты: перегрузка, перезаряд, короткое замыкание;
• Комплексная самодиагностика и электронная защита может предотвратить ущерб от неправильной установки или системных ошибок;
• Внешние датчики температуры, тока и др.;
• Реле управления другими устройствами;
• Встроенные таймеры на отключения нагрузки;
• Электронный журнал параметров работы контроллера.

Солнечный контроллер заряда необходимо выбирать с учетом требуемых функций.

6.   Выбор контроллера по типу регулировки напряжения и тока. ШИМ и MPPT.

1. По регулировке тока и напряжения современные контроллеры можно разделить на два основных типа ШИМ и MPPT.
2. 1)    ШИМ контроллеры.
3. 2)    MPPT контроллеры.
4. Подробное описание технологии лучше всего смотреть в статьях ШИМ контроллеры, MPPT контроллеры, в чем отличие ШИМ и MPPT контроллера.

Подбор по стоимости

Важным критерием выбора контроллера является стоимость контроллера. При возникновении вопроса, какой контроллер купить, дороже или дешевле, в случаях небольших солнечных электростанций возникает решение, купить контроллер проще и дешевле, а на разницу в цене купить еще одну две солнечные батареи.

Если вы хотите установить простую автономную электростанцию на солнечных батареях, то стоит выбрать недорогой, но качественный ШИМ контроллер, с запасом по мощности в 20-30%.

Если же вы очень критично относитесь к установке электростанции, вам важно все параметры станции, высокая эффективность, контроль параметров, возможности удаленного управления, а также переключение между электростанцией и электросетью, или автоматическое включение генератора, то стоит приобрести продвинутый, современный, MPPT контроллер, с множеством функций, встроенных защит, возможностью управления внешними устройствами и перераспределением нагрузок.

Выбор производителя

Не маловажным аспектом является выбор производителя контроллеров. При выборе производителя контроллеров следует учитывать следующие факторы:

1)    Специализации производителя. Что выпускает данное предприятие. Специализируется ли оно на производстве компонентов автономных электростанций, или контроллер является дополнительно выпускаемым среди прочей разнообразной несерьезной электроники.

Бывает еще, что профильное по электрическим и электронным приборам предприятие решило выпускать дополнительно контроллер заряда солнечных батарей, и хотя они имеют серьезный подход, хорошую компонентную базу, но часто их устройства могут быть непродуманными, иметь мало функций.

Это связано с тем, что для выпуска контроллера не открывался специальный отдел, который бы занимался проработкой изделия, испытаниями, доработкой, сопровождением и поддержкой контроллера в эксплуатации. Скорее всего, предприятие приобрело патент на изготовление контроллера у сторонней фирмы для загрузки незадействованных мощностей.

Причем данный контроллер будет устаревшим, прошлого поколения вряд ли кто будет продавать патент на совершенно новое технологичное перспективное устройство.

2)    Страна производства. Если для вас важно, контроллеры можно выбрать по стране производства. Основное разделение идет на:

• Европейские. Наиболее качественные продуманные и дорогие.
• Американские. Аналогично европейским.
• Российские. Рынок наших контроллеров только развивается. Но уже есть достаточно продуманные контроллеры, способные составить конкуренцию европейским контроллерам. Одним из плюсов является возможность гарантийного ремонта или замены в небольшие сроки.
• Китайские. Такие контроллеры можно разделить на две категории: 

1) От брендовых производителей, специализирующихся на выпуске именно компонентах солнечных электростанций.

2) Прочие китайские производители неизвестных марок. Такие контроллеры отличает невысокая цена, некачественное исполнение, отсутствие каких-либо инструкций, гарантий и поддержки производителя.

15.11.2016

Как выбрать контроллер заряда для солнечных батарей

10.03.2017

При оценке вариантов опирайтесь на ток аккумулятора, показатель напряжения холостого хода, номинал контроллера. Последний параметр должен сопоставляться с мощностью батареи.

Контроллер заряда — ключевой элемент для продуктивной работы батарей на фотоэлементах. Это устройство распределяет потоки электроэнергии, полученной посредством солнечной панели.

Кроме того, регулятор позволяет поддерживать необходимое напряжение на выходе, исключает перезаряд или же разряд аккумулятора. В силу этого срок службы всей системы продлевается.

Однако, выбирая оптимальный контроллер заряда, даже опытные специалисты порой допускают непростительные ошибки, которые обходятся недешево.

Как избежать промахов при оценке параметров?

1. Устройство для контроля заряда рационально выбирать по току аккумулятора. Чтобы «вычислить» требуемую модель, мощность вашей батареи разделите на напряжение системы. Так вы рассчитаете подходящий номинальный ток. Но некоторые исходят из номинального тока батареи. С устройством модификации PWM (ШИМ) это правильно, поскольку его напряжение, показатели тока аккумулятора и непосредственно батареи совпадают. А вот в системе МРРТ-контроллера ток аккумулятора вдвое выше соответствующего параметра солнечной батареи. По этой причине важно покупать контроллер, отталкиваясь от тока аккумулятора.
2. Напряжение холостого хода означает напряжение контроллера на входе, а не порог максимальной мощности. В сравнении с ситуацией, когда превышена мощность фотоэлектрической батареи, при превышении максимально разрешимого входного напряжения авария куда вероятнее.
3. Даже если не предполагается полная нагрузка на батарею, не стоит комплектовать ее контроллером с меньшим номиналом. Если этот параметр контроллера не будет дотягивать до мощности солнечной батареи, устройство быстро испортится.

Некоторые владельцы солнечной батареи решают на зиму перевести систему в эконом-режим. Они сокращают количество аккумуляторов, устанавливают контроллер сниженного номинала, поскольку зарядный ток невелик. Суть такого решения объясняется тем, что якобы в зимний период солнце светит несильно, а значит — большого заряда тока не будет, причем с приходом лета контроллер попросту обрежет мощность фотоэлектрической батареи, что нормально, так как мощность в избытке. Казалось бы оптимальное и выгодное решение? В корне неправильное! Расчет выработки солнечного массива производится с учетом среднего значения за месяц в течение последней пары лет, а солнечная активность, особенно в северных регионах, может быть очень неравномерной. Разумеется, обрезая аккумуляторы и контроллер, вы приближаете КПД системы к нулю.

Служба доставки интернет-магазина «220 Volt» бесплатно доставит заказы на сумму более 3000,00 грн по Киеву, а заказать доставку в любую точку Украины можно удобной вам курьерской службой.

Как выбрать контроллер заряда солнечных батарей — полный обзор. Жми!

Солнечные батареи, преобразующие энергию солнца в электрический ток, не имеют движущихся частей, поэтому экономичны, надежны и находят все более широкое применение. В составе таких устройств несколько компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию.

Наиболее «продвинутые» комплекты содержат инвертор, преобразующий постоянное напряжение 12в в переменное 220в. Это позволяет подключать к автономной системе питания обычные сетевые приборы, такие, как телевизор и радиоприемник.

Обязательным элементом, необходимым для эффективной работы всей системы, является контроллер заряда.

Главная задача контроллера заряда – распределение потоков электрической энергии, полученной от солнечной панели. Поддержание стабильного напряжения на выходе, а также исключения перезаряда или полного разряда встроенного в систему аккумулятора.

Таким образом, значительно увеличивается срок службы дорогостоящей аккумуляторной батареи.

Основные функции

Энергосистема с использованием контроллера. (Для увеличения нажмите)

Контроллер осуществляет:

1. Выбор оптимального тока заряда аккумулятора.
2. Отключение аккумулятора при заряде до установленного предела.

Не обязательно покупать такой контроллер в специализированном магазине. Имея паяльник и минимальные знания в электротехнике, можно собрать схему начального уровня самостоятельно.

Есть несколько типов таких устройств. Простейшие имеют только одну функцию: подключает и отключает батарею в зависимости от уровня заряда.

Сложные устройства отслеживают пиковую мощность, поэтому гарантируют больший выходной ток, что увеличивает КПД системы.

Каждый контроллер обязан соответствовать требованиям: 1,2P ≤ I×U, где P – общая мощность панелей; I – ток на выходе контроллера; U – напряжение на выходе под нагрузкой.

Разбор конкретной схемы

В качестве примера рассмотрим гибридный источник для питания аварийного освещения или системы охранной сигнализации дома, которая должна работать круглосуточно.

Питание на основе солнечной панели в дневное время позволяет не только значительно сократить потребление электроэнергии от сети, но и обезопасить оборудование от веерных отключений.

В темное время суток схема переходит на питание от сети 220в. Резервным источником питания является аккумуляторная батарея (АКБ) на 12 в, 4.5 А/ч. Такая система будет работать эффективно в любую погоду.

Схема простого контроллераЦоколевка транзистора.

Фоторезистор LDR управляет транзисторами T1 и T2. На рисунке слева приводится цоколевка транзисторов, где Е (1) – эмиттер, С (2) – коллектор, В (3) – база.

В светлое время суток фоторезистор освещен и транзисторы закрыты. Поэтому питание 12 вольт подается на АКБ от панели (Solar pаnеl) через диод D2.

Он же препятствует разряду аккумулятора через панель. При хорошем освещении панель мощностью 15 Вт обеспечивает ток в 1 А.

Когда батарея полностью зарядится до 11,6 в, стабилитрон ZD пробивается и зажигается светодиод красного цвета (LED Red). При уменьшении напряжения на клеммах аккумулятора до 11в, светодиод гаснет. Это значит, что аккумулятор нуждается в зарядке. Резисторы R1, R3 ограничивают ток стабилитрона и светодиода.

В темное время суток сопротивление фоторезистора LDR уменьшается, включаются транзисторы T1, T2 . АКБ заряжается через блок питания. Зарядный ток от сети 220в через трансформатор, диодный мост D3 — D6, резистор R4, транзистор T2 и диод D1 поступает на аккумулятор. Конденсатор C2 сглаживает пульсации сетевого напряжения.

Порог освещенности, при которой срабатывает фотодатчик LDR, настраивается с помощью переменного резистора VR1.

Советы по установке солнечных батарей

1. Устанавливать батареи лучше в наиболее освещенных местах и как можно выше, чтобы получить максимальную отдачу.
2. Лицевая сторона должна быть направлена на юг, отклонение не должно превышать 20 градусов.
3. Угол возвышения над горизонтом должен быть равен географической широте места установки. Самые совершенные системы оснащаются электроприводом, который меняет угол в зависимости от положения солнца.

Как выбрать контроллер заряда для солнечных батарей

В 21 веке каждый образованный человек знает о существовании альтернативной добычи полезных ресурсов, солнечных батареях, возможности трансформирования энергии солнца в электрический ток, и выгоде использования. При этом мало кто задумывается, что простого подключения батареи к источнику питания недостаточно для эффективной работы.

Прямое подключение источника альтернативной энергии без использования контроллера заряда обеспечивает питание до фактического значения предельного напряжения, то есть ещё за несколько часов до его полной зарядки. Что в свою очередь непосредственно оказывает негативное влияние на срок эксплуатации и качество работы устройств. Постоянный недозаряд батареи также существенно сокращает срок эксплуатации оборудования.

Использование фотоэлектрических систем без контроллера заряда акб (аккумуляторов) от солнечных батарей является малоэффективным. Такой аппарат может выступать, как в качестве отдельного агрегата, так и устанавливаться в инверторы или блоки бесперебойного питания.

Разновидности контроллера заряда

Для того, чтобы выбор контроллера заряда солнечной батареи был сделан правильно, необходимо изучить все разновидности аппаратов и выбрать наиболее подходящий. В настоящее время большой популярностью пользуются 2 вида, а именно: ШИМ и МРРТ.

Контролер заряда ШИМ

Принцип работы ШИМ контроллера заряда солнечной батареи основан на достижении постоянного напряжения на аккумуляторе. Главными достоинствами аппаратов являются: предотвращение возможности перегрева, повышение способности принятия, автономное регулирование расхода заряда с учётом «возраста» оборудования.

(Широтно-импульсная модуляция -англ. pulse-width modulation (PWM)

Мррт регулятор заряда

Работа MRRT контролера заряда для солнечных батарей основана на поиске точки максимальной мощности.

Простыми словами, это поиск значения напряжения и силы тока, при которых параметры яркости света, нагрева и угла падения лучей будут максимально эффективными.

Простая реализация системы накопления ресурсов не в состоянии самостоятельно справиться с поставленной задачей. Поэтому для реализации таковой устанавливаются аппараты контроля типа МРРТ.

Отслеживание точки максимальной мощности — MPPT Maximum power point tracking for low power photovoltaic solar panels

Тонкости выбора контроллера заряда

Среди широкого ассортимента моделей следует остановить свой выбор на том, который наиболее подходит по следующим параметрам:

• Входному напряжению. Показатели максимально допустимого напряжения должны быть больше значений холостого хода с учётом запаса в 20%. Он необходим для обеспечения работоспособности системы в аномальные дни, которые отличаются от условий паспортных измерений.
• Суммарной мощности. Показатели суммарной мощности батарей не должны превышать значение произведения выходного тока на напряжение системы с разряженными аккумуляторами, учитывая запас в размере до 20%.
• Защитой. Зачастую различные модели имеют собственный набор защит, который состоит из показаний от перезарядки, перегрева, наличия коротких замыканий и так далее. Они обеспечивают надёжную, качественную и стабильную работу системы.
• Интенсивностью солнечной радиации. В самый жаркий день интенсивность радиации может достигать до 1250 Вт/м2, а замер производиться зачастую при показателях на 250 Вт/м2 меньше. Это предполагает на 20-15% увеличение по мощности. Конечно такая ситуация редкость, но её необходимо учитывать.

Какой контроллер заряда купить?

Если рассматривать каждый из видов по отдельности, следует обратить внимания на некоторые нюансы выбора контроллера заряда для солнечных батарей, а именно:

• Для ШИМ контролеров необходимо внимательно изучить показания тока. Он должен быть больше или совпадать с показаниями тока короткого замыкания, включая запас в 10%.
• Для регуляторов заряда МРРТ модель выбирается по номинальному показанию мощности, которая рассчитывается исходя из произведения показаний выходного тока и напряжения системы. Результат должен быть равен либо больше сумме мощностей количества используемых батарей в системе.

Учитывая вышеизложенные тонкости выбора прибора, каждый потребитель имеет возможность самостоятельно подобрать наиболее подходящую модель для имеющейся экологически чистой системы добычи электрической энергии.

Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей

Статья посвящена выбору характеристик контроллера заряда аккумуляторов для солнечной электростанции

Как подобрать контроллер заряда

Вопрос – как выбрать контроллер заряда для солнечной электростанции является одним из главных при расчете солнечной системы. При всей кажущейся сложности этого вопроса, его можно существенно упростить. Это мы и попытаемся сделать в этой статье.

Итак:

Выбор контроллера заряда является четвертым этапом при расчете солнечной системы. После выбора требуемого инвертора (ссылка), расчета требуемой емкости аккумуляторов и определения требуемой суммарной мощности солнечных панелей можно приступить к выбору контроллера заряда.

О том какие контроллеры бывают и какой тип контроллера выбрать вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171898-chto-takoe-kontroller.html

• Поэтому останавливаться на этом мы не будем, а приведем способы расчета для двух типов контроллеров PWM (ШИМ) и MPPT.
• Подбор PWM (ШИМ) контроллера заряда АКБ
• При подборе контроллера данного типа мы будем прежде всего опираться на 2 основных характеристики это допустимая сила тока (5А, 10А,  20А, 50А) и рабочее напряжение (12В, 24В, 48В).
• Немного подробнее об этих характеристиках:
• Допустимая сила тока определяет максимальный ток от солнечных панелей который будет выдерживать контроллер.

Рабочее напряжение – это режимы в которых контроллер может функционировать. В зависимости от схемы соединения солнечных панелей и аккумуляторов – мы можем выбрать режим работы – рабочее напряжение.

О том какие варианты соединения Аккумуляторов и Солнечных панелей  могут быть, а также как будут определяться рабочие токи и напряжения – вы можете прочитать тут – http://oporasolar.ru/a171380-varianty-podklyucheniya-akkmulyatorov.html

И тут – http://oporasolar.ru/a171460-kak-podklyuchit-solnechnye.html

Номинальная сила тока одной панели определяется как Номинальная Мощность делить на Номинальное Напряжение

Например:

 для 100 ватной панели на 12 вольт мы получим 100/12=8.33А  ― для одной такой панели контроллера заряда на 10А и 12В будет достаточно, но при этом надо убедиться, что банк аккумуляторов (если их несколько) собран на 12В.

Включая 2 таких панели последовательно мы получаем номинальное напряжение равное 12В*2=24В и в данном случае потребуется уже контроллер заряда который может работать в режиме 24В, при этом допустимая номинальная сила тока по прежнему остается 10А, поскольку при последовательном включении солнечных панелей,  номинальный ток будет равен току одной панели – 8.33А.

Если мы включим 2 солнечных панели параллельно, то напряжение останется равным 12 В но при этом ток будет суммироваться. В нашем случае 8.33А*2=16.66А а значит контроллера заряда 20А будет достаточно.

При выборе режима включения PWM контроллера очень важно, чтобы вся система была собрана на одно номинальное напряжение – т.е. если мы включаем аккумуляторы на 24В, то и панели и контроллер и инвертор должны быть включены на 24В.

1. Для того чтобы определить какое максимальное количество панелей можно включить в PWM контроллер при различных режимах включения нужно умножить ток на напряжение режима включения.
2. Для примера определим какие панели можно включить в контроллер 30А 12/24/48В:
3. Итак – при включении контроллера в режиме 12 В мы имеем максимальную мощность панелей равную 12В*30А=360Вт – это может быть одна панель на 360Вт с номинальным напряжением 12В, 2 панели по 180Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно, 4 панели по 90Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно и так далее
4. При включении контроллера в режиме 24В  ― имеем 24В*30А=720Вт – можно включить 6 панелей по 120Вт с номинальным напряжением 12В при этом соединив по 2 панели последовательно и затем 3 таких цепи параллельно, или другие различные варианты как в предыдущем режиме
5. Мы также можем включить этот контроллер в режиме 48В и тогда получим максимальную мощность панелей 48В*30А=1440Вт.

Другим важным ограничением при выборе PWM контроллера заряда считается Емкость банка аккумуляторов. Считается, что ток заряда аккумуляторов должен быть не менее 10% от значения емкости банка аккумуляторов, т.е. для аккумулятора на 100Ач нужен ток контроллера не менее 10А.

При последовательном включении аккумуляторов номинальное напряжение остается неизменным, а вот емкость суммируется соответственно для двух 100Ач АКБ включенных последовательно, ток нужен уже 20А.

Поэтому старайтесь выбирать режим работы контроллера так, чтобы ток заряда банка аккумуляторов не был больше номинального тока контроллера.

Подбор MPPT контроллера заряда АКБ

В случае выбора такого контроллера ситуация обстоит немного проще. Такие контроллеры преобразовывают любое напряжение панелей на входе в контроллер в требуемое номинальное для зарядки аккумуляторов. 

У таких контроллеров важна еще одна характеристика – максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей и в данном случае она определяет количество панелей и схему включения.

Напряжение холостого хода любой панели указано в инструкции  к солнечной панели или на самой панели с обратной стороны называется  Uoc (U open circuit). Например для панели 150Вт (Моно) 12В  напряжение холостого хода составляет порядка 23В. 

Что касается подбора контроллера по току – ситуация аналогичная PWM контроллерам.

Например в контроллер MPPT на 60А и 150В Напряжение холостого хода можно включить последовательно 6 моно панелей по 150 Вт с напряжением холостого хода 23В (23В* 6=138В меньше 150В).

При этом включить параллельно эти же 6 панелей мы не сможем, поскольку для каждой панели номинальный ток будет равен 150Вт/12В=12,5А. А это значит что включив параллельно 4 таких панели мы получим ток уже 50А.

Поэтому в данном случае очень важно определить схему включения панелей так, чтобы получить максимальную суммарную мощность.

При использовании данных панелей мы можем подключить до 24 таких панелей – по 6 панелей последовательно и далее 4 цепочки параллельно.

На этом все сложности выбора контроллеров заряда заканчиваются.

Есть более научные способы расчета требуемых характеристик контроллеров, но в целом результаты таких расчетов не будут существенно отличаться от предложенного нами способа. Если Вам интересны такие способы расчета ― следите за появлением новых статей ― мы будем стараться подробно разбирать все нюансы.

Если у вас возникли сложности при расчетах – звоните +7-903-008-34-37 и мы с радостью поможем вам разобраться. Кроме того мы сделаем для вас расчет системы любой сложности абсолютно бесплатно!

Особенности выбора контроллера для солнечных батарей

Солнечные батареи распространены по всему миру. Благодаря им используется нескончаемая энергия солнца. При этом необходим контроллер заряда для солнечных батарей, чтобы они работали эффективно. Нюансы выбора этого оборудования читайте в данной статье.

В чем заключается необходимость

Солнечная электростанция обязательно должна иметь устройство, отвечающее за контроль ее работы и управления заряда аккумулятора. Составляющей такого рода является контроллер, функционирующий на основе чипа. Благодаря ему можно не допустить разрядки аккумулятора полностью, а также чрезмерной зарядки. При достижении отметки максимальной величины происходит уменьшение показателя тока, поступающего от фотоэлементов. Как следствие, подается ток, за счет которого осуществляется саморазрядка. Если аккумулятор сел и показатели на минимальных отметках, то контроллер отключает нагрузку на него.

Итак, основные функционал контроллера заряда для солнечных батарей:

• Зарядить аккумулятор в несколько стадий.
• Включить нагрузку, после восстановления заряда.
• Отключить устройство в случае полной зарядки батареи.
• Отсутствие подачи нагрузки во время максимальной разрядки.
• Включить ток в автоматическом режиме, при необходимости зарядки аккумулятора.
• Благодаря данному устройству срок эксплуатации аккумулятора продлевается, а поломки возникают гораздо реже.

Разновидности контроллера заряда

Для наиболее правильного и подходящего выбора определенного контроллера необходимо ознакомиться с их разновидностями и особенностями каждого типа. На сегодня популярностью пользуются ШИМ и МРРТ. Кроме них есть On/Off и гибридные устройства. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Самым простым вариантом является контроллер типа On/Off, только отключающий заряд при верхнем пределе напряжения во избежание перегрева. При этом полный заряд невозможен, поскольку отключение осуществляется в момент максимального тока. Для самого аккумулятора это не так уж и хорошо, он заряжается только примерно на 70%, из-за чего может уменьшиться срок эксплуатации.

Проблему неполной зарядки решают ШИМ, работающие по принципу широтно-импульсной модуляции. При достижении предельного показателя тока данный контроллер его понижает, и тогда заряд доходит, по сути, до 100%.

Некоторые модели способны регулировать ток, основываясь на температуру, за счет чего процесс регулируется автоматически, а заряд принимается гораздо лучше. Их актуально использовать в регионах с высокой активностью лучей солнца.

Кроме того гелиосистема, на которой они применяются, чаще всего имеет маленькую мощность.

Наиболее продвинутыми являются устройства типа МРРТ. Принцип работы этих моделей основывается на определении уровня максимального показателя мощности. Они постоянно отслеживают уровень напряжения и тока.

Это позволяет микропроцессору достичь максимальной выработки за счет подсчета оптимального соотношения параметров. МРРТ контроллеры преобразовывают даже большое напряжение в оптимальное, тем самым осуществляя заряд в полной мере до 100%.

Благодаря этому они позволяют использовать проводку с небольшим сечением.

Солнечная электростанция комбинированного типа, состоящая из солнечных батарей и ветрогенератора, требует применения гибридных контроллеров. Они в отличие от предыдущих вариантов используют другие вольтамперные характеристики. При неравномерной нагрузке, характерной для работы ветрогенераторов, они сбрасывают избыточную энергию, регулируя этим выработку электроэнергии.

Тонкости выбора

При выборе контроллера нужно руководствоваться такими параметрами:

• Входное напряжение. Максимальное напряжение, которое поддерживает устройство должно быть на 20% больше, чем значение выдаваемое всеми подключёнными устройствами в нормальном рабочем режиме. Это необходимо, чтобы обеспечить работоспособность устройства критической ситуации. К тому же производители в классификациях очень часто указывают более высокие параметры контроллеров.
• Суммарная мощность. она не должна быть выше, чем показатель произведения выходного тока и напряжения системы в момент разрядки аккумулятора. При этом одновременно учитывается и запас 20%.
• Защита. У некоторых моделей имеется собственный набор защит от перегрева, перезарядки, коротких замыканий, прочего. Они способствуют нормальному и эффективному функционированию системы, делают ее более надежной.
• Уровень солнечной радиации. Хоть и редко, но в аномально солнечное время радиация достигает отметки 1250 Вт/м2, в то время как замер в основном производится на 250 Вт/м2 меньше. Мощность при этом увеличивается на 15-20%.

Поскольку данное устройство очень важно для солнечных батарей, то не стоит на нем экономить. При высоком уровне солнечной инсоляции вся система с высокой долей вероятности выйдет из строя из-за некачественного контроллера. Это приведет к более существенным материальным потерям.

Контроллер заряда для АКБ от солнечных панелей: как выбрать

Контроллер заряда аккумуляторной батареи выполняет несколько важнейших функций, которые сводятся к оптимизации схемы питания АКБ, сохранению ресурсов солнечной батареи и предотвращению фатальных поломок. Контроллер регулирует уровень заряда на системах как автономного, так и резервного электропитания.

Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание

Выбирая контроллер, следует обратить внимание на ряд технических параметров, которые позволят получить оптимальную по мощности систему электроснабжения. Прежде всего, следует знать о технологических различиях контроллеров, которые реализованы в основных видах этих устройств, существующих на сегодняшний день.

Схема заряда батареи АКБ

В первую очередь вам нужно выяснить схему заряда вашей аккумуляторной батареи. Существуют две основные технологии: MPPT и PWM. Первая расшифровывается как Maximum Power Point Tracking и переводится с английского как «слежение за точкой максимальной мощности».

Устройства, поддерживающие эту технологию, в среднем на 30% эффективнее стандартных PWM-аккумуляторов, так как последние не используют всю мощность солнечной панели, в результате чего часть ее просто теряется.

Принцип работы контроллера для АКБ со схемой заряда MPPT основан на обнаружении точек с наивысшей мощностью и распределением всего объема энергии в среде доступа.

Последние модели подобных контроллеров обладают сверхвысокой скоростью обнаружения точек максимальной мощности, которая исчисляется секундами, и на 10% превосходят стандартные MTTP-устройства по эффективности в эксплуатации.

Регулировка параметров и выбор схемы заряда

Немаловажным фактором, определяющим срок службы АКБб, является правильно подобранное напряжение в сети.

Напряжение на одних и тех же участках заряда различается в зависимости от типа батареи (кислотные, литий-ионные, АГМ, гелиевые, наливные).

Контроллер заряда АКБ в свою очередь имеет функционал параметров, позволяющий производить настройку под тот или иной тип аккумуляторного устройства.

Датчик температуры

Показателем качественного контроллера является, среди прочего, наличие встроенного или внешнего датчика температуры. Функция датчика состоит в определении температуры устройства и компенсации температуры напряжений заряда. Это регулирование напряжения заряда в соответствии с температурой аккумуляторной батареи предотвращает преждевременный износ и продлевает срок службы АКБ.

Выбор контроллера с учетом напряжения аккумуляторной батареи

Технические характеристики солнечных панелей и аккумуляторов имеют определяющее значение при выборе подходящей модели контроллера заряда.

Изучая ассортимент актуальных на сегодняшний день моделей контролеров, несложно заметить, что они способны работать со всеми возможными уровнями напряжения солнечных панелей и батарей (12, 24, 36 и 48 вольт).

Для долговечной работы АКБ должно соблюдаться условие: контроллер соответствует максимальному напряжению устройства энергосбережения.

Ориентация на входное напряжение солнечной батареи

Для того чтобы обезопасить ваше регулирующее устройство от поломки в связи с не гарантийным случаем, необходимо обращать внимание не только на характеристики входного напряжения солнечной панели, но и на так называемый «холостой ход» при невысоких температурах воздуха в окружающей среде.

Если этот момент не учитывать, поломка входных каскад регуляторов неминуема. Чтобы верно рассчитать «холостой ход», используйте коэффициент 25%, который будет учитывать увеличение напряжения сети при низком температурном режиме. Приведем наглядный пример.

При использовании для электропитания солнечной панели с «холостым ходом» 37,4 вольт в комплекте с контроллером заряда с наивысшей мощностью 150 вольт, необходимо создавать одну цепь не более чем из трех панелей. Считаем по формуле: «холостой ход» * 25% * количество панелей. Получаем 37,4 вольт *25%*3 шт. = 140,25.

Превышение максимальной мощности приведет к выходу из строя оборудования.

Выбор по силе выходного тока

Помимо входного напряжения, важным фактором при выборе контроллера является соответствие по силе выходного тока. Расчет производят по формуле: складываем мощности всех батарей и делим получившееся число на напряжение всего объема энергонакопителей в стадии разряда.

Рассмотрим конкретный пример: система содержит солнечную батарею (2250 W) из 9 плит, каждая обладает мощностью 250 W, и вы применяете аккумулятор с характеристикой 48 вольт.

По указанной выше формуле вам нужно суммарную мощность разделить на минимальное напряжение аккумулятора в разряженном состоянии, другими словами – минимальное выходное напряжение, что в данном случае соответствует значению 44 В, и далее умножить на коэффициент 25%.

Получим: 2250/44*25%= 64 А. Следовательно, для данной системы предпочтительными являются контроллеры с силой выходного тока 64 А и более.

При использовании всех вышеперечисленных правил подбора контроллер минимизирует нагрузки на систему и позволяет получить самый высокий заряд аккумуляторов.

15 октября 2014

Как выбрать контроллер для солнечной батареи

Для правильной установки и эффективного использования солнечного модуля необходимо минимум в общих чертах знать физику происходящих в нём процессов.

Устройство солнечного модуля

Каждый солнечный модуль собирается из единичных солнечных элементов, между собой соединяемых последовательно и/или параллельно. Каждый отдельно взятый элементарный солнечный элемент развивает слишком небольшие напряжение и ток, непригодные напрямую для питания электроники или зарядки аккумуляторов.

Разумеется, снимаемый с элемента ток пропорционален его площади, однако чисто технологически её нельзя бесконечно увеличивать — и для увеличения общего выходного напряжения отдельные солнечные элементы соединяются последовательно (в «батарею»).

Для увеличения же снимаемого тока соседние цепочки солнечных элементов соединяют параллельно.

Вольт-амперная характеристика солнечного элемента весьма замысловата — соответственно, зависимость снимаемого с отдельного элемента, а следовательно, и с модуля в целом, тока/напряжения тоже носит сложный характер. При отсутствии нагрузки («холостой ход») напряжение на выходе модуля максимально.

Если его начать закорачивать (например, переменным резистором), то снимаемый ток будет расти, а выходное напряжение — падать.

Когда же величина сопротивления нагрузки становится пренебрежимо мала по сравнению со внутренним сопротивлением модуля (режим «короткого замыкания»), выходной ток модуля максимален, а напряжение — минимально.

Поскольку снимаемая с модуля мощность — это произведение тока и напряжения, между обеими крайностями находится динамическая точка перегиба кривой мощности, указывающая оптимум. Динамическая она потому, что зависит от освещения, температуры и ещё целого ряда «плавающих» во времени характеристик модуля и окружающей среды.

Поведение подключаемого для зарядки аккумулятора

Зарядно/разрядные кривые аккумуляторов независимо от используемой ими технологии также имеют непростой вид: например, достижение свинцово-кислотной аккумуляторной батареей номинального рабочего напряжения на выводах вовсе не означает, что она заряжена.

Заряд батареи — это электрохимический процесс, степень заряда пропорциональна прошедшему через аккумулятор току.

Для штатного завершения зарядки через батарею нужно пропустить весь соответствующий её ёмкости ток, причём на завершающем этапе внешнее напряжение должно быть больше номинального рабочего — для поддержания заданного зарядного тока (на самом деле, тонкостей здесь много больше — поэтому отошлём заинтересованного читателя к спецлитературе по зарядным устройствам).

На данном этапе достаточно запомнить, что типичный зарядный ток составляет одну десятую ёмкости аккумулятора (то есть, например, 5.5 А для батареи на 55 А*ч).

Зачем нужен контроллер

Из уже сказанного очевидно, что для эффективной работы солнечного модуля и подключаемого аккумулятора необходимо некоторое «промежуточное звено», выполняющее следяще-согласующую роль — то есть преобразующее по неким алгоритмам токи/напряжения устройство между модулем и батареей (иначе говоря — контроллер).

Наибольшее распространение получили два типа контроллеров — MPPT и PWM:

• контроллер MPPT (аббревиатура от Maximum Power Point Tracking) является высокоинтеллектуальным устройством, динамически отслеживающим упомянутую точку «максимальной мощности» СЭ/модуля и осуществляющим полное преобразование тока/напряжения;
• контроллер PWM (сокращение от Pulse Width Modulation) — более простое устройство, по сути дозирующее время, на которое СЭ/модуль подключается/отключается к/от нагрузки (тем самым регулируя отдаваемую в нагрузку/аккумулятор ток и мощность);

Пример выбора PWM контроллера

Для выбора PWM контроллера необходимо принять во внимание ток короткого замыкания солнечного модуля: если модуль номиналом 100 Вт в оптимальной рабочей точке имеет ток ~5.9 А, то его короткозамкнутый ток будет не менее ~6.8 А — отсюда следует, что номинальный ток контроллера должен быть больше его с запасом в 10% (~7.5 А).

Соответственно, выбирается близкий по току контроллер, с округлением в большую сторону — например, на ток 10 А.

Если же устройство дополнительно имеет опцию контроля тока нагрузки, то ток выставляется в одну десятую от ёмкости батареи (см. примечание выше), а номинальные напряжения выхода контроллера и батареи должны совпадать.

Если контроллер опции регулировки тока зарядки не имеет, то рекомендуется выбирать емкость АКБ исходя из параметров контроллера.

Пример выбора MPPT контроллера

Для MPPT контроллера важна общая мощность, поскольку он производит полное преобразование тока/напряжения: например, если его максимальный выходной ток составляет 50 А, а рабочее напряжение — 48 В, то полная мощность преобразования (номинальная мощность контроллера) составит 50 А * 48 В = 2400 Вт.

Свыше этой мощности он «пропустить через себя» не сможет, то есть большая мощность массива подключаемых модулей будет явно избыточна.

Если увеличивать число модулей из соображений «условий недостаточного освещения», то производители контроллеров обычно ограничивают верхний допустимый предел подключения удвоенной/утроенной максимальной мощностью модулей от мощности контроллера — иначе он выйдет из строя (для зимних условий нужно брать в учёт возможную «перезасветку» из-за отражения от снега и повышение КПД модулей при отрицательной температуре).