Controller solari

Il principio di funzionamento dei controller per la ricarica dei pannelli solari, un dispositivo che dovrebbe essere considerato nella scelta

Nelle moderne centrali solari, vengono utilizzati diversi schemi per collegare le fonti di corrente per trasferire l'elettricità generata a batterie funzionanti. Non usano gli stessi algoritmi, si basano su tecnologie a microprocessore, chiamate controller.

Come funzionano i regolatori di carica solare

L'elettricità generata dalla batteria solare può essere trasmessa alle batterie di accumulo:

1. direttamente, senza l'uso di dispositivi di commutazione e dispositivi di controllo,

2. tramite il controller.

Nel primo metodo, la corrente elettrica dalla fonte andrà alle batterie e aumenterà la tensione ai loro terminali. Inizialmente, raggiungerà un certo valore limite, a seconda del design (tipo) della batteria e della temperatura ambiente. Quindi supererà il livello raccomandato.

Nella fase iniziale della carica, il circuito funziona correttamente. E qui iniziano processi estremamente indesiderabili: la continua fornitura della corrente di carica provoca un aumento della tensione superiore ai valori ammessi (dell'ordine di 14 V), la ricarica si verifica con un forte aumento della temperatura dell'elettrolita, che porta alla sua ebollizione con un intenso scarico di vapore acqueo distillato dagli elementi. A volte fino a quando i contenitori non si asciugano completamente. Naturalmente, la durata della batteria è nettamente ridotta.

Pertanto, il compito di limitare la corrente di carica viene risolto dai controller o manualmente. L'ultimo modo: monitorare costantemente il valore di tensione dai dispositivi e commutare gli interruttori con le mani in modo ingrato che esiste solo in teoria.

Vedi anche: Energia solare per la casa

Schema di collegamento tipico del controller

Algoritmi per regolatori di carica solare

Dalla complessità del metodo di limitazione della tensione massima, i dispositivi sono fabbricati secondo i principi di:

1. Off / On (o On / Off), quando il circuito commuta semplicemente le batterie al caricabatterie in base alla tensione tra i terminali,

2. trasformazioni di larghezza di impulso (PWM),

3. Potenza massima del punto di scansione.

Principio n. 1: Off / On Circuit

Questo è il metodo più semplice ma inaffidabile. Il suo principale svantaggio è che con l'aumento della tensione ai terminali della batteria non si verifica il valore limite della carica completa della capacità. In questo caso, raggiunge circa il 90% del valore nominale.

Le batterie sono costantemente carenti di energia, il che riduce significativamente la loro vita utile.

Principio n. 2: circuito del controller PWM

La designazione abbreviata di questi dispositivi in ​​inglese è: PWM. Sono disponibili sulla base di progetti di chip. Il loro compito è controllare l'unità di potenza per regolare la tensione al suo ingresso in un determinato intervallo utilizzando segnali di feedback.

I controller PWM possono inoltre:

• prendere in considerazione la temperatura dell'elettrolita con un sensore integrato o remoto (quest'ultimo metodo è più preciso),

• creare compensazioni di temperatura per le tensioni di carica,

• sintonizzarsi su un tipo specifico di batteria (GEL, AGM, acido liquido) con diversi grafici di tensione negli stessi punti.

Aumentare le funzioni dei controller PWM aumenta il loro costo e affidabilità.

Programma solare

Principio 3: scansione del punto di massima potenza

Tali dispositivi sono designati in inglese da MPPT. Funzionano anche con il metodo dei convertitori di larghezza di impulso, ma sono estremamente precisi perché tengono conto della maggiore quantità di energia che i pannelli solari possono fornire.Questo valore viene sempre determinato con precisione e inserito nella documentazione.

Ad esempio, per le celle solari a 12 V, il punto di ritorno di potenza massima è di circa 17,5 V. Un normale controller PWM interromperà la ricarica della batteria quando la tensione raggiunge i 14-14,5 V e, lavorando sulla tecnologia MPPT, sarà possibile utilizzare ulteriormente la batteria solare fino a 17,5 V.

Con l'aumentare della profondità di scarica delle batterie, aumentano le perdite di energia dalla fonte. I controller MRI li riducono.

La natura del tracciamento della tensione, corrispondente all'uscita della potenza massima della batteria solare di 80 watt, è dimostrata da un grafico medio.

In questo modo, i controller MRI, utilizzando la conversione della larghezza di impulso in tutti i cicli di carica della batteria, aumentano l'efficienza della batteria solare. A seconda di vari fattori, i risparmi possono ammontare al 10-30%. In questo caso, la corrente di uscita dalla batteria supererà la corrente di ingresso dalla batteria solare.

I principali parametri dei regolatori di carica solare

Quando si sceglie un controller per una batteria solare, oltre a conoscere i principi del suo funzionamento, è necessario prestare attenzione alle condizioni per le quali è progettato.

I principali indicatori dei dispositivi sono:

• valore della tensione di ingresso

• il valore della potenza totale dell'energia solare,

• natura del carico collegato.

Tensione solare

Il controller può essere alimentato con una tensione proveniente da uno o più pannelli solari collegati in diversi modi. Per il corretto funzionamento del dispositivo, è importante che il valore totale della tensione fornita ad esso, tenendo conto del regime minimo della sorgente, non superi il valore limite specificato dal produttore nella documentazione tecnica.

In questo caso, un margine (riserva) ≥ 20% dovrebbe essere creato a causa di una serie di fattori:

• non è un segreto che alcuni parametri della batteria solare possano talvolta essere leggermente sopravvalutati a fini pubblicitari,

• i processi che si verificano sul Sole non sono stabili e con esplosioni di attività anormalmente aumentate, è possibile il trasferimento di energia, che crea una tensione a circuito aperto della batteria solare al di sopra del limite calcolato.

Energia solare

È importante per la scelta di un controller perché il dispositivo deve essere in grado di trasferirlo in modo affidabile a batterie funzionanti. Altrimenti, semplicemente brucerà.

Per determinare la potenza (in watt), l'entità della corrente in uscita dal controller (in ampere) viene moltiplicata per la tensione (in volt) generata dalla batteria solare, tenendo conto del margine del 20% creato per esso.

La natura del carico collegato

È necessario comprendere lo scopo del controller. Non dovresti usarlo come fonte di alimentazione universale collegando vari dispositivi domestici ad esso. Naturalmente, alcuni di loro saranno in grado di funzionare normalmente senza creare condizioni anomale.

Ma ... quanto durerà? Il dispositivo funziona sulla base di trasformazioni di larghezza di impulso, utilizza tecnologie a microprocessore e transistor, che tengono conto solo del carico caratteristiche della batteriapiuttosto che consumatori casuali con transitori complessi durante la commutazione e la natura mutevole del consumo di energia.

Produttori a colpo d'occhio

La produzione di controller per impianti solari coinvolti in molti paesi. I prodotti delle aziende sono popolari sul mercato russo:

• Morningstar Corporation (principale produttore statunitense),

• Beijing Epsolar Technology (operativa dal 1990 a Pechino),

• AnHui SunShine New Energy Co (Cina),

• Phocos (Germania),

• Steca (Germania),

• Xantrex (Canada).

Tra questi, puoi sempre scegliere un modello di controller affidabile che sia il più adatto alle specifiche condizioni operative degli impianti solari con determinate caratteristiche tecniche. Per fare ciò, usa semplicemente i consigli di questo articolo.

Leggi anche su questo argomento: Inverter per centrale solare domestica

Comments

[#1 Michael]

Esistono anche controller ibridi. Un controller ibrido è un dispositivo progettato per caricare una batteria durante l'utilizzo di più fonti di energia, come una turbina eolica e pannelli solari. Il controller carica completamente la batteria con tutta la potenza generata dalla turbina eolica e dai pannelli solari se la corrente di carica totale della turbina eolica e dei pannelli solari è inferiore a un valore di soglia. Carica la batteria con la corrente massima consentita e la potenza in eccesso viene ripristinata dal controllo PWM se la corrente di carica totale dalla turbina eolica e dai pannelli solari supera il valore massimo consentito. Quando si carica con un limite di tensione, il controller carica la batteria con un limite di tensione quando la batteria è alta. Il controller carica completamente la batteria alla piena potenza generata dalla turbina eolica e dai pannelli solari se la carica della batteria è inferiore al punto limite di tensione. Il controller carica la batteria con una tensione di soglia e l'alimentazione in eccesso viene ripristinata utilizzando il controllo PWM se la carica della batteria supera il valore di soglia.