Regulator de încărcare a bateriei solare: diagramă, principiu de funcționare, metode de conectare

Comentarii:

Dacă v-ați gândit la o modalitate alternativă de a obține energie și ați decis să instalați panouri solare, atunci probabil că doriți să economisiți bani. Una dintre oportunitățile de economisire este fă-ți propriul controler de încărcare. La instalarea generatoarelor solare - panouri, sunt necesare o mulțime de echipamente suplimentare: regulatoare de încărcare, baterii, pentru a transfera curentul la standardele tehnice.

Luați în considerare producția controler de încărcare a bateriei solare de făcut singur.

Acesta este un dispozitiv care controlează nivelul de încărcare al bateriilor plumb-acid, împiedicând descărcarea și reîncărcarea lor completă.Dacă bateria începe să se descarce în modul de urgență, dispozitivul va reduce sarcina și va preveni descărcarea completă.

Este de remarcat faptul că un controler auto-fabricat nu poate fi comparat în calitate și funcționalitate cu unul industrial, dar va fi destul de suficient pentru funcționarea rețelei electrice. La vânzare găsiți produse fabricate la subsol, care au un nivel foarte scăzut de fiabilitate. Dacă nu aveți suficienți bani pentru o unitate scumpă, este mai bine să o montați singur.

Controler de încărcare a bateriei solare DIY

Chiar și un produs de casă trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

• 1.2P
• Tensiunea maximă admisă de intrare trebuie să fie egală cu tensiunea totală a tuturor bateriilor fără sarcină.

În imaginea de mai jos veți vedea o diagramă a unor astfel de echipamente electrice. Pentru a-l asambla, veți avea nevoie de puține cunoștințe în electronică și puțină răbdare. Designul a fost ușor modificat și acum este instalat un tranzistor cu efect de câmp în locul unei diode, care este reglată de un comparator.
Un astfel de controler de încărcare va fi suficient pentru utilizarea în rețele de putere redusă, folosind numai. Diferă prin simplitatea producției și costul scăzut al materialelor.

Regulator de încărcare solară Funcționează după un principiu simplu: atunci când tensiunea de pe unitate atinge valoarea specificată, se oprește încărcarea și apoi continuă doar încărcarea prin picurare. Dacă tensiunea indicatorului scade sub pragul setat, alimentarea curentă a bateriei este reluată. Utilizarea bateriilor este dezactivată de controler atunci când încărcarea acestora este mai mică de 11 V. Datorită funcționării unui astfel de regulator, bateria nu se va descărca spontan în absența soarelui.

Principalele caracteristici circuite regulatoare de încărcare:

• Tensiune de încărcare V=13,8V (configurabil), măsurat când există un curent de încărcare;
• Deversarea sarcinii apare atunci când Vbat este mai mic de 11V (configurabil);
• Pornirea încărcăturii când Vbat=12,5V;
• Compensarea temperaturii modului de încărcare;
• Comparatorul economic TLC339 poate fi înlocuit cu cel mai comun TL393 sau TL339;
• Căderea de tensiune pe taste este mai mică de 20 mV la încărcarea cu un curent de 0,5 A.

Controler avansat de încărcare solară

Dacă aveți încredere în cunoștințele dumneavoastră despre echipamente electronice, puteți încerca să asamblați un circuit de control de încărcare mai complex. Este mai fiabil și este capabil să funcționeze atât pe panouri solare, cât și pe un generator eolian care vă va ajuta să obțineți lumină seara.

Mai sus este un circuit îmbunătățit pentru controlerul de încărcare făcut de tine. Pentru a modifica valorile de prag, se folosesc rezistențe de reglare, cu care vei regla parametrii de funcționare. Curentul care vine de la sursă este comutat de releu. Releul în sine este controlat de o cheie cu tranzistor cu efect de câmp.

Toate circuite regulatoare de încărcare testate în practică și s-au dovedit de-a lungul mai multor ani.

Pentru căsuțele de vară și alte obiecte în care nu este necesar un consum mare de resurse, nu are sens să cheltuiți bani pe elemente scumpe. Dacă aveți cunoștințele necesare, puteți modifica design-urile propuse sau puteți adăuga funcționalitatea necesară.

Deci, puteți face un controler de încărcare cu propriile mâini atunci când utilizați dispozitive cu energie alternativă. Nu disperați dacă prima clătită a ieșit cocoloase. La urma urmei, nimeni nu este imun la greșeli. Puțină răbdare, diligență și experimentare vor duce problema la capăt. Dar o sursă de alimentare funcțională va fi un motiv excelent de mândrie.

Controlerul de încărcare este o parte foarte importantă a sistemului în care curentul electric este generat de panourile solare. Dispozitivul controlează încărcarea și descărcarea bateriilor. Datorită lui, bateriile nu pot fi reîncărcate și descărcate atât de mult încât va fi imposibil să le restabilească starea de funcționare.

Astfel de controlere pot fi realizate manual.

Principiul de funcționare

Dacă nu există curent de la bateria solară, controlerul este în modul de repaus. Nu folosește niciunul dintre wați de la baterie. După ce lumina soarelui lovește panoul, curentul electric începe să curgă către controler. El trebuie să pornească. Cu toate acestea, LED-ul indicator, împreună cu 2 tranzistoare slabe, se aprinde numai când tensiunea atinge 10 V.

După atingerea acestei tensiuni, curentul va trece prin dioda Schottky către baterie. Dacă tensiunea crește la 14 V, amplificatorul U1 va începe să funcționeze, ceea ce va porni tranzistorul MOSFET. Drept urmare, LED-ul se va stinge și două tranzistoare neputernice se vor închide. Bateria nu se va încărca. În acest moment, C2 va fi descărcat. În medie, durează 3 secunde. După ce condensatorul C2 este descărcat, histerezisul U1 va fi depășit, MOSFET-ul se va închide și bateria va începe să se încarce. Încărcarea va continua până când tensiunea crește la nivelul de comutare.

Auto-fabricare

Dacă o persoană are anumite cunoștințe în domeniul electronicii și ingineriei electrice, atunci puteți încerca să asamblați un circuit de control pentru panouri solare și un generator eolian cu propriile mâini.O astfel de unitate va fi mult inferioară ca funcționalitate și eficiență față de eșantioanele seriale industriale, dar în rețelele cu putere redusă poate fi destul de suficient.

Modulul de control manual trebuie să îndeplinească condițiile de bază:

• 1.2P ≤ I × U. Această ecuație utilizează notația puterii totale a tuturor surselor (P), curentul de ieșire al controlerului (I), tensiunea din sistemul cu o baterie complet descărcată (U),
• Tensiunea maximă de intrare a controlerului trebuie să corespundă cu tensiunea totală a bateriilor fără sarcină.

Cea mai simplă schemă a unui astfel de modul va arăta astfel:

Aparatul, asamblat manual, funcționează cu următoarele caracteristici:

• Tensiune de încărcare - 13,8 V (poate varia în funcție de curentul nominal),
• Tensiune de întrerupere - 11 V (configurabil),
• Tensiune de pornire - 12,5 V,
• Căderea de tensiune pe taste este de 20 mV la o valoare curentă de 0,5 A.

Regulatoarele de încărcare de tip PWM sau MPPT sunt una dintre părțile integrante ale oricărui sistem solar sau hibrid bazat pe generatoare solare și eoliene. Acestea oferă un mod normal de încărcare a bateriei, măresc eficiența și previn uzura prematură și pot fi asamblate complet manual.

Schema de conectare a modulului

Click pentru a mari diagrama

După îndepărtarea peretelui din spate, puteți accesa placa de circuite a dispozitivului.

Ca baterie a fost aleasă o baterie de 12 V cu o capacitate de 1,2 A/h, deoarece autorul o avea. De fapt, într-o zi senină și însorită, panoul va putea încărca 2-3 astfel de baterii. În circuitul bateriei este inclusă o siguranță pentru a reduce riscul unui scurtcircuit.Pentru a preveni descărcarea bateriei prin panoul solar în condiții de lumină slabă, o diodă Schottky de tip IN5817 este conectată în serie cu panoul. Când bateria este complet încărcată, curentul absorbit de la panoul solar este de aproximativ 50mA la 19V.

Ca sarcină de testare, s-a folosit o fitolamp LED auto-fabricată pe 4 fito-LED-uri conectate în serie cu o putere de 1 W, un rezistor de tip MLT-2 cu o rezistență de 30 Ohm a fost conectat în serie cu LED-urile. La o tensiune de 12,6 V, curentul consumat de lampă va fi de aproximativ 60 mA. Astfel, o baterie de 1,2 Ah vă permite să alimentați această lampă timp de aproximativ 20 de ore.

În general, structura autonomă asamblată s-a dovedit a fi destul de eficientă din punct de vedere tehnic. Dar din punct de vedere economic, având în vedere costul bateriei solare, al bateriei și al unității de control, imaginea este sumbră. O baterie solară costă 2700 de ruble, o baterie de 12 V 1,2 Ah costă aproximativ 500 de ruble, o unitate de control costă 400 de ruble. Autorul a încercat să folosească și două baterii de 6 V 12 A/h conectate în serie (vor costa aproximativ 3000 r), autorul încarcă o astfel de baterie în 3-4 zile însorite, în timp ce curentul de încărcare ajunge la 270 mA.

Costul total al echipamentului folosit în configurația minimă este de 3600 de ruble. După cum puteți vedea, această fitolampa consumă aproximativ 0,8 wați. La o rată de 3,5 r/kWh, lampa trebuie exploatată de la rețea la o eficiență de alimentare de 50%, aproximativ 640.000 h sau 73 de ani, tocmai pentru a justifica costul echipamentului. Totodată, pentru o asemenea perioadă de timp, fără îndoială, va fi necesară schimbarea completă a echipamentului de mai multe ori, nimeni nu a anulat degradarea bateriei și fotocelulelor.

Diagrama dispozitivului

Aceste plăci devin foarte fierbinți, așa că le vom lipi puțin peste PCB. Pentru aceasta, vom folosi un fir de cupru rigid pentru a face picioarele pentru PCB. Vom avea 4 bucăți de sârmă de cupru pentru a face 4 picioare pentru placa de circuit. Puteți utiliza, de asemenea, antete de pini în loc de sârmă de cupru pentru aceasta.

Celula solară este conectată la bornele IN+ și, respectiv, IN- ale plăcii de încărcare TP4056. O diodă este introdusă în capătul pozitiv pentru protecția împotriva tensiunii inverse. Plăcile BAT+ și BAT- sunt apoi conectate la capetele +ve și -ve ale bateriei. Atât avem nevoie pentru a încărca bateria.

Acum, pentru a alimenta placa Arduino, trebuie să creștem ieșirea la 5V. Așadar, adăugăm un amplificator de tensiune de 5V acestui circuit. Conectați bateriile -ve la IN- ale amplificatorului și ve+ la IN+ adăugând un comutator între ele. Am conectat placa de amplificare direct la încărcător, dar vă recomandăm să instalați acolo un comutator SPDT. Prin urmare, atunci când dispozitivul încarcă bateria, aceasta este încărcată și nu este utilizată.

Celulele solare sunt conectate la intrarea unui încărcător de baterie cu litiu (TP4056), a cărui ieșire este conectată la o baterie cu litiu 18560. Un amplificator de tensiune de 5V este, de asemenea, conectat la baterie și este folosit pentru a converti de la 3,7VDC la 5VDC.

Tensiunea de încărcare este de obicei în jur de 4,2 V. Intrarea amplificatorului de tensiune variază de la 0,9 V la 5,0 V. Deci va vedea aproximativ 3,7 V la intrare când bateria se descarcă și 4,2 V când se reîncarcă.Ieșirea amplificatorului către restul circuitului îl va menține la 5V.

Acest proiect va fi foarte util pentru alimentarea loggerului de date de la distanță. După cum știți, sursa de alimentare este întotdeauna o problemă pentru reportofonul de la distanță și, în majoritatea cazurilor, nu există nicio priză disponibilă.

O situație similară vă obligă să utilizați niște baterii pentru a vă alimenta circuitul. Dar în cele din urmă, bateria va muri. Proiectul nostru ieftin incarcator solar ar fi o soluție excelentă pentru această situație.

Nevoie

La încărcarea maximă a bateriei, controlerul va regla alimentarea cu curent a acesteia, reducându-l la cantitatea necesară pentru a compensa autodescărcarea dispozitivului. Dacă bateria este complet descărcată, atunci controlerul va opri orice sarcină de intrare pe dispozitiv.

Necesitatea acestui dispozitiv poate fi redusă la următoarele puncte:

1. Încărcarea bateriei este în mai multe etape;
2. Reglarea bateriei pornit / oprit la încărcarea / descărcarea dispozitivului;
3. Conectarea bateriei la încărcare maximă;
4. Conectarea încărcării de la fotocelule în modul automat.

Controlerul de încărcare a bateriei pentru dispozitivele solare este important deoarece îndeplinirea tuturor funcțiilor sale în stare bună crește foarte mult durata de viață a bateriei încorporate.

Diagrame de cablaj

Există 3 scheme posibile de conectare a panourilor solare între ele, acestea sunt: ​​conexiune în serie, paralelă și serie-paralel. Acum mai multe despre ei.

conexiune serială

În acest circuit, terminalul negativ al primului panou este conectat la terminalul pozitiv al celui de-al doilea, negativul celui de-al doilea la al treilea terminal și așa mai departe.Ceea ce dă o astfel de conexiune - se va adăuga tensiunea tuturor panourilor. Cu alte cuvinte, dacă doriți să obțineți, de exemplu, 220V imediat, acest circuit vă va ajuta să o faceți. dar este rar folosit.

Să luăm un exemplu. Avem 4 panouri cu o putere nominală de 12V fiecare, Voc: 22.48V (aceasta este tensiunea în circuit deschis), obținem 48V la ieșire. Tensiune în circuit deschis \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. în timp ce puterea curentă maximă, Imp, rămâne neschimbată.

În această schemă, nu se recomandă utilizarea panourilor cu valori diferite de Imp, deoarece eficiența sistemului va fi scăzută.

Conexiune paralelă

Această schemă permite, fără a ridica tensiunea panourilor, creșterea curentului. Să luăm un exemplu. Avem 4 panouri cu o putere nominală de 12V fiecare, tensiune în circuit deschis 22,48V, curent în punctul de putere maximă 5,42A. La ieșirea circuitului, tensiunea nominală și tensiunea în circuit deschis rămân neschimbate, dar puterea maximă va fi de 5,42 A * 4 = 21,68 A.

Conexiune serie-paralel

• Tensiune nominală panou solar: 12 V. • Tensiune în gol Voc: 22,48 V. • Curent la punctul de putere maximă Imp: 5,42 A.

Conectând 2 panouri solare în serie și 2 în paralel la ieșire, obținem o tensiune de 24V, o tensiune în circuit deschis de 44,96V, iar curentul va fi de 5,42A * 2 = 10,84A.

Acest lucru face posibilă existența unui sistem echilibrat și economisirea de echipamente, cum ar fi un controler de încărcare a bateriei, deoarece emu nu va trebui să reziste la o mulțime de tensiuni la vârf. Circuitul face posibilă, de asemenea, utilizarea panourilor cu putere diferită, de exemplu, de la 2 la 12V, pentru a se converti la 24V. Cea mai convenabilă opțiune de rețea pentru casă.

Cele mai bune panouri solare staționare

Dispozitivele staționare se caracterizează prin dimensiuni mari și putere crescută. Sunt instalate în număr mare pe acoperișurile clădirilor și în alte zone libere. Proiectat pentru utilizare pe tot parcursul anului.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
scor editorial

98%
cumparatorii recomanda acest produs

Modelul este realizat folosind tehnologia PERC, datorită căreia este stabil în condiții meteorologice nefavorabile. Cadrul din aluminiu anodizat nu se teme de impacturi puternice și deformare. Sticla securizata de inalta rezistenta cu absorbtie UV redusa asigura siguranta panoului.

Puterea nominală este de 370 W, tensiunea este de 24 V. Bateria poate funcționa la temperatura exterioară de la -40 la +85 °С. Ansamblul diodei îl protejează de suprasarcini și curenți inversi, reduce pierderile de eficiență cu umbrirea parțială a suprafeței.

Avantaje:

• cadru durabil rezistent la coroziune;
• sticlă de protecție groasă;
• funcționare stabilă în orice condiții;
• durata de viata lunga.

Defecte:

greutate mare.

Sunways FSM-370M este recomandat pentru alimentarea permanentă a instalațiilor mari. O alegere excelentă pentru amplasarea pe acoperișul unei clădiri rezidențiale sau al unei clădiri de birouri.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
scor editorial

96%
cumparatorii recomanda acest produs

O caracteristică a Delta BST este structura eterogenă a modulelor cu un singur cristal. Acest lucru a îmbunătățit capacitatea panoului de a absorbi radiația solară împrăștiată și asigură funcționarea eficientă a acestuia chiar și în condiții înnorate.

Puterea de vârf a bateriei este de 200 wați cu dimensiunile de 1580x808x35 mm. Construcția rigidă rezistă la condiții dificile, în timp ce un cadru ranforsat cu orificii de drenaj asigură funcționarea stabilă a panoului pe vreme rea.Stratul de protectie este realizat din sticla securizata antireflectanta de 3,2 mm grosime.

Avantaje:

• funcționare stabilă în condiții meteorologice dificile;
• construcție armată;
• rezistență la căldură;
• cadru inoxidabil.

Defecte:

instalare complexă.

Delta BST este proiectat pentru a oferi o putere constantă pe tot parcursul anului și va oferi o putere fiabilă pentru mulți ani de acum înainte.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
scor editorial

90%
cumparatorii recomanda acest produs

Panoul solar Feron nu se teme de condiții dificile și funcționează stabil la o temperatură de -40..+85 °C. Carcasa metalica este rezistenta la deteriorare si nu se corodeaza. Puterea bateriei este de 60 W, dimensiunile in forma gata de utilizare sunt 35x1680x664 milimetri.

Dacă este necesar, transportul structura poate fi pliat cu ușurință. Pentru transport comod și sigur, este furnizată o husă specială din materiale sintetice durabile. Kit-ul include și două suporturi, un cablu cu cleme și un controler, care vă permite să puneți imediat panoul în funcțiune.

Avantaje:

• rezistență la căldură;
• funcționare stabilă în toate condițiile meteorologice;
• carcasă rezistentă;
• instalare rapidă;
• design pliabil convenabil.

Defecte:

preț mare.

Feron poate fi folosit în orice vreme. O alegere bună pentru instalarea într-o casă privată, dar veți avea nevoie de mai multe dintre aceste panouri pentru a obține suficientă putere.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
scor editorial

85%
cumparatorii recomanda acest produs

Modelul este realizat din plachete de siliciu policristalin. Fotocelulele sunt acoperite cu un strat gros de sticlă călită, ceea ce elimină riscul deteriorării mecanice și factorilor externi.Durata lor de viață este de aproximativ 25 de ani.

Puterea bateriei este de 120 W, dimensiunile in stare gata de utilizare sunt 128x4x67 centimetri. Setul include o geantă practică din material rezistent la uzură care simplifică depozitarea și transportul panoului. Pentru ușurința instalării pe o suprafață plană, sunt prevăzute picioare speciale.

Avantaje:

• înveliș de protecție;
• instalare rapidă;
• dimensiune compactă și ușor de transportat;
• durată lungă de viață;
• geanta rezistenta inclusa.

Defecte:

cadrul este firav.

Woodland Sun House este capabil să încarce baterii de 12 volți. O soluție excelentă pentru instalare într-o casă de țară, o bază de vânătoare și în alte locuri îndepărtate de civilizație.

Opțiuni de conectare solară

Panourile solare sunt formate din mai multe panouri individuale. Pentru a crește parametrii de ieșire ai sistemului sub formă de putere, tensiune și curent, elementele sunt conectate între ele, aplicând legile fizicii.

Conectarea mai multor panouri între ele poate fi realizată folosind una dintre cele trei scheme de montare a panourilor solare:

• paralel;
• consistent;
• amestecat.

Circuitul paralel presupune conectarea bornelor cu același nume între ele, în care elementele au două noduri comune de convergență a conductorilor și ramificarea acestora.

Cu un circuit paralel, plusurile sunt conectate la plusuri, iar minusurile la minusuri, drept urmare curentul de ieșire crește, iar tensiunea de ieșire rămâne în limita de 12 volți.

Valoarea curentului de ieșire maxim posibil într-un circuit paralel este direct proporțională cu numărul de elemente conectate. Principiile de calcul a cantității sunt date în articolul pe care îl recomandăm.

Circuitul serial presupune conectarea polilor opuși: „plusul” primului panou la „minusul” celui de-al doilea.Restul „plus” nefolosit al celui de-al doilea panou și „minus” al primei baterii sunt conectate la controlerul situat mai departe de-a lungul circuitului.

Acest tip de conexiune creează condiții pentru fluxul de curent electric, în care există o singură modalitate de a transfera purtătorul de energie de la sursă la consumator.

Cu o conexiune în serie, tensiunea de ieșire crește și ajunge la 24 de volți, ceea ce este suficient pentru a alimenta echipamente portabile, lămpi LED și unele receptoare electrice

Un circuit serie-paralel sau mixt este cel mai des folosit atunci când este necesar să se conecteze mai multe grupuri de baterii. Prin aplicarea acestui circuit, atât tensiunea, cât și curentul pot fi crescute la ieșire.

Cu o schemă de conectare serie-paralelă, tensiunea de ieșire atinge un semn, ale cărui caracteristici sunt cele mai potrivite pentru rezolvarea majorității sarcinilor casnice

Această opțiune este, de asemenea, benefică în sensul că în cazul defectării unuia dintre elementele structurale ale sistemului, alte lanțuri de legătură continuă să funcționeze. Acest lucru crește semnificativ fiabilitatea întregului sistem.

Principiul asamblării unui circuit combinat se bazează pe faptul că dispozitivele din fiecare grup sunt conectate în paralel. Și conectarea tuturor grupurilor într-un circuit se realizează secvenţial.

Prin combinarea diferitelor tipuri de conexiuni, nu va fi dificil să asamblați o baterie cu parametrii necesari. Principalul lucru este că numărul de celule conectate trebuie să fie astfel încât tensiunea de funcționare furnizată bateriilor, ținând cont de scăderea acesteia în circuitul de încărcare, să depășească tensiunea bateriilor în sine și curentul de sarcină al bateriei în același timp. timpul oferă cantitatea necesară de curent de încărcare.

Nevoie

La încărcarea maximă a bateriei, controlerul va regla alimentarea cu curent a acesteia, reducându-l la cantitatea necesară pentru a compensa autodescărcarea dispozitivului. Dacă bateria este complet descărcată, atunci controlerul va opri orice sarcină de intrare pe dispozitiv.

Necesitatea acestui dispozitiv poate fi redusă la următoarele puncte:

1. Încărcarea bateriei este în mai multe etape;
2. Reglarea bateriei pornit / oprit la încărcarea / descărcarea dispozitivului;
3. Conectarea bateriei la încărcare maximă;
4. Conectarea încărcării de la fotocelule în modul automat.

Controlerul de încărcare a bateriei pentru dispozitivele solare este important deoarece îndeplinirea tuturor funcțiilor sale în stare bună crește foarte mult durata de viață a bateriei încorporate.