Выбираем солнечные батареи и инверторы, контроллеры и аккумуляторы. – Статья – Журнал – FORUMHOUSE

Здравствуйте. Продолжаю тему солнечной энергетики. Солнечные панели я уже обозревал ( вот и вот ). Также писал обзор и на простейший PWM контроллер заряда . Настала очередь познакомиться с более …

Что такое MPPT контроллер

МРРТ контроллер – это электронное устройство, работающее в составе комплектов солнечных электростанций и ветровых установок, обеспечивающее режим работы системы с максимально возможным коэффициентом полезного действия на выходе преобразовательного устройства (солнечная батарея, ветровой генератор).

Аббревиатура МРРТ, произошла от английских слов — maximum power point tracking, что обозначает — максимальной возможная мощность на выходе.

MPPT контроллер

Работа МРРТ котроллера заключается в том, что устройство отслеживает силу тока и напряжение на источнике электрического тока (солнечная батарея, ветровой генератор) и определяет их соотношение, при котором значение мощности на выходе будет максимальным. Эту способность прибора можно описать как – поиск точки максимальной мощности.

Кроме этого контроллер следит за зарядом аккумуляторных батарей, которые являются накопителем электрической энергии, и определяет режим их работы (накопление энергии, насыщение, выравнивание, поддержка), что в итоге определяет силу тока, подаваемого на аккумулятор.

Теория:

Сначала немного о том для чего нужен контроллер заряда. И действительно, достаточно просто соединить солнечную панель с аккумулятором, и при наличии хоть какого-то света, а еще лучше — солнечного, от солнечной батареи пойдет зарядный ток в аккумулятор и без использования контроллера.

Итак, что будет, если не применять его совсем? При прямом подключении солнечной панели к аккумулятору пойдет зарядный ток и напряжение на клеммах аккумулятора начнет постепенно расти. Пока оно не достигнет предельного напряжения зарядки (которое зависит от типа аккумулятора и его температуры), прямое подключение будет равнозначно присутствию контроллера моделей PWM или ON/OFF, поскольку в этом режиме эти модели просто соединяют вход и выход.

При достижении предельного напряжения (около 14 Вольт), ON/OFF контроллер, который является самым дешевым из всех типов, просто отключит солнечную батарею от аккумулятора и заряд прекратится, хотя в реальности аккумулятор заряжен еще не полностью и для полной зарядки требует поддержания на нем предельного напряжения в течение еще нескольких часов. Эту задачу решает PWM контроллер, который при помощи широтно-импульсного преобразования (ШИМ или, по английски — PWM) понижает напряжение солнечной батареи до нужного значения и поддерживает его.

Если же не использовать никакого контроллера, то необходимо постоянно следить при помощи вольтметра за зарядным напряжением и в нужный момент отключить солнечную панель. Но если забыть ее отключить, то это приведет к перезаряду, выкипанию электролита и сокращению срока службы аккумуляторов. Однако, если отключить ее не вовремя, как при использовании простого ON/OFF контроллера, аккумуляторы останутся заряженными не полностью (примерно на 90%), а регулярный недозаряд в конечном итоге приведет к значительному сокращению их срока службы.

Тут я думаю с необходимостью контроллера заряда можно закончить и перейти к описанию типов контроллеров заряда. Хотя про 2 типа (ON/OFF и PWM) уже было сказано выше. В общем существует третий тип контроллеров, так называемые MPPT контроллеры заряда. Для чего они нужны продемонстрирую на следующем графике:

02452d.jpg

На этом графике приводится нагрузочная характеристика стандартной 12 вольтовой солнечной панели с напряжением холостого хода около 20 вольт. Если подключить эту панель к 12 вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее через PWM контроллер, можно получить рабочие точки в диапазоне 10-14,5В. Однако точка максимальной мощности солнечной панели находится выше (на этом графике это 17 вольт). И если снимать с панели эту мощность именно в этой точке, КПД всей солнечной установки будет выше. Вот для этого и применяются MPPT контроллеры. MPPT это Maximum Power Point Tracking, т.е. отслеживание точки максимальной мощности. Само отслеживание этой точки может осуществляться по разным алгоритмам и в разных MPPT контроллерах оно реализовано по разному. В самом простейшем случае эту точку можно задавать вручную.

Таким образом, главное отличие MPPT контроллера от PWM это наличие у первого преобразователя напряжения, из-за которого напряжение на солнечной панели не будет равно напряжению на аккумуляторной батарее.

Ну вот, надеюсь не сильно заумно написал.

MPPT контроллеры штука не из дешевых. Их стоимость начинается от 300 долларов. Описываемый же контроллер стоит существенно дешевле. Посмотрим чем он хорош или плох, как получится…

Схема работы контроллера

Solar-panel-controller.jpg

Разбираться в принципиальных схемах приборов могут не все пользователи. Но это и не обязательно, вполне достаточно понять принцип их работы на уровне блоков или узлов прибора. Рассмотрим структурные схемы двух разновидностей контроллеров:

Упаковка и комплектация:

Контроллер был упакован в обычную картонную коробку, дополнительно обмотан «пупыркой». В комплекте кроме контроллера был еще лист А4 с описанием меню. Больше ничего. Т.е. никаких параметров, характеристик, руководств, ни-че-го. Фотографировать коробку, упаковку и горе-инструкцию я не стал, но на видео в конце обзора это всё есть.

Применяемые на практике виды

Существует две разновидности контроллеров, применяемых в солнечных системах:

  • PWM (в русскоязычных источниках их иногда именуют ШИМ — широтно-импульсная модуляция)
  • MPPT (аббревиатура с английского Maximum Power Point Tracking — отслеживание максимальной границы мощности)

Контроллеры, созданные на базе ШИМ, считаются устаревшими. Некоторые модели уже сняли с производства, но в продаже еще много образцов таких приборов. Они вполне эффективны и работоспособны, но по функциональным возможностям уступают новым и более совершенным контроллерам MPPT.

Специалисты отмечают, что старые виды контроллеров больше подходят для частных солнечных батарей, рассчитанных на питание сравнительно небольшого количества потребителей. Новые образцы ориентированы на работу с большими количествами панелей, дающих значительное количество энергии.

Их недостатком считают:

  • высокая цена, ограничивающая возможности массового покупателя
  • сложность настройки, требующей участия опытного специалиста

Контроллеры типа MPPT широко рекламируют, но получить заметный выигрыш в производительности и эффективности можно только на больших и мощных солнечных комплексах.

Как работает контроллер зарядки аккумулятора

В отсутствие солнечных лучей на фотоэлементах конструкции он находится в спящем режиме. После появления лучей на элементах контроллер все еще находится в спящем режиме. Он включается лишь в том случае, если накопленная энергия от солнца достигает 10 В напряжения в электрическом эквиваленте.

схема контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи

Как только напряжение достигнет такого показателя, устройство включится и через диод Шоттки начнет подавать ток к аккумулятору. Процесс зарядки аккумулятора в таком режиме будет продолжаться до тех пор, пока напряжение, получаемое контроллером, не достигнет 14 В. Если это произойдет, то в схеме контроллера для солнечной батареи 35 ватт или любого другого будут происходить некоторые изменения. Усилитель откроет доступ к транзистору MOSFET, а два других, более слабых, будут закрыты.

Таким образом, заряд аккумулятора прекратится. Как только напряжение упадет, схема вернется в начальное положение и зарядка продолжится. Время, отведенное на выполнение этой операции контроллеру около 3 секунд.

Дополнительные функции контроллеров

В зависимости от функционала подобранной модели, контроллеры заряда аккумулятора от солнечной батареи способны выполнять следующие полезные операции:

  • выдавать подробную информацию о наиболее важных текущих параметрах системы – уровне заряда АКБ, величине силы тока, напряжения, выдаваемой мощности и пр.;
  • хранить и предоставлять статистические данные за различные периоды – например, объем выданной в сеть электроэнергии в разрезе по дням, неделям, месяцам и т.д.;
  • регулировать нагрузку по заданному таймером режиму либо автоматически в зависимости от внешних факторов (закат солнца, включение уличных фонарей);
  • отправлять информацию на внешний источник, например ноутбук, по Wi-Fi;
  • автоматически переключать нагрузку на нужный источник и отключать батареи при завершении зарядки.

Разборка:

Чтобы разобрать корпус, необходимо открутить с одной из сторон 4 винта, лучше это делать со стороны вентилятора. И далее вытащить и плату и переднюю панель.

34bc5c.jpg845312.jpg50c348.jpg1653cb.jpg860d00.jpgd4ed99.jpg4110ab.jpg6065df.jpg

К качеству сборки и пайки претензий нет, всё аккуратно и чисто. Есть претензии к компоновке. Я не понимаю, зачем применять алюминиевый корпус, если не использовать его в качестве радиатора, а ставить внутрь маленький радиатор и обдувать его вентилятором. Мне кажется это верхом конструкторской глупости. В общем рекомендую транзисторы снять с радиатора и посадить на корпус. Вентилятор демонтировать. Тем более, что он ужасно шумный и потребляет лишнюю энергию.

Параметры выбора

Критериев выбора всего два:

  1. Первый и очень важный момент – это входящее напряжение. Максимум данного показателя должен быть выше примерно на 20% от напряжения холостого хода солнечной батареи.
  2. Вторым критерием является номинальный ток. Если выбирается типаж PWN, то его номинальный ток должен быть выше, чем ток короткого замыкания у батареи примерно на 10%. Если выбирается МРРТ, то его основная характеристика – это мощность. Этот параметр должен быть больше, чем напряжение всей системы, умноженной на номинальный ток системы. Для расчетов берется напряжение при разряженных аккумуляторах.

Популярные модели

На рынке товаров, используемых для производства электрической энергии посредством использования альтернативных источников, представлено достаточно большое количество моделей контроллеров данного типа, различающихся по техническим характеристикам, стоимости и бренду производителя.

В настоящее время, среди пользователей, популярностью пользуются модели отечественных и зарубежных производителей, это:

  • Модель КЭС 100/20 MPPT (Россия) – рассчитана на максимальный ток заряда до 20 А, напряжение на выходе до 100 В.
  • Модель КЭС DOMINATOR MPPT 250/60 (Россия) – максимальный ток заряда до 60 А, напряжение на выходе до 250 В.
  • Модель Epsolar MPPT TRACER-2215BN 20А 12/24В (Китай) – максимальный ток заряда 20А, напряжение на выходе до 150 В.
  • Модель IT6415ND 60A 12V/24V/36 В (Китай) – максимальный ток заряда 60 А, напряжение на выходе до 150 В.
  • Модель Victron BlueSolar 100/15 12/24В 15А (Голландия) – максимальный ток заряда 15А, напряжение на выходе 100 В.
  • Модель Victron BlueSolar 150/70 12/24/48В 70А (Голландия) – максимальный ток заряда 70 А, напряжение на выходе 150 В.

Кроме выше приведенных моделей, к реализации предлагается еще большое количество устройств данного типа, поэтому есть возможность выбрать модель, отвечающую предъявляемым к ней требованиям и личным предпочтениям пользователя.

Способы подключения контроллеров

Перед подключением необходимо убедиться, что напряжение солнечных панелей не превышает номинал контроллера. Если оно больше, надо сменить прибор на более мощный, способный работать с высокими показателями тока и напряжения.

Перед началом работ надо выделить для установки контроллера место с соответствующими условиями — сухое, чистое, отапливаемое. Не должно быть контакта с солнечными лучами, не допускается наличие поблизости механизмов, создающих вибрацию.

PWM

Порядок подключения контроллеров PWM состоит из следующих этапов:

  • присоединение аккумуляторов к соответствующим клеммам прибора. Важно проследить за соблюдением полярности
  • в точке подключения плюсового провода необходимо установить предохранитель
  • к соответствующим контактам подключить провода от солнечных панелей, соблюдая полярность
  • на выход нагрузки включить сигнальную лампу

Важно! Нарушать эту последовательность нельзя. Если сначала подключить солнечные модули, можно вывести контроллер солнечного заряда из строя, поскольку ему будет некуда отдавать полученное напряжение.

Кроме этого, не допускается присоединение на контакты, предназначенные для соединения с нагрузкой, инвертора. Его можно присоединять только к блоку АКБ.

MPPT

Принцип подключения этих контроллеров не отличается от вышеизложенного, но могут потребоваться некоторые дополнения. Например, на мощных системах необходимо использовать кабель, выдерживающий плотность проходящего тока не менее 4 ампер на квадратный миллиметр сечения.

Перед присоединением рекомендуется еще раз выполнить несложный расчет (разделить максимальное значение силы тока на 4 и прибавить около 10-15 % на запас прочности). Это позволит обеспечить штатную работу коммутации, исключить нагрев и опасность возникновения пожара.

Перед началом подключения надо вынуть предохранители из солнечных панелей и блока АКБ. После соединения контроллера с аккумуляторами и солнечными модулями производится подключение заземляющего контура и датчика температуры. Проверяют правильность всех соединений, после чего обратно устанавливают предохранители и включают систему.

Простейшие контроллеры типа Откл/Вкл (или On/Off)

Контроллеры такого типа работают только на запуск или остановку зарядки АКБ при падении или повышении заряда. Они не учитывают дополнительные условия работы, не определяют оптимальный режим, выполняя только функции триггера, настроенного на переключение при достижении минимального и максимального значений.

Такие контроллеры в настоящее время сняты с производства и давно не используются, хотя в некоторых системах их еще можно встретить. Единственным достоинством можно назвать простоту схемы, делающую работу прибора надежной и устойчивой. Подключение выполняется путем присоединения входных и выходных проводов к аккумуляторам и солнечным панелям, никакой дополнительной коммутации не имеется.

Как выбрать оптимальный контроллер заряда для солнечной панели?

Интернет-магазин компании «Мой Ватт» предлагает огромный ассортимент контроллеров для станций любого типа и мощности. Каждая модель снабжается подробным описанием характеристик и доступных функций.

Если Вам не удалось самостоятельно подобрать и купить нужный вариант контроллера заряда для солнечной батареи, обратитесь за помощью к нашим профессиональным консультантам. Для связи используйте стандартную форму заявки на сайте, либо звоните на телефоны «горячей линии».

Что лучше выбрать?

Выбор типа контроллера производится исходя из мощности и производительности системы. Если они невелики, можно ограничиться установкой контроллера PWM. Это дешевле и проще.

Однако, если комплект выдает значительную мощность и обеспечивает питание чувствительных приборов потребления, лучшим решением станет использование контроллера MPPT. Он гораздо дороже, но способен настроить максимально эффективную работу комплекса оборудования. В любом случае, окончательный выбор обусловлен возможностями владельца и особенностями имеющегося солнечного комплекса.

Видеообзор:

В видеообзоре распаковка, разборка и тестирование прибора. Также я подробно показал как работать с меню.

Видео

Как правильно подключить контроллер, вы узнаете из нашего видео.

Можно ли сделать своими руками

Наша страна всегда славилась тем, что у нас есть много толковых изобретателей и рационализаторов, людей творческих и пытающихся сделать своими руками и из подручных средств устройства различного типа и предназначения.

«Самоделкины» не обошли стороной и МРРТ контроллеры, которые при наличии навыков работы паяльником и начальных знаний в области электротехники, можно изготовить своими руками.

Одним из вариантов подобного устройства, изготовленного самостоятельно, может быть прибор, собранный по ниже приведенной схеме:

Самодельный MPPT контроллер

Собранный по данной схеме контроллер, будет иметь напряжение на выходе – 14,0 Вольт и обладать настройками режимов работы по напряжению отключения и включения аккумуляторных батарей.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Лучшие стационарные солнечные панели

Стационарные устройства отличаются крупными габаритами и увеличенной мощностью. Они в большом количестве устанавливаются на крышах зданий и иных свободных площадках. Предназначены для круглогодичного использования.

Sunways ФСМ-370M

4.9

★★★★★
оценка редакции

98%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель изготовлена по технологии PERC, благодаря чему отличается стабильностью работы в неблагоприятных погодных условиях. Рама из анодированного алюминия не боится резких ударов и деформации. Высокопрочное закаленное стекло с низким поглощением ультрафиолета гарантирует сохранность панели.

Номинальная мощность составляет 370 Вт, напряжение — 24 В. Батарея может функционировать при температуре на улице от -40 до +85 °С. Диодная сборка защищает ее от перегрузок и обратных токов, снижает потери КПД при частичном затенении поверхности.

Достоинства:

  • прочная стойкая к коррозии рама;
  • толстое защитное стекло;
  • стабильная работа в любых условиях;
  • долгий срок службы.

Недостатки:

большой вес.

Sunways ФСМ-370M рекомендована для постоянного электроснабжения крупных объектов. Отличный выбор для размещения на крыше жилого дома или офисного здания.

Delta BST 200-24 M

4.9

★★★★★
оценка редакции

96%
покупателей рекомендуют этот товар

Особенностью Delta BST является гетерогенная структура монокристаллических модулей. Это улучшило способность панели абсорбировать рассеянное солнечное излучение и гарантирует ее эффективную работу даже в условиях повышенной облачности.

Пиковая мощность батареи — 200 Ватт при габаритах 1580х808х35 мм. Жесткая конструкция не боится сложных условий, а усиленная рама с дренажными отверстиями способствует стабильному функционированию панели во время непогоды. Защитный слой изготовлен из каленого просветленного стекла толщиной 3,2 мм.

Достоинства:

  • стабильная работа в сложных погодных условиях;
  • усиленная конструкция;
  • термостойкость;
  • нержавеющая рама.

Недостатки:

сложная установка.

Delta BST служит для стабильного вырабатывания энергии в любое время года и будет надежно вырабатывать электричество в течение многих лет.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
оценка редакции

90%
покупателей рекомендуют этот товар

Солнечная панель Feron не боится сложных условий и стабильно функционирует при температуре -40..+85 °C. Металлический корпус устойчив к повреждениям и не подвержен коррозии. Мощность батареи составляет 60 Вт, размеры в готовом к работе виде — 35х1680х664 миллиметров.

При необходимости транспортировки конструкцию можно легко сложить. Для удобной и безопасной переноски предусмотрен специальный чехол из прочной синтетики. В комплект также входят две опоры, кабель с зажимами и контроллер, что позволяет сразу ввести панель в эксплуатацию.

Достоинства:

  • термостойкость;
  • стабильная работа в любых погодных условиях;
  • прочный корпус;
  • быстрая установка;
  • удобная складная конструкция.

Недостатки:

высокая цена.

Feron можно использовать в любую погоду. Хороший выбор для установки в частном доме, но для получения достаточной мощности потребуется несколько таких панелей.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
оценка редакции

85%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель изготовлена из кремниевых поликристаллических пластин. Фотоэлементы покрыты толстым слоем закаленного стекла, что исключает риск механических повреждений и воздействия внешних факторов. Срок их службы составляет около 25 лет.

Мощность батареи 120 Вт, размеры в готовом к эксплуатации состоянии — 128х4х67 сантиметров. В комплект входит практичная сумка из износостойкого материала, упрощающая хранение и транспортировку панели. Для удобства установки на ровной поверхности предусмотрены специальные ножки.

Достоинства:

  • защитное покрытие;
  • быстрая установка;
  • компактные размеры и удобство переноски;
  • долгий срок службы;
  • прочная сумка в комплекте.

Недостатки:

рама хлипковата.

Woodland Sun House способна заряжать 12-вольтные аккумуляторы. Прекрасное решение для установки на даче, охотничьей базе и в других местах, удаленных от цивилизации.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...