Какой контроллер выбрать для солнечной батареи

Контроллер заряда для солнечной батареи: описание и сфера применения

Контроллер заряда солнечной батареи нужен при сборке электростанции, работающей от света. Если в ветрогенераторе достаточно просто установить мощный диод, который будет предотвращать утечку тока обратно на генератор и плату защиты батареи, то в солнечных панелях потребуется более сложное устройство, способное динамически регулировать нестабильное напряжение.

Базовые понятия о работе солнечной электростанции

Любая солнечная электростанция, применяется ли она на крупном предприятии или на небольшом дачном участке, состоит из четырех основных модулей. Это непосредственно солнечные панели (монокристаллические или поликристаллические), контроллер заряда, аккумулятор и инвертор.

Работает эта схема следующим образом:

1. Находясь под солнцем, солнечные панели вырабатывают напряжение, которое поступает на контроллер заряда. Он повышает (реже – понижает) входное напряжение до необходимых для заряда аккумулятора пределов и одновременно препятствует его разряду. Напряжение с контроллера заряда поступает на емкую аккумуляторную батарею.
2. Использование солнечных панелей без аккумулятора нецелесообразно, так как при небольшом изменении освещенности могут возникать значительные перепады напряжения, которые устройство стабилизировать не в состоянии.

Зарядное устройство при этом продолжает работать и питание будет восстановлено, как только напряжение на аккумуляторе поднимется. При этом параллельно производится подключение инвертора, который преобразует постоянное напряжение в привычный нам переменный ток 220 вольт.

Подключать большие нагрузки к такой схеме не стоит, так как можно вызвать перегрузку инвертора или преждевременный разряд аккумулятора. Накопленный за день заряд подходит для освещения комнат, а также маломощных электроприборов, которым не страшна модифицированная синусоида.

Какие бывают контроллеры заряда

В серийном выпуске имеются два вида контроллеров заряда для солнечных панелей – PWM и MPPT. У обоих типов есть достоинства и недостатки.

Контроллеры PWM

Устройства с широтно-импульсной модуляцией, или PWM контроллеры, уже считаются устаревшими. В их основе лежит простая ШИМ, который удерживает напряжение на выходе посредством изменения скважности генерируемого им сигнала.

Обычно он снимает напряжение с выходного контура DC-DC преобразователя, тем самым поддерживая на выходе некоторое заранее определенное напряжение (чаще всего 12-14 вольт, однако встречаются модели и с другими параметрами). Импульсы поступают на высокочастотные транзисторные ключи, которые управляют питанием дросселя.

В результате на последнем возникают быстрые подъемы и спады напряжения, амплитуда которых зачастую в несколько раз превышает входные параметры. На выходе напряжение стабилизируется диодом и выравнивается конденсатором.

К преимуществам PWM можно отнести:

• их стоимость;
• высокую надежность;
• простоту конструкции.

Контроллеры МРРТ

Принцип работы MPPT практически ничем не отличается от PWM за исключением того, что генерацию импульсов для работы преобразователя выполняет не широтно-импульсный модулятор, а небольшой компьютер, имеющий собственные процессор и память. Он постоянно контролирует напряжение и силу тока как на входе, так и на выходе преобразователя, а также температуру внутренних радиоэлементов.

Благодаря этому достигается максимальная производительность работы солнечных панелей, практически без потерь на рассеивание тепла. Все параметры задаются микропрограммой контроллера.

Аппарат типа МРРТ подходит крупных предприятий и промышленных электростанций, благодаря:

• высокой производительности;
• быстрой окупаемости.

Поиск прибора

Как выбрать контроллер заряда для солнечной батареи для ежедневной эксплуатации? Прежде всего решите, какие источники альтернативной энергии вы будете задействовать. При использовании одновременно как солнечных панелей, так и ветрогенератора, вам понравится гибридный, который позволяет либо задействовать их одновременно, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора, либо попеременно.

Подберите себе оптимальное рабочее напряжение для работы вашего оборудования. В качестве накопителя может быть использована свинцово-кислотная аккумуляторная батарея на 12 вольт и 60 ампер-часов из автомобиля. Найти контроллер на это напряжение будет проще всего ввиду их распространенности.

К сожалению, большинство инверторов требует напряжения 24 вольта и выше, что делает невозможным их использование с одним аккумулятором. В этом случае вам придется дополнительно покупать балансир, чтобы обеспечить равномерный износ двух батарей и контроллер подороже, работающий с более высоким напряжением (или два контроллера, запитанных от независимых источников тока, – например, от разных солнечных панелей).

Себе можно приобрести PWM контроллер для солнечной батареи. Он не очень дорогой, а небольшая разница в КПД практически не отразится на скромном хозяйстве. Зато благодаря высокой надежности вы покупаете его раз и навсегда. PWM контроллеры не требуют настройки и дополнительного обслуживания во время эксплуатации.

Где купить

Купить контроллер заряда можно на алиэкспрессе. Там предлагается большой выбор устройств, как PWM, так и MPPT. Также ознакомьтесь с обзорами на ту или иную продукцию от реальных покупателей.

Более дешевые варианты вы можете поискать на радиорынках. Обратите внимание: когда вы покупаете товар с рук, убедитесь, что в комплекте идет инструкция или на приборе наглядно обозначено, как его подключать.

Выбирать его нужно аккуратно, в противном случае существует риск приобрести некачественный прибор.

Покупать подержанные устройства не рекомендуется, особенно МРРТ. Связанно это с тем, что интегральные схемы от постоянной работы постепенно деградируют. В них могут возникать как механические повреждения от перепадов температуры, так и внутрислойные короткие замыкания, из-за чего внешне рабочее устройство будет работать нестабильно.

Контроллер заряда своими руками

Изготовить простой контроллер заряда своими руками можно, использовав минимум радиоэлементов. При изготовлении этого устройства от вас потребуются определенные навыки в работе с паяльником и изготовлении монтажных плат.

В интернете можно найти массу схем. Например, здесь: https://poluchi-teplo.ru/soln/izgotovlenie-kontrollera-dlya-solnechnoy-paneli.html есть несколько интересных идей, о том, как реализовать прибор, который может проверять заряд батареи и при необходимости включать зарядное устройство.

Из-за того, что данный контроллер заряда солнечной батареи прост, схема устройства выполняет только самые базовые функции и не может повышать напряжение для зарядки в условиях низкой освещенности.

Также можно изготовить самодельный балансир, который позволит одновременно задействовать несколько источников альтернативной энергии – например, ветрогенератор и солнечные панели. Сделать его можно так: http://e-veterok.ru/kontroller-dlya-solnehnoy-paneli.php.

Можно изготовить прибор на платформе Ардуин, однако это потребует от вас не только навыков в радиомонтаже, но и умения программировать на ассемблере и машинных кодах.

Если вы не уверены в своих силах, можно прибегнуть к готовой схеме, однако учтите, что она значительно сложнее аналогов и требует изготовления печатной платы для монтажа микроконтроллера. Подробно процесс изготовления описан здесь: http://robocraft.ru/blog/3413.html.

Собрать надежный солнечный генератор просто, если покупать надежные и популярные элементы. Правильно собранное и надежное устройство при домашнем использовании полностью окупится за 2-3 года, а на предприятии – еще быстрее.

Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи

Давайте на примере рассмотрим последовательность шагов для выбора контроллера.

Знакомство с предложениями

В первую очередь я через поисковые системы, к примеру, Яндекс и Гугл, собираю информацию по всем контроллерам заряда, которые предлагают интернет-магазины внутри страны. Конечно же, обращаю внимание на предложения в своем регионе. Если цены с учетом доставки в родном регионе сопоставимы с ценами в других районах страны, я принимаю такие предложения во внимание. Если же они “заоблачны” – не рассматриваю вовсе.

В моей ситуации подобных предложений поблизости не оказалось и выбор мой был несколько “облегчен”. Приводить примеры магазинов, которые попали в поле моего зрения не стану, чтобы, не дай бог, не навязать своего субъективного мнения, тем более, не спровоцировать вас на ошибку, если, вдруг, мой выбор окажется не верным.

Скажу лишь одно. В любом случае до оформления заказа у вас должно произойти, как минимум, два сеанса связи с представителями выбранного интернет-магазина. По телефону, через форму контакта, e-mail сообщение и т. д., лучше если по нескольким каналам связи. Это важно, если речь не идет о магазине с безусловным брендом и достойной репутацией.

Во-первых, вы увидите как быстро реагируют на ваш запрос, и реагируют ли вообще. Во вторых, можете уточнить какие-то вопросы и понять с кем имеете дело. Ну а в третьих, новые знакомства и контакты пойдут лишь на пользу дела.

Но вернемся к нашим…, конечно, контроллерам заряда аккумулятора. Предложений оказалось не так уж и много, тем более, что часть продавцов, видимо, даже представления не имеет о том, что продают. Технические характеристики переведены с языка производителя не корректно, а иногда указаны не полностью. Величина некоторых параметров не верна. Цена не указана (даже не рассматриваю!).

Так или иначе, картина по производителям контроллеров заряда сложилась у меня следующая:

Morningstar Corporation, США;

Beijing Epsolar Technology, Китай;

OutBack Power Systems, США;

China Ningbo Star Solar, Китай;

Professional Solar Products, США;

Steca Solarelektronik, Германия;

Xantrex Technology, США.

Конечно же это не полный перечень, но в нем лишь те, о продукции которых я хоть что-то читал положительное. Если информации не находил ни положительной, ни отрицательной – производитель в список не попал.

Теперь конкретнее об изделиях и поближе к моим потребностям с возможностями.

Предварительный выбор

Я уже говорил, в упомянутой выше статье о своем намерении установить MPPT контроллер, поэтому и список удовлетворяющих моим нуждам устройств составим только из контроллеров с функцией MPPT. Вот такой он получится:

Morningstar SunSaver MPPT;

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Prosolar SunStar MPPT SS-40CX 40А;

Steca Solarix MPPT 2010;

Теперь даже бегло просмотрев их параметры, вижу, что три контроллера из списка для моей системы просто избыточны. Например, Outback FlexMax-60, Prosolar SunStar MPPT SS-40CX 40А, Xantrex XW-MPPT60-150 имеют возможность работы в системах на 12, 24, 36, 48, 60 В, но это для меня пока илюзорная перспектива. Такой необходимости может не произойти никогда и платить за такую возможность в три раза больше не очень-то хочется. Нет, работать они будут и даже в перспективе, в случае наращивания системы их не придется менять, но, опять же, переплачивать столько…

Остаются в списке:

Morningstar SunSaver MPPT;

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Steca Solarix MPPT 2010.

Обращаем внимание на ток нагрузки у Steca Solarix MPPT 2010. Он составляет 10А. В настоящий момент мое потребление в пределах 10А, но вот это уже есть ближайшая перспектива. Так что предпочтение отдается тем контроллерам заряда аккумулятора, ток нагрузки которых выше, при всех прочих примерно равных параметрах. У Morningstar SunSaver MPPT параметры схожи с другими двумя контроллерами, но цена выше.

“И их осталось двое”:

EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А;

Проверяем наличие защит

Контроллер заряда солнечной батареи в обязательном порядке обеспечивается множеством разнообразных защит. Это дает возможность с большей степенью надежности эксплуатировать устройство. К таким защитам относятся:

от перезаряда; от глубокого разряда;

от коротких замыканий;

от перенапряжения на входе;

от грозовых разрядов;

от разряда АБ через СБ в ночное время.

Это не полный перечень. Этот перечень может быть разный у разных контроллеров. Производители исходя из схемотехнических решений своего детища наделяют его теми или иными защитами. Вам же нужно знать защищен ли ваш контроллер по тем или иным цепям или нет.

Давайте сравним какие электронные защиты предусмотрены у оставшихся контроллеров заряда батареи. Все защиты предусмотрены как одного контроллера, так и у другого. Лишь обращаю внимание на такие вещи, как предотвращение разряда АБ через СБ в ночное время, электронный предохранитель, защита от молний варистором, защита от перегрева.

Перечисленные защиты предусмотрены в EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А, но не указаны в Juta MPPT 20А. Возможно, какие-то из этих защит попросту не указаны продавцами, но не собираюсь догадываться, а тем более не люблю, когда меня вынуждают связываться для выяснения чего-либо. Например, пишут: “Для выяснения цены свяжитесь с менеджером”. Прохожу мимо, даже взгляда не задерживаю.

Сверка параметров

Ну и последнее. Еще раз проверим параметры двух контроллеров на предмет соответствия моим условиям и, к тому же, сравним их между собой. Речь идет о следующих параметрах:

Напряжение системы, (В);

Максимальный зарядный ток, (А);

Максимальный ток нагрузки, (А);

Макс. ток на входе от СБ, (А);

Максимальное входное напряжение на клеммах солнечной батареи, (В);

Максимальная мощность солнечного модуля при 24В, (Вт);

Диапазон слежения за точкой максимальной мощности, (В);

Собственное токопотребление, (мА);

Рабочая температура, (°С);

Напряжение системы у Tracer в отличии от Juta выбирается автоматически, 12 В или 24 В, в зависимости от того, какое напряжение в системе используется. Это существенный плюс, мне, возможно, это понадобится. Один раз уже приходилось менять напряжение моей системы.

Следующие два параметра у них одинаковые, а вот максимальный ток на входе от солнечных батарей у Juta не указан. Плохо. Пока идем дальше.

Максимальное входное напряжение на клеммах солнечной батареи. У Juta 65 В, у Tracer 150 В. И то, и другое меня устраивает.

Рассматривая этот параметр, я обратил внимание на то, что не увидел сразу. Есть еще контроллер EPSolar Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А с теми же параметрами, что и EPSolar Tracer MPPT 2215RN 12/24В 20А. Разница лишь в максимальном входном напряжении на клеммах солнечной батареи. Оно у него 100 В. Это мне подходит. Поэтому теперь рассматривать будем Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А.

Максимальная мощность солнечного модуля при 24В этого контроллера, 520 Вт, тоже устраивает. У Juta почему-то она не указана. Степень защиты у Juta для меня избыточен, IP 55. Контроллер будет установлен в сухом теплом помещении, поэтому IP30, которые у Tracer, меня вполне устраивают.

Дальнейшее сравнение смысла уже не имеет, да и выяснение не указанных параметров тоже. По всему я убедился, что по параметрам, защитам и цене меня вполне устраивает: контроллер заряда батареи EPSolar Tracer MPPT 2210RN 12/24В 20А.

Теперь есть смысл еще раз пройти по интернет-магазинам и сравнить цены. Помнить надо такую вещь, предпочтение не всегда отдается меньшей цене. В тех магазинах, где отклик продавца незамедлителен, да еще и есть возможность получить полноценную и грамотную консультацию, не жаль сделать покупку по более высокой цене. Лишь бы она (цена) не была заоблачного происхождения.

Надеюсь эта статья вам помогла. Если кто-то из вас делает подбор устройств по другой методике, сообщите в комментариях. Рад буду перенять опыт.

Как выбрать контроллер заряда для солнечной батареи?

Солнце — хороший источник энергии, альтернатива электричеству. Частицы света — фотоны — преобразуются в энергию устройствами, называемыми солнечными батареями. Данная технология уже активно используется как в сугубо научных целях, так и обычными людьми по всему миру. Солнечные батареи обладают рядом существенно выгодных для использования преимуществ:

• Это хорошее вложение средств. В регионам с хорошей погодой, где нет недостатка в солнечном свете, использование солнечных батарей полностью экономически оправдано. Это позволяет существенно сэкономить денежные средства по сравнению с использованием электроэнергии. Такой подход называется вложением в энергоэффективность.
• Благодаря использованию контроллеров энергии и инверторов есть возможность регулировать работу солнечной батареи и предотвращать выработку излишней энергии.
• Помимо экономии денежных средств установка солнечной батареи поможет повысить стоимость жилья в глазах покупателей и увеличить его рыночную цену.
• Ну и не стоит забывать, что использование альтернативных источников энергии помогает сохранить окружающую среду, бороться с глобальным потеплением и загрязнением атмосферы вредными выбросами химических веществ и сжиганием топлива.

Принцип действия солнечной батареи весьма прост. На открытых и хорошо освещаемых поверхностях устанавливаются специальные модули, которые захватывают частицы света. Фотоны передаются непосредственно в батарею, которая вырабатывает электрический ток определённой силы и величины. Аккумулятор в батарее призван накапливать заряд и контролировать действие солнечной батареи, чтобы она не вырабатывала излишки тока.

Что такое контроллер и его основные функции

Контроллер заряда — это модуль, который обеспечивает нормальное функционирование аккумулятора солнечной батареи. Если не использовать контроллер, то за достаточно короткие сроки использования аккумулятор может перестать работать или попросту «перегореть» в следствие перепадов напряжения производимого электрического тока. Кроме того контроллер регулирует уровень заряда аккумулятора, что позволяет контролировать действие солнечной батареи и не вырабатывать излишнее количество электрического тока.

Основные принципы выбора контроллера для солнечной батареи

Выбор контроллера происходит, учитывая несколько основным параметров его действия и действия всей солнечной батареи в целом. Его выбирают, исходя из:

• выполняемых контроллером функций;
• мощности контроллера;
• типа используемого аккумулятора;
• по мощности применяемых комплектующих солнечной батареи;
• в зависимости от цены;
• в зависимости от производителя;

Следует остановиться на каждом из них подробнее.

Выбор контроллера по функциям, которые он выполняет

В наш век высоких технологий даже к контроллеру предъявляются высокие требования. В первую очередь, он должен быть удобен в использовании и хорошо оснащён. На контроллере должен находиться дисплей, отображающий основные показатели работы. Производители должны обеспечивать удобный ввод необходимых параметров работы контроллера. Помимо дисплея контроллер должен содержать приборы отображения уровня электрического тока в цепи и управления другими агрегатами в составе батареи.

Одна из основных функций контроллера — предохранение аккумулятора от перегрева. Он должен хорошо сочетаться с различными моделями аккумуляторов, чтобы обеспечивать каждому устройству комплексную защиту от перегрева, перепада напряжения электрического тока и других неблагоприятных факторов.

Уровень напряжения в цепи должен определяться устройством автоматически. Он должен отображать, в достаточном или в избыточном количестве вырабатывается электрический ток, а таймер должен показывать, через какое время отключится нагрузка солнечной батареи.

Выбор контроллера по мощности

В случае, если аккумулятор имеет большую ёмкость, то необходимо, чтобы контроллер, а также модули солнечной батареи, обладали высокой мощностью. В противном случае аккумулятор просто не будет должным образом заряжаться, а при длительном использовании без достаточной подзарядки электрическим током просто перестанет работать в достаточно короткие сроки.

Другой вариант, если аккумулятор имеет маленькую ёмкость. Эта проблема была актуальная скорее для старых контроллеров. Даже при достаточном наполнении аккумулятора электрический ток продолжал вырабатываться, и контроллеры, не имевшие на тот момент механизмов контроля питания, продолжали подзаряжать аккумулятор. Это приводило к выходу из строя электролитов, повреждению схем и, в конечном итоге, порче самого аккумулятора. Современные контроллеры оснащены встроенными компьютерами, позволяющими контролировать уровень подачи электрического тока в аккумулятор.

Выбор контроллера в зависимости от типа используемого аккумулятора

Каждый вид аккумулятора изготавливается из строго определённых химических веществ, поэтому они могут существенно отличаться друг от друга, в том числе по используемой программе заряда. В зависимости от выбранной программы регулируются электрический ток и напряжение.

Правила подбора контроллера по используемым комплектующим

Для нормального функционирования контроллера необходимо знать параметры батареи в целом. В частности, номинальные ток и напряжение. Контур солнечной батареи находится под напряжением, контролируемым контроллером, это и есть номинальное напряжение. При правильных условиях эксплуатации контур солнечной батареи вырабатывает электрический ток, так называемый номинальный ток. Произведение номинального тока и номинального напряжения представляет собой номинальную мощность. Производители должны указывать максимальную мощность мощность солнечной батареи. Но в ходе работы она, как правило, меньше. При достижении уровня мощности, который выше указанного производителем, происходит перегрев контроллера, и он может сгореть. Поэтому крайне важно выбирать контроллеры, оснащённые предохранителями. Они позволяют устройству действовать где-то ещё около 10 минут после достижения максимальной мощности и выше.

Выбор контроллера по цене

Контроллеры, как и все товары, могут иметь разную стоимость в зависимости от технологического обеспечения и выполняемых функций. Человеку, педантично относящемуся к установке солнечной батареи, обычно важно соблюсти все необходимые параметры и даже чуть больше. В таком случае можно выбрать контроллер с возможностью удалённого управления, оснащённый встроенным компьютером, микрочипами и всевозможными датчиками. Это современно и удобно, но и стоить такое удовольствие будет достаточно дорого. Если же вопрос технологического оснащения стоит недостаточно остро, можно значительно сэкономить деньги, выбрав достаточно простой контроллер без излишеств. На сэкономленные деньги вполне возможно купить ещё одну солнечную батарею.

Выбор контроллера в зависимости от производителя

Следует помнить, что контроллер — это важная составляющая солнечной батареи. Поэтому необходимо разумно подойти к вопросу выбора производителя. В первую очередь нужно обратить внимание на страну производства. Наиболее качественные устройства выпускают европейские и американские производители, а также китайские фирмы известных брендов. Более мелкие предприятия Китая могут выпускать менее качественные комплектующие для солнечных батарей, которые отличаются низкой ценой. Поэтому стоит с опаской относиться к данным фирмам. Российский рынок контроллеров развит ещё недостаточно хорошо.

Другим моментом является специализация предприятия. Стоит выяснить, занимается ли фирма выпуском комплектующих для солнечных батарей, или контроллеры являются лишь частью продукции её выпуска. В первом случае приборы будут отличаться более высоким качеством, ведь, как правило, для их разработки и тестирования создаётся специальный отдел, в котором работают грамотные специалисты. Во втором случае к разработке контроллеров подходят менее тщательно, так как это лишь один из немногих продуктов выпуска фирмы.

Таким образом, солнечные батареи — это экономически выгодный источник энергии. Правильный подбор комплектующих позволит обеспечить её высокую мощность и долгий срок службы.

Контроллер для солнечной батареи

Контроллер – электронный прибор, отвечающий за контроль и регулировку заряда аккумуляторной батареи. Различные модели отличаются по конструкции и режиму работы.

Виды контроллеров

В настоящее время солнечные электростанции комплектуют контроллерами трех вариантов, это:

On/Off контроллер

Наиболее дешевый аппарат. Отличительная черта данного типа аппарата в том, что при достижении определённого максимального показателя напряжения аппарат отсоединяет блок солнечных батарей от аккумуляторов, и зарядка приостанавливается. Контроллер этого типа применяются редко, т. к. при их использовании происходит неполный заряд батарей, что плохо отражается на их состоянии, и в продолжительной перспективе, приводит к полному выходу из строя. Единственный плюс у данного типа – низкая стоимость.

ШИМ (PWM) – контроллер

В основу работы данного типа электронного устройства заложена широтно-импульсная модуляция. В процессе эксплуатации контроллер этого типа, прекратив заряжать аккумуляторную батарею, не отключает солнечные панели, что позволяет полностью зарядить АКБ. Как правило, такие аппараты используются в установках небольшой мощности, до 2,0 кВт.

МРРТ – контроллер

Это наиболее дорогие по стоимости устройства. Работа приборов данного типа основана на управлении пиками, выходящими на максимальный энергетический уровень. Данный тип контроллера более эффективен при использовании и сокращает сроки окупаемости солнечных электрических станций.

Какие параметры контроллера необходимо учитывать

Чтобы определить критерии при выборе контроллера, необходимо сформулировать функции, которые он выполняет, к ним можно отнести следующие:

• Обеспечение заряда аккумуляторной батареи;
• Отключение аккумуляторной батареи при полном заряде в автоматическом режиме;
• Отключение нагрузок при минимальном заряде в автоматическом режиме;
• Подключение нагрузок при восстановлении заряда;
• Подключение фотоэлементов при заряде аккумуляторной батареи в автоматическом режиме.

Определившись с функциями, за выполнение которых отвечает контроллер, можно сформулировать параметры, которые обязательно учитывают при выборе устройства.

Основных параметров два, это:

1. Напряжение, которое фиксируют на входе. Максимально допустимое напряжение может на 15 — 20% быть выше, чем на «холостом ходу» солнечной панели.
2. Показатели номинального тока. Для ШИМ (PWM) контроллера этот количественный показатель должен быть выше на 10% показателя тока при коротком замыкании в работе солнечной панели. MPPT-контроллер выбирают по мощности, которая должна быть выше величины произведения выходного тока регулятора и напряжения всей системы, плюс 20% от полученного значения, для создания запаса мощности в периоды активного солнца.

Современные модели контроллеров оснащены разнообразными защитными механизмами и возможностью работы в разных режимах. Наличие подобных элементов в конструкции того или иного прибора не влияет на основные параметры при его выборе, но дополнительно стимулирует приобретение той или иной модели.

К таким элементам защиты можно отнести:

• Защита от подключения неправильной полярностью;
• Защита на входе от случаев короткого замыкания;
• Защита во время нагрузок от короткого замыкания;
• Защита от перегревов;
• Защита на входе от высоких нагрузок напряжения;
• Защита от ударов молний;
• Схемы предотвращения ночного разряжения аккумуляторных батарей;
• Электронные предохранители.

Как выбрать контроллер для заряда солнечных батарей

Чтобы выбрать необходимый контроллер, необходимо определиться, какие солнечные панели установлены, или планируется установить. Далее необходимо рассчитать их мощность, определить, на какое рабочее напряжение они рассчитаны, уточнить прочие параметры формируемой системы.

Затем изучают параметры, предъявляемые к контроллеру, и увязывают их с характеристиками системы, в которой будет работать устройство. Когда технические величины определены и отвечают предъявляемым к ним требованиям, необходимо выбрать страну и фирму производителя устройства, решить из какого ценового диапазона следует выбрать котроллер. Определиться с местом приобретения и купить выбранный аппарат.

Как сделать контроллер своими руками

При наличии знаний в области электроники и умения обращаться с паяльником, можно изготовить контроллер заряда из подручных материалов самостоятельно. Конечно, это будет простейший из видов контроллеров, так называемый тип «On/Off» контроллеров.

В приведенной внизу схеме с помощью электронных компонентов формируется сигнал, получаемый от солнечных панелей. Транзисторы, установленные в схеме, управляют работой последней, резисторы регулируют параметры переключения режимов работы, а микросхемы выполняют роль операционного усилителя и регулятора параметров.

Хотя из приведенной схемы видно, что изготовить подобный элемент системы несложно, к тому же всегда схему можно дополнить и доработать, но все же несмотря на очевидную простоту, использовать контроллеры, изготовленные подручными средствами самостоятельно не рекомендуется, дабы избежать неблагоприятных последствий, таких как вывод из строя аккумуляторных батарей.

Можно ли обойтись без контроллера для солнечной батареи

Иногда при самостоятельной разработке солнечной электрической станции возникает вопрос, а можно ли обойтись без контроллера? Для ответа на поставленный вопрос необходимо вспомнить о роли данного устройства в системе преобразования солнечной энергии в электрическую. Если сформулировать коротко, то — контроллер управляет процессом заряда аккумуляторных батарей.

При отсутствии данного элемента схемы управления, возможно закипание электролита в АКБ, что в свою очередь приведет к повреждению аккумуляторной батареи, стоимость которой значительно превышает стоимость контроллера. Из этого делаем вывод, что работа солнечной электрической станции в автоматическом режиме без контроллера недопустима.

Единственный случай, когда можно исключить контроллер из схемы управления — это не продолжительное по времени использование солнечных панелей. В этом случае, в цепь зарядки АКБ, устанавливается вольтметр и в моменты, когда заряд достигает пиковых значений, аккумуляторные батареи в ручном режиме отключают. После прохождения пиковых нагрузок, цепь зарядки, опять же в ручном режиме, включается в работу.

В настоящее время изготовлением разнообразных электронных устройств занимается большое количество отечественных и зарубежных компаний. Стоимость контроллеров разнообразных типов колеблется от 5,0 до 10,0 тысяч рублей, поэтому нет необходимости изготавливать такое сложное электронное устройство самому или вообще исключать его из схемы управления солнечной электростанции.

Получив экономию в малом, можно потерять больше при выходе из строя АКБ, к тому же работа в автоматическом режиме, которую осуществляет прибор, изготовленный профессионалами, позволяет экономить время владельца, а в современном мире, когда все быстро течет и происходит, это немаловажный фактор. Однако каждый для себя делает индивидуальный выбор, благо он, это выбор, есть всегда.

Контроллер заряда солнечной батареи МРРТ или ШИМ — что лучше выбрать?

Обновлено: 27 июля 2019

Для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи?

Аккумуляторы, которые используются в комплекте солнечных батарей для накопления заряда, имеют ряд собственных особенностей. Они нуждаются в создании определенных условий в процессе зарядки. Необходимо своевременно ограничить ток и напряжение, не допустить слишком сильного разряда и исключить перезарядку АКБ. Обеспечить эти условия может специальное устройство, наблюдающее за блоком батарей и своевременно прекращающее все процессы, когда они достигают критических значений.

Это устройство — контроллер солнечной батареи, обеспечивающий сохранность и долговечность аккумуляторов. Обойтись без этих приборов невозможно, так как бесконтрольный заряд или разрядка всегда заканчиваются выходом АКБ из строя.

Задачи, которые решают контроллеры заряда для солнечных батарей:

• выполнение диспетчерских функций, определение текущего режим работы и изменение его при возникновении соответствующих условий
• ограничение величины заряда, предотвращение излишнего поглощения электроэнергии
• наблюдение за расходованием и своевременный перевод батарей в режим зарядки

Есть контроллеры, совмещающие функции источника питания. К ним подключаются низковольтные потребители, например — осветительные приборы или иная нагрузка подобного типа. Такие системы работают в малом составе и не используются в качестве полноценного источника питания для бытовой или хозяйственной техники.

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.

Структурные схемы контроллеров

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:

Устройства PWM

На входе контроллера установлен стабилизатор и токоограничивающий резистор. Этим достигается защита от превышения входного сигнала и нарушения режима работы устройства. Допустимый уровень входного сигнала у каждого прибора свой, он указан в паспортных данных. Значение определяется спецификой контроллера, зависит от особенностей схемы и параметров прибора.

После этого ток проходит через блок из двух силовых транзисторов, где происходит преобразование значений напряжения и тока. Управление этими процессами производится через микросхему драйвера, при помощи чипа контроллера. Сам драйвер предназначен для коррекции режима работы транзисторов. Одна из основных задач — регулировка уровня мощности нагрузки, предотвращающая глубокий разряд аккумуляторов.

Помимо этих компонентов в состав схемы входит датчик температуры. Он обеспечивает поддержание заданного температурного режима работы прибора, ограничивая его мощность по необходимости. Перегрев весьма опасен для контроллера, поэтому датчик относят к основным узлам схемы.

Приборы MPPT

Контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи, созданный по схеме MPPT, представляет собой более сложное устройство, чем PWM. Увеличено количество узлов и деталей, поскольку более тщательное выполнение алгоритмов работы требует определенных ресурсов. Основная функция устройства заключается в определении максимальной мощности солнечных батарей в текущих условиях и соответствующей перенастройке их работы.

Компараторы производят сопоставление значений напряжения и тока, определяя максимально возможную выходную мощность. По умолчанию сканирование происходит 1 раз в 2 часа, но режим можно перенастроить на более частую проверку.

Производится определение точки максимальной мощности (ТММ), определяющей напряжение, при котором выходные показатели будут максимально высокими. Заряд АКБ происходит в 4 этапа:

• объемный. Это первый этап после ночного перерыва. Аккумуляторы активно накапливают энергию, используя всю энергию солнечных батарей
• повышающий. Начинается сразу по достижении максимального заряда аккумуляторов. Напряжение заряда снижается, чтобы исключить нагрев и выделение газов. Этот режим, как правило, длится 1-3 часа, после чего следует переход на следующую стадию зарядки
• плавающий. Этот этап необходим для поддержания заряда на максимальном уровне и недопущения перегрева или газоотделения, а также снижения количества накопленной энергии. Если нагрузка начинает требовать повышенной отдачи, контроллер переводит систему из плавающего режима в повышающий. Как только мощность на выходе упадет, будет вновь задействован плавающий режим
• выравнивание. Этап, при котором происходит выравнивание плотности электролита, восстановление состояния электродов, переработка сульфата свинца

Работа контроллеров MPPT зависит от окружающей температуры. В жару выработка энергии падает, при сильном охлаждении процессы в аккумуляторах замедляются, что грозит выходом их из строя. Встроенный датчик температуры постоянно контролирует состояние и дает команду на соответствующую корректировку режима работы.

Использование контроллеров MPPT рекомендовано при мощности системы от 200 В или при нестабильном производстве энергии. Постоянное определение максимальной эффективности улучшает работу комплекса и позволяет обходиться без установки дополнительных модулей.

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.

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.

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.

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.

Видео-инструкция по сборке своими руками