Solar batteriladdningsregulator: diagram, funktionsprincip, anslutningsmetoder

Kommentarer:

Om du har funderat på ett alternativt sätt att få energi och bestämt dig för att installera solpaneler, då vill du förmodligen spara pengar. En av besparingsmöjligheterna är gör din egen laddningskontroll. När du installerar solgeneratorer - paneler krävs mycket extra utrustning: laddningskontroller, batterier, för att överföra strömmen till tekniska standarder.

Överväg tillverkning gör-det-själv laddningskontroll för solenergi.

Detta är en enhet som kontrollerar laddningsnivån för blybatterier, vilket förhindrar att de laddas ur helt och laddas om.Om batteriet börjar laddas ur i nödläge kommer enheten att minska belastningen och förhindra fullständig urladdning.

Det är värt att notera att en egentillverkad styrenhet inte kan jämföras i kvalitet och funktionalitet med en industriell, men det kommer att vara ganska tillräckligt för driften av det elektriska nätverket. Till försäljning kommer över produkter tillverkade i källaren, som har en mycket låg nivå av tillförlitlighet. Om du inte har tillräckligt med pengar för en dyr enhet är det bättre att montera den själv.

DIY laddningskontroll för solenergi

Även en hemgjord produkt måste uppfylla följande villkor:

• 1.2P
• Den maximalt tillåtna inspänningen måste vara lika med den totala spänningen för alla batterier utan belastning.

På bilden nedan ser du ett diagram över sådan elektrisk utrustning. För att montera den behöver du lite kunskap om elektronik och lite tålamod. Designen har modifierats något och nu är en fälteffekttransistor installerad istället för en diod, som regleras av en komparator.
En sådan laddningsregulator kommer att räcka för användning i lågeffektnätverk, endast med användning av. Skiljer sig i enkelhet i produktion och låga materialkostnader.

Solcellsladdningsregulator Det fungerar enligt en enkel princip: när spänningen på lagringsenheten når det angivna värdet slutar den att ladda, och bara en droppladdning fortsätter. Om indikatorspänningen faller under det inställda tröskelvärdet återupptas strömförsörjningen till batteriet. Användningen av batterier inaktiveras av styrenheten när deras laddning är mindre än 11 ​​V. Tack vare driften av en sådan regulator kommer batteriet inte att laddas ur spontant under frånvaro av solen.

Huvuddragen laddningskontrollkretsar:

• Laddningsspänning V=13,8V (konfigurerbar), mätt när det finns en laddningsström;
• Belastning inträffar när Vbat är mindre än 11V (konfigurerbart);
• Slå på lasten när Vbat=12,5V;
• Temperaturkompensation av laddningsläge;
• Den ekonomiska TLC339-jämföraren kan ersättas med den vanligare TL393 eller TL339;
• Spänningsfallet på tangenterna är mindre än 20mV vid laddning med en ström på 0,5A.

Avancerad Solar Charge Controller

Om du är säker på dina kunskaper om elektronisk utrustning kan du försöka sätta ihop en mer komplex laddningskontrollkrets. Den är mer pålitlig och kan köras på både solpaneler och en vindgenerator som hjälper dig att få ljus på kvällarna.

Ovan är en förbättrad gör-det-själv-laddningskontrollkrets. För att ändra tröskelvärdena används trimningsmotstånd, med vilka du kommer att justera driftsparametrarna. Strömmen som kommer från källan kopplas om av reläet. Själva reläet styrs av en fälteffekttransistornyckel.

Allt laddningskontrollkretsar testade i praktiken och har bevisat sig själva under flera år.

För sommarstugor och andra objekt där en stor resursförbrukning inte krävs, är det ingen mening att spendera pengar på dyra element. Om du har den nödvändiga kunskapen kan du ändra de föreslagna designerna eller lägga till nödvändig funktionalitet.

Så du kan göra en laddningskontroll med dina egna händer när du använder alternativa energienheter. Misströsta inte om den första pannkakan kom ut klumpig. När allt kommer omkring är ingen immun från misstag. Lite tålamod, flit och experimenterande kommer att få saken till ett slut. Men en fungerande strömförsörjning kommer att vara en utmärkt anledning till stolthet.

Laddningsregulatorn är en mycket viktig del av systemet där den elektriska strömmen genereras av solpaneler. Enheten styr laddning och urladdning av batterier. Det är tack vare honom att batterierna inte kan laddas och laddas ur så mycket att det blir omöjligt att återställa deras arbetstillstånd.

Sådana kontroller kan tillverkas för hand.

Funktionsprincip

Om det inte finns någon ström från solbatteriet är styrenheten i viloläge. Den använder inte någon av watten från batteriet. Efter att solljus träffar panelen börjar elektrisk ström flyta till styrenheten. Han måste slå på. Indikatorlampan, tillsammans med 2 svaga transistorer, tänds dock endast när spänningen når 10 V.

Efter att ha nått denna spänning kommer strömmen att passera genom Schottky-dioden till batteriet. Om spänningen stiger till 14V kommer förstärkaren U1 att börja fungera, vilket slår på MOSFET-transistorn. Som ett resultat kommer lysdioden att slockna och två icke-kraftfulla transistorer stängs. Batteriet laddas inte. Vid denna tidpunkt kommer C2 att laddas ur. I genomsnitt tar det 3 sekunder. Efter att kondensatorn C2 har laddats ur kommer hysteresen U1 att övervinnas, MOSFET kommer att stängas och batteriet börjar laddas. Laddningen fortsätter tills spänningen stiger till omkopplingsnivån.

Egen tillverkning

Om en person har viss kunskap inom området elektronik och elektroteknik, kan du försöka montera en styrkrets för solpaneler och en vindgenerator med dina egna händer.En sådan enhet kommer att vara mycket sämre i funktionalitet och effektivitet jämfört med industriella serieprover, men i lågeffektnätverk kan det vara tillräckligt.

Hantverkskontrollmodulen måste uppfylla de grundläggande villkoren:

• 1.2P ≤ I × U. Denna ekvation använder notationen av den totala effekten för alla källor (P), styrenhetens utström (I), spänningen i systemet med ett helt urladdat batteri (U),
• Styrenhetens maximala inspänning måste motsvara den totala spänningen för batterierna utan belastning.

Det enklaste schemat för en sådan modul kommer att se ut så här:

Enheten, monterad för hand, fungerar med följande egenskaper:

• Laddspänning - 13,8 V (kan variera beroende på strömstyrkan),
• Brytspänning - 11 V (konfigurerbar),
• Startspänning - 12,5 V,
• Spänningsfallet över tangenterna är 20 mV vid ett strömvärde på 0,5A.

Laddningsregulatorer av typen PWM eller MPPT är en av de integrerade delarna av alla sol- eller hybridsystem baserade på sol- och vindgeneratorer. De ger ett normalt batteriladdningsläge, ökar effektiviteten och förhindrar för tidigt slitage och kan monteras helt för hand.

Modulkopplingsschema

Klicka för att förstora diagrammet

Efter att ha tagit bort den bakre väggen kan du komma åt enhetens kretskort.

Ett 12 V-batteri med en kapacitet på 1,2 A/h valdes som batteri, eftersom författaren hade det. Faktum är att en klar solig dag kommer panelen att kunna ladda 2-3 sådana batterier. En säkring ingår i batterikretsen för att minska risken för kortslutning.För att förhindra att batteriet laddas ur genom solpanelen i svagt ljus är en Schottky-diod av typen IN5817 seriekopplad med panelen. När batteriet är fulladdat är strömmen från solpanelen ca 50mA vid 19V.

Som testbelastning användes en egentillverkad LED-fytolampa på 4 seriekopplade fyto-LED med en effekt på 1 W, ett motstånd av typen MLT-2 med ett motstånd på 30 Ohm kopplades i serie med lysdioderna. Vid en spänning på 12,6 V kommer strömmen som förbrukas av lampan att vara cirka 60 mA. Ett batteri på 1,2 Ah låter dig alltså driva denna lampa i cirka 20 timmar.

I allmänhet visade sig den sammansatta autonoma strukturen vara ganska effektiv ur teknisk synvinkel. Men ur ekonomisk synvinkel, med tanke på kostnaden för solbatteriet, batteriet och styrenheten, är bilden dyster. Ett solbatteri kostar 2700 rubel, ett 12 V 1,2 Ah-batteri kostar cirka 500 rubel, en kontrollenhet kostar 400 rubel. Författaren försökte också använda två 6 V 12 A/h-batterier kopplade i serie (de kommer att kosta cirka 3000 r), författaren laddar ett sådant batteri på 3-4 soliga dagar, medan laddningsströmmen når 270 mA.

Den totala kostnaden för använd utrustning i minimikonfigurationen är 3600 rubel. Som du kan se förbrukar denna fytolamp cirka 0,8 watt. Med en hastighet av 3,5 r/kWh måste lampan drivas från elnätet med 50 % strömförsörjningseffektivitet, cirka 640 000 timmar eller 73 år, bara för att motivera kostnaderna för utrustningen. Samtidigt, under en sådan tidsperiod, kommer det utan tvekan att vara nödvändigt att helt ändra utrustningen flera gånger, ingen har avbrutit nedbrytningen av batteriet och fotocellerna.

Enhetsdiagram

Dessa kort blir riktigt varma, så vi kommer att löda dem lite över kretskortet. För detta kommer vi att använda en styv koppartråd för att göra benen för PCB. Vi kommer att ha 4 bitar koppartråd för att göra 4 ben till kretskortet. Du kan också använda stifthuvuden istället för koppartråd för detta.

Solcellen är ansluten till IN+ och IN- terminalerna på laddkortet TP4056 respektive. En diod är insatt i den positiva änden för skydd mot omvänd spänning. BAT+- och BAT-korten ansluts sedan till +ve- och -ve-ändarna på batteriet. Det är allt vi behöver för att ladda batteriet.

Nu för att driva Arduino-kortet måste vi öka uteffekten till 5V. Så vi lägger till en 5V spänningsförstärkare till denna krets. Anslut -ve batterier till IN- på förstärkaren och ve+ till IN+ genom att lägga till en switch mellan dem. Vi kopplade boosterkortet direkt till laddaren, men vi rekommenderar att du installerar en SPDT-switch där. Därför, när enheten laddar batteriet, laddas den och används inte.

Solcellerna kopplas till ingången på en litiumbatteriladdare (TP4056), vars utgång är kopplad till ett litiumbatteri 18560. En 5V spänningsförstärkare är också kopplad till batteriet och används för att konvertera från 3,7VDC till 5VDC.

Laddningsspänningen är vanligtvis runt 4,2 V. Spänningsförstärkarens ingång varierar från 0,9 V till 5,0 V. Så den kommer att se cirka 3,7 V vid sin ingång när batteriet laddas ur och 4,2 V när det laddas.Förstärkarutgången till resten av kretsen kommer att hålla den på 5V.

Detta projekt kommer att vara mycket användbart för att driva fjärrdatalogger. Som du vet är strömförsörjningen alltid ett problem för fjärrinspelaren, och i de flesta fall finns det inget uttag tillgängligt.

En liknande situation tvingar dig att använda några batterier för att driva din krets. Men så småningom kommer batteriet att dö. Vårt billiga projekt sol laddare skulle vara en bra lösning för denna situation.

Behöver

Vid maximal laddning av batteriet kommer styrenheten att reglera strömförsörjningen till den och minska den till den nödvändiga mängden för att kompensera för enhetens självurladdning. Om batteriet är helt urladdat kommer styrenheten att stänga av all inkommande belastning på enheten.

Behovet av denna enhet kan reduceras till följande punkter:

1. Batteriladdningen är flerstegs;
2. Justera på/av batteriet vid laddning/urladdning av enheten;
3. Anslutning av batteriet vid maximal laddning;
4. Ansluter laddning från fotoceller i automatiskt läge.

Batteriladdningsregulatorn för solenergiapparater är viktig eftersom prestanda för alla dess funktioner i gott skick ökar livslängden för det inbyggda batteriet avsevärt.

Kopplingsscheman

Det finns 3 möjliga scheman för att ansluta solpaneler till varandra, dessa är: seriell, parallell och serie-parallell anslutning. Nu mer om dem.

seriell anslutning

I den här kretsen är den första panelens negativa terminal ansluten till den andra panelens positiva terminal, den negativa på den andra till den tredje terminalen och så vidare.Vad ger en sådan anslutning - spänningen på alla paneler kommer att läggas till. Med andra ord, om du vill få till exempel 220V direkt så hjälper den här kretsen dig att göra det. men den används sällan.

Låt oss ta ett exempel. Vi har 4 paneler med en märkeffekt på 12V vardera, Voc: 22,48V (detta är öppen kretsspänning), vi får 48V vid utgången. Öppen kretsspänning \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. medan den maximala strömeffekten, Imp, förblir oförändrad.

I detta schema rekommenderas det inte att använda paneler med olika Imp-värden, eftersom systemets effektivitet blir låg.

Parallellkoppling

Detta schema tillåter, utan att höja spänningen på panelerna, att öka strömmen. Låt oss ta ett exempel. Vi har 4 paneler med en märkeffekt på 12V vardera, öppen kretsspänning 22,48V, ström vid punkten för maximal effekt 5,42A. Vid kretsens utgång förblir märkspänningen och öppen kretsspänning oförändrade, men den maximala effekten kommer att vara 5,42A * 4 = 21,68A.

Serie-parallell anslutning

• Nominell solpanelsspänning: 12V • Tomgångsspänning Voc: 22,48V • Ström vid maximal effektpunkt Imp: 5,42A.

Genom att koppla 2 solpaneler i serie och 2 parallellt vid utgången får vi en spänning på 24V, en öppen kretsspänning på 44,96V och strömmen blir 5,42A * 2 = 10,84A.

Detta gör det möjligt att ha ett balanserat system och spara på utrustning som en batteriladdningsregulator, eftersom emu inte behöver tåla mycket spänning på topp. Kretsen gör det också möjligt att använda paneler med olika effekt, till exempel 2 till 12V, för att konvertera till 24V. Det mest bekväma nätverksalternativet för hemmet.

De bästa stationära solpanelerna

Stationära enheter kännetecknas av stora dimensioner och ökad effekt. De installeras i stort antal på taken av byggnader och andra fria områden. Designad för användning året runt.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
redaktionell poäng

98%
köpare rekommenderar denna produkt

Modellen är gjord med PERC-teknik, tack vare vilken den är stabil i ogynnsamma väderförhållanden. Den anodiserade aluminiumramen är inte rädd för skarpa stötar och deformation. Höghållfast härdat glas med låg UV-absorption säkerställer panelens säkerhet.

Märkeffekten är 370 W, spänningen är 24 V. Batteriet kan fungera vid utomhustemperatur från -40 till +85 °С. Diodenheten skyddar den från överbelastningar och omvända strömmar, minskar effektivitetsförluster med partiell skuggning av ytan.

Fördelar:

• hållbar korrosionsbeständig ram;
• tjockt skyddsglas;
• stabil drift under alla förhållanden;
• lång livslängd.

Brister:

stor vikt.

Sunways FSM-370M rekommenderas för permanent strömförsörjning av stora anläggningar. Ett utmärkt val för placering på taket av ett bostadshus eller kontorsbyggnad.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
redaktionell poäng

96%
köpare rekommenderar denna produkt

En egenskap hos Delta BST är den heterogena strukturen hos enkristallmoduler. Detta har förbättrat panelens förmåga att absorbera spridd solstrålning och säkerställer dess effektiva drift även i molniga förhållanden.

Batteriets toppeffekt är 200 watt med måtten 1580x808x35 mm. Styv konstruktion tål svåra förhållanden, medan en förstärkt ram med dräneringshål säkerställer stabil drift av panelen vid dåligt väder.Skyddsskiktet är tillverkat av härdat antireflexglas 3,2 mm tjockt.

Fördelar:

• stabil drift under svåra väderförhållanden;
• förstärkt konstruktion;
• värmebeständighet;
• rostfri ram.

Brister:

komplex installation.

Delta BST är designad för att ge konstant kraft under hela året och kommer att ge pålitlig kraft i många år framöver.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
redaktionell poäng

90%
köpare rekommenderar denna produkt

Feron solpanelen är inte rädd för svåra förhållanden och fungerar stabilt vid en temperatur på -40...+85 °C. Metallhöljet är motståndskraftigt mot skador och korroderar inte. Batterieffekten är 60 W, måtten i bruksfärdig form är 35x1680x664 millimeter.

Vid behov, transport strukturen kan lätt vikas. För bekväm och säker bärning tillhandahålls ett specialfodral av hållbar syntet. Satsen innehåller också två stöd, en kabel med klämmor och en kontroller, som gör att du omedelbart kan ta i bruk panelen.

Fördelar:

• värmebeständighet;
• stabil drift i alla väderförhållanden;
• hållbart fodral;
• snabb installation;
• bekväm hopfällbar design.

Brister:

högt pris.

Feron kan användas i alla väder. Ett bra val för installation i ett privat hem, men du behöver flera av dessa paneler för att få tillräckligt med ström.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
redaktionell poäng

85%
köpare rekommenderar denna produkt

Modellen är gjord av polykristallina silikonwafers. Fotoceller är täckta med ett tjockt lager av härdat glas, vilket eliminerar risken för mekaniska skador och yttre faktorer.Deras livslängd är cirka 25 år.

Batterieffekten är 120 W, måtten i färdigt läge är 128x4x67 centimeter. Satsen innehåller en praktisk väska av slitstarkt material som förenklar förvaring och transport av panelen. För enkel installation på en plan yta tillhandahålls speciella ben.

Fördelar:

• skyddsöverdrag;
• snabb installation;
• kompakt storlek och lätt att bära;
• lång livslängd;
• slitstark väska ingår.

Brister:

ramen är tunn.

Woodland Sun House kan ladda 12-volts batterier. En utmärkt lösning för installation i ett hus på landet, en jaktbas och på andra platser långt från civilisationen.

Solar anslutningsmöjligheter

Solpaneler är uppbyggda av flera individuella paneler. För att öka systemets utgångsparametrar i form av effekt, spänning och ström är elementen anslutna till varandra och tillämpar fysikens lagar.

Anslutningen av flera paneler till varandra kan utföras med hjälp av ett av tre monteringsscheman för solpaneler:

• parallell;
• konsekvent;
• blandad.

Den parallella kretsen innebär att ansluta terminaler med samma namn till varandra, där elementen har två gemensamma noder för konvergens av ledare och deras förgrening.

Med en parallellkrets är plusen anslutna till plusen och minuserna till minuserna, vilket resulterar i att utströmmen ökar och utspänningen förblir inom 12 volt

Värdet på den maximala möjliga utströmmen i en parallellkrets är direkt proportionell mot antalet anslutna element. Principerna för att beräkna kvantiteten finns i artikeln vi rekommenderar.

Seriekretsen involverar anslutning av motsatta poler: "plus" på den första panelen till "minus" för den andra.Det återstående oanvända "plus" av den andra panelen och "minus" för det första batteriet är anslutna till kontrollern som är placerad längre längs kretsen.

Denna typ av anslutning skapar förutsättningar för flödet av elektrisk ström, där det bara finns ett sätt att överföra energibäraren från källan till konsumenten.

Med en seriell anslutning ökar utspänningen och når 24 volt, vilket är tillräckligt för att driva bärbar utrustning, LED-lampor och vissa elektriska mottagare

En serieparallell eller blandad krets används oftast när det är nödvändigt att ansluta flera grupper av batterier. Genom att applicera denna krets kan både spänning och ström ökas vid utgången.

Med ett serie-parallellt anslutningsschema når utspänningen ett märke, vars egenskaper är mest lämpade för att lösa huvuddelen av hushållsuppgifter

Detta alternativ är också fördelaktigt i den meningen att i händelse av att ett av de strukturella delarna av systemet misslyckas, fortsätter andra anslutningskedjor att fungera. Detta ökar avsevärt tillförlitligheten för hela systemet.

Principen för att montera en kombinerad krets bygger på att enheterna inom varje grupp är parallellkopplade. Och anslutningen av alla grupper i en krets utförs sekventiellt.

Genom att kombinera olika typer av anslutningar blir det inte svårt att montera ett batteri med nödvändiga parametrar. Huvudsaken är att antalet anslutna celler ska vara sådant att driftspänningen som tillförs batterierna, med hänsyn till dess fall i laddningskretsen, överstiger spänningen på själva batterierna och batteriets belastningsström samtidigt tiden ger den erforderliga mängden laddningsström.

Behöver

Vid maximal laddning av batteriet kommer styrenheten att reglera strömförsörjningen till den och minska den till den nödvändiga mängden för att kompensera för enhetens självurladdning. Om batteriet är helt urladdat kommer styrenheten att stänga av all inkommande belastning på enheten.

Behovet av denna enhet kan reduceras till följande punkter:

1. Batteriladdningen är flerstegs;
2. Justera på/av batteriet vid laddning/urladdning av enheten;
3. Anslutning av batteriet vid maximal laddning;
4. Ansluter laddning från fotoceller i automatiskt läge.

Batteriladdningsregulatorn för solenergiapparater är viktig eftersom prestanda för alla dess funktioner i gott skick ökar livslängden för det inbyggda batteriet avsevärt.