ตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ โครงการและคำอธิบาย

ที่นี่คุณจะพบ:

• เมื่อคุณต้องการตัวควบคุม
• ฟังก์ชั่นตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์
• ตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ทำงานอย่างไร
• ลักษณะของอุปกรณ์
• ประเภท
• ตัวเลือกการเลือก
• วิธีเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์
• ตัวควบคุมแบบโฮมเมด: คุณสมบัติอุปกรณ์เสริม
• ฉันจะเปลี่ยนส่วนประกอบบางอย่างได้อย่างไร
• หลักการทำงาน

ตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นองค์ประกอบบังคับของระบบไฟฟ้าบนแผงโซลาร์เซลล์ยกเว้นแบตเตอรี่และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เขารับผิดชอบอะไรและทำเองได้อย่างไร?

เมื่อคุณต้องการตัวควบคุม

พลังงานแสงอาทิตย์ยังคง จำกัด (ในระดับครัวเรือน) สำหรับการสร้างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำ แต่ไม่ว่าการออกแบบตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริกจากแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าจะเป็นอย่างไรอุปกรณ์นี้ติดตั้งโมดูลที่เรียกว่าตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

อันที่จริงการตั้งค่าการสังเคราะห์แสงด้วยแสงจากแสงอาทิตย์รวมถึงแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งเก็บพลังงานที่ได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์ เป็นแหล่งพลังงานทุติยภูมิที่ให้บริการโดยคอนโทรลเลอร์เป็นหลัก

ต่อไปเราจะเข้าใจอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้และพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อ

ด้วยการชาร์จแบตเตอรี่สูงสุดตัวควบคุมจะควบคุมการจ่ายกระแสให้กับมันโดยลดลงเหลือเท่าที่จำเป็นของการชดเชยสำหรับการปลดปล่อยตัวเองของอุปกรณ์ หากแบตเตอรี่หมดหมดคอนโทรลเลอร์จะตัดการเชื่อมต่อโหลดที่เข้ามากับอุปกรณ์

ความต้องการอุปกรณ์นี้สามารถต้มลงไปที่ประเด็นต่อไปนี้:

1. การชาร์จแบตเตอรี่แบบหลายขั้นตอน
2. การปรับการเปิด / ปิดแบตเตอรี่เมื่อชาร์จ / คายประจุอุปกรณ์
3. การเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่ประจุสูงสุด
4. การเชื่อมต่อการชาร์จจากโฟโตเซลล์ในโหมดอัตโนมัติ

ตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญเนื่องจากการทำหน้าที่ทั้งหมดตามลำดับการทำงานที่ดีช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในตัวได้อย่างมาก

ติดตั้งที่ไหน

ตัวควบคุมเชื่อมต่อระหว่างแบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตามต้องรวมอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในแผนภาพการเดินสายไฟ อินเวอร์เตอร์ใช้ในการแปลงกระแส 12 V DC จากแผงโซลาร์เซลล์เป็นกระแสไฟฟ้า 220 V AC จากเต้าเสียบใด ๆ ในบ้านซึ่งติดตั้งอยู่หลังแบตเตอรี่

สิ่งสำคัญคือต้องมีฟิวส์ที่ทำหน้าที่ป้องกันการโอเวอร์โหลดและการลัดวงจรต่างๆ ดังนั้นเพื่อให้บ้านของคุณปลอดภัยคุณต้องติดตั้งฟิวส์ เมื่อมีแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมากควรติดตั้งฟิวส์ระหว่างแต่ละองค์ประกอบของวงจร

ภาพด้านล่างแสดงลักษณะของอินเวอร์เตอร์ (กล่องดำ):

แผนภาพการเชื่อมต่อมาตรฐานมีลักษณะคล้ายกับที่แสดงในรูปด้านล่าง

แผนภาพแสดงให้เห็นว่าแผงโซลาร์เซลล์เชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์พลังงานไฟฟ้าจะถูกป้อนไปยังคอนโทรลเลอร์แล้วเก็บไว้ในแบตเตอรี่ จากแบตเตอรี่จะกลับไปที่ตัวควบคุมจากนั้นไปที่อินเวอร์เตอร์ และหลังอินเวอร์เตอร์มีการกระจายเพื่อการบริโภค.

ฟังก์ชั่นตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์

โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าตัวควบคุมแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ตรวจสอบต่างๆในระหว่างกระบวนการชาร์จ / คายประจุของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

ดูเหมือนว่าเป็นหนึ่งในรุ่นที่มีอยู่ของเครื่องควบคุมการประจุสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ โมดูลนี้เป็นของการพัฒนาประเภท PWM

เมื่อแสงแดดตกลงบนพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งไว้เช่นบนหลังคาบ้านโฟโตเซลล์ของอุปกรณ์จะแปลงแสงนี้เป็นกระแสไฟฟ้า

ในความเป็นจริงแล้วพลังงานที่เกิดขึ้นสามารถป้อนเข้าสู่แบตเตอรี่จัดเก็บได้โดยตรง อย่างไรก็ตามกระบวนการชาร์จ / คายประจุแบตเตอรี่มีรายละเอียดปลีกย่อยของตัวเอง (กระแสและแรงดันไฟฟ้าบางระดับ) หากเราละเลยรายละเอียดปลีกย่อยเหล่านี้แบตเตอรี่ก็จะพังในช่วงเวลาสั้น ๆ

เพื่อไม่ให้เกิดผลที่น่าเศร้าเช่นนี้จึงมีการออกแบบโมดูลที่เรียกว่าตัวควบคุมการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

นอกเหนือจากการตรวจสอบระดับการชาร์จแบตเตอรี่แล้วโมดูลยังตรวจสอบการใช้พลังงานอีกด้วย ขึ้นอยู่กับระดับของการคายประจุวงจรควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่จากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะควบคุมและกำหนดระดับของกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการชาร์จครั้งแรกและครั้งต่อไป

ขึ้นอยู่กับความจุของตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์การออกแบบของอุปกรณ์เหล่านี้อาจมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันมาก

โดยทั่วไปกล่าวง่ายๆว่าโมดูลนี้ให้ "อายุการใช้งาน" ที่ไร้กังวลสำหรับแบตเตอรี่ซึ่งจะสะสมและปล่อยพลังงานไปยังอุปกรณ์ของผู้บริโภคเป็นระยะ

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณไม่ได้ติดตั้ง

หากคุณไม่ได้ติดตั้งตัวควบคุม MPPT หรือ PWM สำหรับแผงโซลาร์เซลล์คุณจะต้องตรวจสอบระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อย่างอิสระ สามารถทำได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์ดังแสดงในรูปด้านล่าง

อย่างไรก็ตามด้วยการเชื่อมต่อดังกล่าวระดับการชาร์จแบตเตอรี่จะไม่ได้รับการแก้ไขเนื่องจากอาจเกิดการไหม้และล้มเหลว วิธีการเชื่อมต่อนี้เป็นไปได้เมื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กกับอุปกรณ์จ่ายไฟที่มีกำลังไฟไม่เกิน 0.1 กิโลวัตต์ สำหรับแผงที่จะจ่ายไฟให้กับบ้านทั้งหลังไม่แนะนำให้ติดตั้งโดยไม่มีตัวควบคุมเนื่องจากอุปกรณ์จะล้มเหลวเร็วกว่ามาก นอกจากนี้เนื่องจากการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปพวกเขาอาจล้มเหลว: อินเวอร์เตอร์เนื่องจากไม่สามารถรับมือกับแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวอาจทำให้สายไฟไหม้ได้และอื่น ๆ ดังนั้นควรดำเนินการติดตั้งที่ถูกต้องโดยคำนึงถึงปัจจัยทั้งหมด

ตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ทำงานอย่างไร

ในกรณีที่ไม่มีแสงแดดบนโฟโตเซลล์ของโครงสร้างจะอยู่ในโหมดสลีป หลังจากที่รังสีปรากฏบนองค์ประกอบตัวควบคุมยังคงอยู่ในโหมดสลีป จะเปิดขึ้นก็ต่อเมื่อพลังงานที่เก็บไว้จากดวงอาทิตย์ถึง 10 โวลต์เทียบเท่าทางไฟฟ้า

ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าถึงตัวบ่งชี้นี้อุปกรณ์จะเปิดขึ้นและผ่านไดโอด Schottky จะเริ่มจ่ายกระแสให้กับแบตเตอรี่ กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ในโหมดนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจากคอนโทรลเลอร์จะถึง 14 V. หากสิ่งนี้เกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงบางอย่างจะเกิดขึ้นในวงจรควบคุมสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ 35 วัตต์หรืออื่น ๆ เครื่องขยายเสียงจะเปิดการเข้าถึง MOSFET และอีกสองตัวที่อ่อนแอกว่าจะถูกปิด

การดำเนินการนี้จะหยุดการชาร์จแบตเตอรี่ ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าลดลงวงจรจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมและการชาร์จจะดำเนินต่อไป เวลาที่กำหนดสำหรับการดำเนินการนี้ให้กับคอนโทรลเลอร์คือประมาณ 3 วินาที

ตัวควบคุมการชาร์จ DIY

หากคุณมีประสบการณ์ในการทำงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าคุณสามารถสร้างตัวควบคุมสำหรับชาร์จแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ด้วยตัวคุณเอง ภาพด้านล่างแสดงแผนภาพที่ง่ายที่สุดของอุปกรณ์ดังกล่าว

ลองพิจารณาหลักการทำงานของโครงการดังกล่าว โฟโตเซลล์ LDR หรือโฟโตรีซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่อแสงตกกระทบนั่นคือแผงโซลาร์เซลล์ ควบคุมโดยทรานซิสเตอร์ ระหว่างที่โดนแสงแดดทรานซิสเตอร์จะปิด กระแสจะถูกส่งจากแผงไปยังแบตเตอรี่ผ่านไดโอด D2 ซึ่งจำเป็นที่นี่เพื่อไม่ให้กระแสไหลไปในทิศทางอื่นเมื่อชาร์จเต็มแล้วตัวควบคุม ZD จะส่งสัญญาณไปยังหลอดไฟ LED สีแดงซึ่งจะสว่างเป็นสีแดงและหยุดการชาร์จ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงโคลงจะดับลงและเกิดการชาร์จขึ้น ตัวต้านทานเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อลดแอมแปร์เพื่อไม่ให้องค์ประกอบล้มเหลว แผนภาพยังระบุถึงหม้อแปลงที่สามารถเกิดการชาร์จได้หลักการก็เหมือนกัน กระแสน้ำเริ่มไหลไปตามกิ่งไม้นี้ในเวลากลางคืนหรือในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก

ลักษณะของอุปกรณ์

ใช้พลังงานต่ำเมื่อไม่ได้ใช้งาน วงจรนี้ออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดขนาดเล็กถึงขนาดกลางและดึงกระแสไฟต่ำ (5mA) เมื่อไม่ได้ใช้งาน ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

ส่วนประกอบที่พร้อมใช้งาน อุปกรณ์ใช้ส่วนประกอบทั่วไป (ไม่ใช่ SMD) ที่หาได้ง่ายในร้านค้า ไม่มีอะไรต้องกะพริบสิ่งเดียวที่คุณต้องการคือโวลต์มิเตอร์และแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้เพื่อปรับแต่งวงจร

เวอร์ชันล่าสุดของอุปกรณ์ นี่เป็นเวอร์ชันที่สามของอุปกรณ์ดังนั้นข้อผิดพลาดและข้อบกพร่องส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในอุปกรณ์ชาร์จเวอร์ชันก่อนหน้าจึงได้รับการแก้ไข

การควบคุมแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์นี้ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบขนานเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ไม่เกินเกณฑ์ปกติโดยทั่วไปคือ 13.8 โวลต์

การป้องกันแรงดันตก เครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ใช้ไดโอด Schottky เพื่อป้องกันการรั่วไหลของแบตเตอรี่ไปยังแผงโซลาร์เซลล์ ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเมื่อชาร์จแบตเตอรี่เต็มแล้ว ปัญหาอย่างหนึ่งของแนวทางนี้คือการสูญเสียไดโอดและเป็นผลให้เกิดความร้อน ตัวอย่างเช่นแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 100 วัตต์ 12V จ่ายไฟ 8A ให้กับแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด Schottky จะเท่ากับ 0.4V นั่นคือ การกระจายกำลังไฟประมาณ 3.2 วัตต์ นี่คือประการแรกการสูญเสียและประการที่สองไดโอดจะต้องมีหม้อน้ำเพื่อขจัดความร้อน ปัญหาคือจะไม่สามารถลดแรงดันไฟฟ้าลดลงไดโอดหลายตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานจะลดกระแส แต่แรงดันตกจะยังคงเหมือนเดิม ในแผนภาพด้านล่างแทนที่จะใช้ไดโอดธรรมดาจะใช้ mosfets ดังนั้นกำลังจะสูญเสียไปสำหรับความต้านทานที่ใช้งานอยู่เท่านั้น

สำหรับการเปรียบเทียบในแผงควบคุม 100 W เมื่อใช้มอสเฟต IRFZ48 (KP741A) การสูญเสียพลังงานจะอยู่ที่ 0.5 W เท่านั้น (ที่ Q2) ซึ่งหมายถึงความร้อนน้อยลงและใช้พลังงานมากขึ้นสำหรับแบตเตอรี่ จุดสำคัญอีกประการหนึ่งคือมอสเฟตมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวกและสามารถเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อลดความต้านทาน

แผนภาพด้านบนใช้โซลูชันที่ไม่ได้มาตรฐานสองสามวิธี

กำลังชาร์จ ไม่มีการใช้ไดโอดระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และโหลด แต่จะมีมอสเฟ็ท Q2 แทน ไดโอดในมอสเฟตช่วยให้กระแสไหลจากแผงไปยังโหลด หากแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญปรากฏใน Q2 ทรานซิสเตอร์ Q3 จะเปิดขึ้นตัวเก็บประจุ C4 จะถูกชาร์จซึ่งบังคับให้ op-amp U2c และ U3b เปิด mosfet ของ Q2 ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าลดลงคำนวณตามกฎของโอห์มนั่นคือ I * R และมันน้อยกว่าถ้ามีไดโอดอยู่ที่นั่นมาก ตัวเก็บประจุ C4 จะถูกปล่อยออกมาเป็นระยะโดยการปิดตัวต้านทาน R7 และ Q2 หากกระแสไหลจากแผงดังนั้น EMF การเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ L1 จะบังคับให้ Q3 เปิดทันที สิ่งนี้เกิดขึ้นบ่อยมาก (หลายครั้งต่อวินาที) ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าไปที่แผงโซลาร์เซลล์ Q2 จะปิด แต่ Q3 ไม่เปิดเนื่องจาก ไดโอด D2 จำกัด EMF การเหนี่ยวนำตัวเองของโช้ก L1 ไดโอด D2 สามารถจัดอันดับสำหรับกระแส 1A แต่ในระหว่างการทดสอบปรากฎว่ากระแสดังกล่าวแทบจะไม่เกิดขึ้น

ทริมเมอร์ VR1 ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกิน 13.8V แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ U2d จะเปิด mosfet ของ Q1 และเอาต์พุตจากแผงจะ "ลัดวงจร" ไปที่กราวด์นอกจากนี้ opamp U3b จะปิด Q2 ไปเรื่อย ๆ แผงถูกตัดการเชื่อมต่อจากโหลด นี่เป็นสิ่งที่จำเป็นเนื่องจาก Q1 นอกเหนือไปจากแผงโซลาร์เซลล์ "ลัดวงจร" โหลดและแบตเตอรี่

การจัดการ Mosfets N-channel mosfets Q2 และ Q4 ต้องการแรงดันไฟฟ้าในการขับเคลื่อนมากกว่าที่ใช้ในวงจร ในการทำเช่นนี้ op-amp U2 ที่มีการรัดไดโอดและตัวเก็บประจุจะสร้างแรงดันไฟฟ้า VH ที่เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้านี้ใช้เพื่อจ่ายไฟ U3 ซึ่งเอาต์พุตจะเป็นแรงดันไฟฟ้าเกิน U2b และ D10 จำนวนหนึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ 24 โวลต์ ด้วยแรงดันไฟฟ้านี้จะมีแรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 10V ผ่านประตูแหล่งกำเนิดของทรานซิสเตอร์ดังนั้นการสร้างความร้อนจะมีขนาดเล็ก โดยปกติแล้วมอสเฟต N-channel จะมีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่า P-channel มากซึ่งเป็นสาเหตุที่ใช้ในวงจรนี้

การป้องกันแรงดันตก Mosfet Q4, U3a opamp พร้อมสายรัดภายนอกของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุได้รับการออกแบบมาสำหรับการป้องกันไฟตก ที่นี่ใช้ Q4 ที่ไม่ได้มาตรฐาน ไดโอด mosfet ให้การไหลของกระแสไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าค่าต่ำสุดที่ระบุไว้มอสเฟตจะเปิดอยู่ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงเล็กน้อยเมื่อชาร์จแบตเตอรี่ แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไหลไปยังโหลดได้หากเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถให้กำลังขับที่เพียงพอ ฟิวส์ป้องกันการลัดวงจรที่ด้านโหลด

ด้านล่างนี้เป็นภาพการจัดเรียงองค์ประกอบและแผงวงจรพิมพ์

การตั้งค่าอุปกรณ์ ในระหว่างการใช้งานอุปกรณ์ตามปกติห้ามใส่จัมเปอร์ J1! D11 LED ใช้สำหรับการตั้งค่า ในการกำหนดค่าอุปกรณ์ให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้เข้ากับขั้ว "โหลด"

การตั้งค่าการป้องกันแรงดันตก ใส่จัมเปอร์ J1 ในแหล่งจ่ายไฟตั้งค่าแรงดันขาออกเป็น 10.5V หมุนทริมเมอร์ VR2 ทวนเข็มนาฬิกาจนกระทั่ง LED D11 สว่างขึ้น หมุน VR2 ตามเข็มนาฬิกาเล็กน้อยจนกระทั่ง LED ดับลง ถอดจัมเปอร์ J1

การตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ในแหล่งจ่ายไฟตั้งค่าแรงดันขาออกเป็น 13.8V หมุนทริมเมอร์ VR1 ตามเข็มนาฬิกาจนกระทั่ง LED D9 ดับ หมุน VR1 ทวนเข็มนาฬิกาช้าๆจนกระทั่ง LED D9 สว่างขึ้น

มีการกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์ อย่าลืมถอดจัมเปอร์ J1!

หากความจุของระบบทั้งหมดมีขนาดเล็กก็สามารถแทนที่ mosfets ด้วย IRFZ34 ที่ถูกกว่าได้ และหากระบบมีประสิทธิภาพมากขึ้นก็สามารถแทนที่ mosfets ด้วย IRFZ48 ที่ทรงพลังกว่าได้

ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์

อุปกรณ์นี้เป็นอุปกรณ์หลักในระบบทั้งหมด - เป็นตัวควบคุมที่รับประกันการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบทั้งหมด - แผงโซลาร์เซลล์โหลดและแบตเตอรี่ (จำเป็นเฉพาะในกรณีที่เราต้องการเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่หากเราจัดหา พลังงานโดยตรงไปยังกริดพลังงานจำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมกริดไทร์ประเภทอื่น)
มีตัวควบคุมค่อนข้างน้อยสำหรับกระแสต่ำ (10-20A) ในตลาด แต่ตั้งแต่นั้นมา ในกรณีของเราใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแทนตะกั่วจากนั้นคุณต้องเลือกตัวควบคุมที่มีพารามิเตอร์ที่ปรับได้ (ปรับได้) มีการซื้อคอนโทรลเลอร์ดังในภาพราคาของปัญหาจาก $ 13 บน eBay เป็น $ 20-30 ขึ้นอยู่กับความโลภของผู้ขายในพื้นที่ ตัวควบคุมนี้มีชื่อเรียกอย่างภาคภูมิใจว่า "Intelligent PWM Solar Panel Charge Controller" แม้ว่าในความเป็นจริงแล้ว "ความฉลาด" ทั้งหมดจะประกอบด้วยความสามารถในการตั้งค่าเกณฑ์การชาร์จและการคายประจุและโครงสร้างก็ไม่ได้แตกต่างจากตัวแปลง DC-DC ทั่วไปมากนัก

การเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์นั้นค่อนข้างง่ายมีเพียง 3 ตัวเชื่อมต่อ - สำหรับแผงโซลาร์เซลล์โหลดและแบตเตอรี่ตามลำดับ ในกรณีของฉันแถบ LED 12V เชื่อมต่อเป็นโหลดแบตเตอรี่ยังคงเป็นแบตเตอรี่ทดสอบเดียวกันกับ Hobbyking นอกจากนี้บนคอนโทรลเลอร์ยังมีตัวเชื่อมต่อ USB 2 ตัวซึ่งคุณสามารถชาร์จอุปกรณ์ต่างๆได้

ทั้งหมดนี้มีลักษณะดังนี้:

ก่อนใช้คอนโทรลเลอร์คุณต้องกำหนดค่า คอนโทรลเลอร์ของรุ่นนี้จำหน่ายในการปรับเปลี่ยนที่แตกต่างกันสำหรับแบตเตอรี่ประเภทต่างๆความแตกต่างส่วนใหญ่มักจะอยู่ในพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเท่านั้น สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมสามเซลล์ของฉัน (3S1P) ฉันได้ตั้งค่าต่อไปนี้:

อย่างที่คุณเห็นแรงดันไฟฟ้าตัดประจุ (PV OFF) ถูกตั้งค่าไว้ที่ 12.5V (ตาม 4.2V สามารถใส่ 12.6 ต่อเซลล์ได้ แต่การชาร์จต่ำเกินไปเล็กน้อยมีผลในเชิงบวกต่อจำนวนรอบของแบตเตอรี่) พารามิเตอร์ 2 ตัวถัดไปกำลังตัดการเชื่อมต่อโหลดในกรณีของฉันมันถูกตั้งค่าเป็น 10V และเปิดใช้งานการชาร์จอีกครั้งที่ 10.5V ค่าต่ำสุดสามารถตั้งค่าได้น้อยกว่าถึง 9.6V เหลือขอบเล็กน้อยสำหรับการทำงานของคอนโทรลเลอร์ซึ่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เดียวกัน

ประเภท

เปิดปิด

อุปกรณ์ประเภทนี้ถือเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายและราคาถูกที่สุด หน้าที่หลักและประการเดียวคือการปิดการจ่ายประจุให้กับแบตเตอรี่เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

อย่างไรก็ตามประเภทนี้มีข้อเสียบางประการคือการปิดระบบเร็วเกินไป หลังจากถึงกระแสสูงสุดแล้วจำเป็นต้องรักษากระบวนการชาร์จไว้สองสามชั่วโมงและตัวควบคุมนี้จะปิดทันที

ดังนั้นการชาร์จแบตเตอรี่จะอยู่ที่ 70% ของค่าสูงสุด สิ่งนี้ส่งผลเสียต่อแบตเตอรี่

PWM

ประเภทนี้เป็นการเปิด / ปิดขั้นสูง การอัพเกรดคือมีระบบ Pulse width modulation (PWM) ในตัว ฟังก์ชั่นนี้อนุญาตให้คอนโทรลเลอร์เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไม่ต้องปิดแหล่งจ่ายกระแส แต่เพื่อลดความแรง

ด้วยเหตุนี้จึงสามารถชาร์จอุปกรณ์ได้เกือบทั้งหมด

MRRT

ประเภทนี้ถือว่าก้าวหน้าที่สุดในปัจจุบัน สาระสำคัญของงานของเขาขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเขาสามารถกำหนดค่าที่แน่นอนของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับแบตเตอรี่ที่กำหนดได้ ตรวจสอบกระแสและแรงดันไฟฟ้าในระบบอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการรับพารามิเตอร์เหล่านี้คงที่โปรเซสเซอร์จึงสามารถรักษาค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดซึ่งช่วยให้คุณสร้างพลังงานสูงสุดได้

หากเราเปรียบเทียบคอนโทรลเลอร์ MPPT และ PWN ประสิทธิภาพของตัวควบคุมในอดีตจะสูงขึ้นประมาณ 20-35%

อุปกรณ์ MRRT

ตัวควบคุมที่มีประสิทธิภาพและเสถียรที่สุดถือเป็นตัวควบคุมแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ของการปรับเปลี่ยน MPRT - การติดตามจุดพลังงานสูงสุด อุปกรณ์เหล่านี้จะตรวจสอบกำลังชาร์จเมื่อถึงขีด จำกัด สูงสุด กระบวนการนี้ใช้อัลกอริทึมที่ซับซ้อนเพื่อควบคุมการอ่านแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าโดยกำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดของคุณลักษณะที่ทำให้ระบบสุริยะมีประสิทธิภาพสูงสุด

ในกระบวนการทำงานได้มีการพิสูจน์แล้วว่าตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ mppt มีความก้าวหน้ามากกว่าและแตกต่างจากรุ่นอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ PWM จะมีประสิทธิภาพมากกว่า 35% ตามลำดับระบบเองก็เหมือนเดิม

คุณภาพและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นของอุปกรณ์ดังกล่าวทำได้โดยใช้วงจรที่ซับซ้อนเสริมด้วยส่วนประกอบที่ให้การควบคุมอย่างใกล้ชิดตามสภาพการใช้งาน วงจรพิเศษตรวจสอบและเปรียบเทียบระดับกระแสและแรงดันจากนั้นกำหนดกำลังขับสูงสุด

คุณสมบัติหลักของตัวควบคุม MPRT คือความสามารถในการปรับแผงโซลาร์เซลล์ให้มีกำลังไฟสูงสุดโดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศในขณะนี้ ดังนั้นแบตเตอรี่จึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและให้การชาร์จแบตเตอรี่ที่จำเป็น

ตัวเลือกการเลือก

มีเพียงสองเกณฑ์การคัดเลือก:

1. จุดแรกและสำคัญมากคือแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ค่าสูงสุดของตัวบ่งชี้นี้ควรสูงขึ้นประมาณ 20% ของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์
2. เกณฑ์ที่สองคือกระแสไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับหากเลือกประเภท PWN กระแสไฟฟ้าที่กำหนดจะต้องสูงกว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแบตเตอรี่ประมาณ 10% หากเลือก MPPT คุณสมบัติหลักคือกำลัง พารามิเตอร์นี้ต้องมากกว่าแรงดันไฟฟ้าของระบบทั้งหมดคูณด้วยกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของระบบ สำหรับการคำนวณแรงดันไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้กับแบตเตอรี่ที่ปล่อยออกมา

เลือกตามกำลังของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

พารามิเตอร์หลักของตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์คือแรงดันไฟฟ้าและค่าแอมแปร์สูงสุดที่ตัวควบคุมประจุสามารถทำงานได้ เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องทราบพารามิเตอร์ดังกล่าวของแผงโซลาร์เซลล์ดังนี้:

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของวงจรแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งปิดกับโหลดเช่น ต่อตัวควบคุม;
• แรงดันไฟฟ้าวงเปิดคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ทำได้ของวงจรพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ได้เชื่อมต่อกับโหลด แรงดันไฟฟ้านี้เรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด เมื่อเชื่อมต่อกับตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ตัวควบคุมจะต้องสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้านี้ได้
• กระแสไฟฟ้าเข้าสูงสุดของพลังงานแสงอาทิตย์, กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของโซลาร์เซลล์ พารามิเตอร์นี้แทบไม่ได้ระบุไว้ในคุณสมบัติของคอนโทรลเลอร์ ในการทำเช่นนี้คุณต้องหาพิกัดฟิวส์ในตัวควบคุมและคำนวณขนาดของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของโมดูลโซลาร์เซลล์ในวงจร สำหรับแผงโซลาร์เซลล์มักจะระบุกระแสไฟฟ้าลัดวงจรไว้เสมอ กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะสูงกว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดเสมอ
• จัดอันดับการดำเนินงานในปัจจุบัน กระแสของวงจรพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อซึ่งสร้างโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ กระแสนี้มักจะต่ำกว่ากระแสที่ระบุในคุณสมบัติสำหรับคอนโทรลเลอร์เนื่องจากผู้ผลิตมักระบุค่าแอมแปร์สูงสุดของคอนโทรลเลอร์
• กำลังไฟของแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อ พลังงานนี้แสดงถึงผลคูณของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ กำลังไฟของแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์จะต้องเท่ากับหรือน้อยกว่าที่ระบุไว้ แต่ไม่เกิน หากไฟเกินตัวควบคุมอาจไหม้ได้หากไม่มีฟิวส์ แม้ว่าตัวควบคุมส่วนใหญ่โดยธรรมชาติจะมีฟิวส์ที่มีการโอเวอร์โหลด 10-20% เป็นเวลา 5-10 นาที

วิธีเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์

เมื่อพิจารณาถึงหัวข้อของการเชื่อมต่อควรสังเกตทันที: สำหรับการติดตั้งอุปกรณ์แต่ละชิ้นคุณลักษณะเฉพาะคือการทำงานร่วมกับชุดแผงโซลาร์เซลล์เฉพาะ

ตัวอย่างเช่นหากใช้คอนโทรลเลอร์ที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุด 100 โวลต์แผงโซลาร์เซลล์ชุดหนึ่งควรส่งแรงดันไฟฟ้าไม่เกินค่านี้

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใด ๆ ทำงานตามกฎของความสมดุลระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาออกและอินพุตของขั้นตอนแรก ขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าบนของคอนโทรลเลอร์ต้องตรงกับขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าบนของแผง

ก่อนเชื่อมต่ออุปกรณ์จำเป็นต้องกำหนดตำแหน่งของการติดตั้งทางกายภาพ ตามกฎควรเลือกสถานที่ติดตั้งในบริเวณที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก ไม่รวมวัสดุไวไฟใกล้อุปกรณ์

ไม่สามารถยอมรับแหล่งที่มาของการสั่นสะเทือนความร้อนและความชื้นในบริเวณใกล้เคียงของอุปกรณ์ได้ สถานที่ติดตั้งต้องได้รับการปกป้องจากการตกตะกอนในชั้นบรรยากาศและแสงแดดโดยตรง

เทคนิคการเชื่อมต่อโมเดล PWM

ผู้ผลิตคอนโทรลเลอร์ PWM เกือบทั้งหมดต้องการลำดับของอุปกรณ์เชื่อมต่อที่แน่นอน

เทคนิคการเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์ PWM กับอุปกรณ์ต่อพ่วงไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ บอร์ดแต่ละตัวมีขั้วต่อที่มีป้ายกำกับ ที่นี่คุณต้องทำตามลำดับของการกระทำ

ต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงตามการกำหนดของขั้วสัมผัส:

1. เชื่อมต่อสายแบตเตอรี่เข้ากับขั้วแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ตามขั้วที่ระบุ
2. เปิดฟิวส์ป้องกันโดยตรงที่จุดสัมผัสของสายไฟบวก
3. บนหน้าสัมผัสของคอนโทรลเลอร์ที่มีไว้สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ให้แก้ไขตัวนำที่ออกมาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สังเกตขั้ว.
4. เชื่อมต่อหลอดทดสอบของแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม (โดยปกติคือ 12 / 24V) เข้ากับขั้วโหลดของอุปกรณ์

ลำดับที่ระบุจะต้องไม่ถูกละเมิด ตัวอย่างเช่นห้ามไม่ให้เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ตั้งแต่แรกโดยเด็ดขาดเมื่อไม่ได้เชื่อมต่อแบตเตอรี่ จากการกระทำดังกล่าวผู้ใช้จะเสี่ยงต่อการ "ไหม้" อุปกรณ์ เนื้อหานี้จะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแผนผังการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยแบตเตอรี่

นอกจากนี้สำหรับคอนโทรลเลอร์ PWM ซีรีส์เป็นที่ยอมรับไม่ได้ที่จะเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้าเข้ากับขั้วโหลดของคอนโทรลเลอร์ ควรเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์เข้ากับขั้วแบตเตอรี่โดยตรง

ขั้นตอนการเชื่อมต่ออุปกรณ์ MPPT

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการติดตั้งทางกายภาพสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ไม่แตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ แต่การตั้งค่าทางเทคโนโลยีมักจะแตกต่างกันบ้างเนื่องจากตัวควบคุม MPPT มักถูกมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

สำหรับคอนโทรลเลอร์ที่ออกแบบมาสำหรับระดับพลังงานสูงขอแนะนำให้ใช้สายเคเบิลที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่พร้อมกับเทอร์มิเนเตอร์โลหะที่จุดเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่นสำหรับระบบพลังงานสูงข้อกำหนดเหล่านี้เสริมด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ผลิตแนะนำให้ใช้สายเคเบิลสำหรับสายเชื่อมต่อสายไฟที่ออกแบบมาสำหรับความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าอย่างน้อย 4 A / mm2 ตัวอย่างเช่นสำหรับคอนโทรลเลอร์ที่มีกระแสไฟฟ้า 60 A จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลเพื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ที่มีหน้าตัดอย่างน้อย 20 มม. 2

สายเคเบิลเชื่อมต่อจะต้องติดตั้งตัวเชื่อมทองแดงโดยรัดให้แน่นด้วยเครื่องมือพิเศษ ขั้วลบของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ต้องติดตั้งฟิวส์และอะแดปเตอร์สวิตช์

วิธีนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของการติดตั้ง

แผนภาพบล็อกสำหรับเชื่อมต่อตัวควบคุม MPPT ที่มีประสิทธิภาพ: 1 - แผงโซลาร์เซลล์; 2 - ตัวควบคุม MPPT; 3 - แผงขั้วต่อ; 4.5 - ฟิวส์; 6 - สวิตช์ไฟของตัวควบคุม; 7.8 - รถบัสภาคพื้นดิน

ก่อนเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์กับอุปกรณ์ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วตรงหรือน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้ใช้กับอินพุตคอนโทรลเลอร์

การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงกับอุปกรณ์ MTTP:

1. วางแผงและสวิตช์แบตเตอรี่ไว้ในตำแหน่งปิด
2. ถอดแผงและฟิวส์ป้องกันแบตเตอรี่
3. เชื่อมต่อสายเคเบิลจากขั้วแบตเตอรี่เข้ากับขั้วคอนโทรลเลอร์สำหรับแบตเตอรี่
4. เชื่อมต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับขั้วควบคุมที่มีเครื่องหมายที่เหมาะสม
5. เชื่อมต่อสายเคเบิลระหว่างเทอร์มินัลภาคพื้นดินและบัสกราวด์
6. ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิบนคอนโทรลเลอร์ตามคำแนะนำ

หลังจากขั้นตอนเหล่านี้คุณต้องใส่ฟิวส์แบตเตอรี่ที่ถอดออกก่อนหน้านี้เข้าที่และหมุนสวิตช์ไปที่ตำแหน่ง "เปิด" สัญญาณตรวจจับแบตเตอรี่จะปรากฏบนหน้าจอคอนโทรลเลอร์

จากนั้นหลังจากหยุดชั่วขณะ (1-2 นาที) ให้เปลี่ยนฟิวส์แผงโซลาร์เซลล์ที่ถอดออกก่อนหน้านี้แล้วหมุนสวิตช์แผงไปที่ตำแหน่ง "เปิด"

หน้าจอเครื่องมือจะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ ช่วงเวลานี้เป็นเครื่องยืนยันถึงการเปิดตัวโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ประสบความสำเร็จในการดำเนินงาน

การเลือกตัวควบคุมแรงดันและกระแสของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่

แผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตส่วนใหญ่มีแรงดันไฟฟ้า 12 หรือ 24 โวลต์ สิ่งนี้ทำได้เพื่อให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยไม่ต้องแปลงแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ปรากฏเร็วกว่าแผงโซลาร์เซลล์มากและมีมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่ 12 หรือ 24 โวลต์ ดังนั้นตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จึงมีให้เลือกใช้กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานเล็กน้อยที่ 12 หรือ 24 โวลต์เช่นเดียวกับ 12 และ 24 โวลต์แบบดูอัลเรนจ์ที่มีการตรวจจับและเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ

แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยที่ 12 และ 24 โวลต์นั้นต่ำพอสำหรับระบบกำลังสูง เพื่อให้ได้พลังงานที่ต้องการจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนแผงโซลาร์เซลล์และตัวสะสมเชื่อมต่อในวงจรคู่ขนานและเพิ่มความแรงของกระแสไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มแอมแปร์จะนำไปสู่ความร้อนของสายเคเบิลและการสูญเสียทางไฟฟ้า จำเป็นต้องเพิ่มความหนาของสายเคเบิลปริมาณการใช้โลหะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมกระแสสูงที่มีประสิทธิภาพและตัวควบคุมดังกล่าวมีราคาแพงมาก

เพื่อกำจัดการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าตัวควบคุมสำหรับระบบกำลังสูงถูกสร้างขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานเล็กน้อยที่ 36, 48 และ 60 โวลต์ เป็นที่น่าสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าของคอนโทรลเลอร์เป็นแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์หลายเท่าเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่กับชุดประกอบแบบอนุกรมได้ มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าหลายตัวสำหรับเทคโนโลยีการชาร์จ PWM เท่านั้น

อย่างที่คุณเห็นตัวควบคุม PWM ถูกเลือกด้วยแรงดันไฟฟ้าหลาย 12 โวลต์และในนั้นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเล็กน้อยจากแผงโซลาร์เซลล์และแรงดันไฟฟ้าวงจรระบุของแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อจะต้องเหมือนกันนั่นคือ 12V จาก SB - 12V ไปยังแบตเตอรี่ 24V ที่ 24, 48V ที่ 48V

สำหรับตัวควบคุม MPPT แรงดันไฟฟ้าขาเข้าอาจเท่ากันหรือสูงกว่าโดยพลการได้หลายครั้งโดยไม่ต้องมีค่า 12 โวลต์หลายเท่า โดยทั่วไปตัวควบคุม MPPT จะมีแรงดันไฟฟ้าเข้าพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งแต่ 50 โวลต์สำหรับรุ่นธรรมดาและสูงถึง 250 โวลต์สำหรับคอนโทรลเลอร์ที่ใช้พลังงานสูง แต่ควรระลึกไว้เสมอว่าผู้ผลิตระบุแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดอีกครั้งและเมื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมควรเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงสุดหรือแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด ใส่เพียงแค่: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของอินพุตคือตั้งแต่ 50 ถึง 250V ขึ้นอยู่กับรุ่นอินพุตที่ระบุหรือต่ำสุดจะเป็น 12, 24, 36 หรือ 48V ในขณะเดียวกันแรงดันไฟฟ้าขาออกสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่สำหรับตัวควบคุม MPPT เป็นมาตรฐานซึ่งมักมีการตรวจจับอัตโนมัติและรองรับแรงดันไฟฟ้าที่ 12, 24, 36 และ 48 โวลต์บางครั้ง 60 หรือ 96 โวลต์

มีคอนโทรลเลอร์ MPPT ที่ทรงพลังมากในอุตสาหกรรมแบบอนุกรมพร้อมแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจากแผงโซลาร์เซลล์ที่ 600V, 800V และแม้แต่ 2000V ตัวควบคุมเหล่านี้สามารถซื้อได้อย่างอิสระจากซัพพลายเออร์อุปกรณ์ของรัสเซีย

นอกจากการเลือกคอนโทรลเลอร์ตามแรงดันไฟฟ้าแล้วควรเลือกคอนโทรลเลอร์ตามกระแสอินพุตสูงสุดจากแผงโซลาร์เซลล์และกระแสชาร์จสูงสุดของแบตเตอรี่

สำหรับคอนโทรลเลอร์ PWM กระแสอินพุตสูงสุดจากแผงโซลาร์เซลล์จะเข้าสู่กระแสชาร์จแบตเตอรี่นั่นคือ ตัวควบคุมจะไม่ชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้ามากกว่าที่แผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่ออยู่ให้ออก

ในตัวควบคุม MPPT ทุกอย่างแตกต่างกันกระแสอินพุตจากแผงโซลาร์เซลล์และกระแสไฟขาออกสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่เป็นพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน กระแสเหล่านี้สามารถเท่ากันได้หากแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยของแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อเท่ากับแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยของแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่ออยู่ แต่สาระสำคัญของการแปลง MPPT จะหายไปและประสิทธิภาพของคอนโทรลเลอร์จะลดลง ในตัวควบคุม MPPT แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่กำหนดจากแผงโซลาร์เซลล์ควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่ออยู่ 2-3 เท่า หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่ำกว่า 2 เท่าสูงกว่า 2 เท่าเช่น 1.5 เท่าจะมีประสิทธิภาพน้อยลงและสูงกว่า 3 เท่าก็จะมีการสูญเสียขนาดใหญ่สำหรับความแตกต่างของการแปลงแรงดันไฟฟ้า

ดังนั้นกระแสอินพุตจะเท่ากับหรือต่ำกว่ากระแสไฟขาออกสูงสุดของการชาร์จแบตเตอรี่เสมอ ดังนั้นจึงต้องเลือกตัวควบคุม MPPT ตามกระแสการชาร์จแบตเตอรี่สูงสุด แต่เพื่อไม่ให้กระแสไฟฟ้าเกินกำลังไฟสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อจะถูกระบุที่แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยของวงจรของแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อ ตัวอย่างสำหรับตัวควบคุมการชาร์จ 60 แอมป์ MPPT:

• 800W ที่แรงดันแบตเตอรี่ของโรงไฟฟ้า 12V;
• 1600W ที่แรงดันแบตเตอรี่ของโรงไฟฟ้า 24V;
• 2400W ที่แรงดันแบตเตอรี่โรงไฟฟ้า 36V;
• 3200W ที่แรงดันแบตเตอรี่ของโรงไฟฟ้า 48V

ควรสังเกตว่ากำลังไฟ 12 โวลต์นี้ระบุไว้สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จจากแผงโซลาร์เซลล์ 13-14 โวลต์และเป็นค่าทวีคูณสำหรับระบบอื่น ๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้า 24, 36 และ 48 โวลต์

ตัวควบคุมแบบโฮมเมด: คุณสมบัติอุปกรณ์เสริม

อุปกรณ์นี้ได้รับการออกแบบให้ทำงานกับแผงโซลาร์เซลล์เพียงแผงเดียวซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าที่มีความแรงไม่เกิน 4 A ความจุของแบตเตอรี่ซึ่งชาร์จโดยคอนโทรลเลอร์คือ 3,000 A * h

ในการผลิตคอนโทรลเลอร์คุณต้องเตรียมองค์ประกอบต่อไปนี้:

• 2 ไมโครวงจร: LM385-2.5 และ TLC271 (เป็นเครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้);
• ตัวเก็บประจุ 3 ตัว: C1 และ C2 เป็นพลังงานต่ำมี 100n; C3 มีความจุ 1,000u จัดอันดับสำหรับ 16 V;
• 1 ตัวบ่งชี้ LED (D1);
• 1 Schottky ไดโอด;
• 1 ไดโอด SB540 คุณสามารถใช้ไดโอดใด ๆ แทนได้สิ่งสำคัญคือสามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ได้
• 3 ทรานซิสเตอร์: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• ตัวต้านทาน 10 ตัว (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 และ R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k) พวกเขาทั้งหมดสามารถเป็น 5% หากคุณต้องการความแม่นยำมากขึ้นคุณสามารถใช้ตัวต้านทาน 1%

ฉันจะเปลี่ยนส่วนประกอบบางอย่างได้อย่างไร

องค์ประกอบเหล่านี้สามารถแทนที่ได้ เมื่อติดตั้งวงจรอื่นคุณต้องคิดถึงการเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุ C2 และเลือกอคติของทรานซิสเตอร์ Q3

แทนที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET คุณสามารถติดตั้งอื่น ๆ ได้ องค์ประกอบต้องมีความต้านทานช่องเปิดต่ำ จะเป็นการดีกว่าที่จะไม่เปลี่ยนไดโอด Schottky คุณสามารถติดตั้งไดโอดธรรมดาได้ แต่ต้องวางให้ถูกต้อง

ตัวต้านทาน R8, R10 คือ 92 kOhm ค่านี้ไม่ได้มาตรฐาน ด้วยเหตุนี้ตัวต้านทานดังกล่าวจึงหาได้ยาก การทดแทนแบบเต็มสามารถเป็นตัวต้านทานสองตัวที่มี 82 และ 10 kOhm ต้องรวมตามลำดับ

หากไม่ได้ใช้คอนโทรลเลอร์ในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวคุณสามารถติดตั้งที่กันจอนได้ ทำให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้ มันจะไม่ทำงานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว

หากจำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมสำหรับแผงที่แข็งแกร่งขึ้นจำเป็นต้องเปลี่ยนทรานซิสเตอร์และไดโอด MOSFET ด้วยอะนาล็อกที่ทรงพลังกว่า ส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน ไม่มีเหตุผลที่จะติดตั้งฮีทซิงค์เพื่อควบคุม 4 A. การติดตั้ง MOSFET บนฮีทซิงค์ที่เหมาะสมอุปกรณ์จะสามารถทำงานกับแผงควบคุมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ประเภทหลัก

1. ตัวควบคุมการชาร์จ PWM (PWM)... ช่วยให้คุณชาร์จแบตเตอรี่ได้ 100% แต่เนื่องจากไม่มีกลไกในการแปลงแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินให้เป็นแอมแปร์และเทคโนโลยีในการติดตามจุดสูงสุดตัวควบคุมประเภทนี้จึงไม่สามารถบีบออกจากแผงโซลาร์เซลล์ได้ทั้งหมด อุปกรณ์ประเภทนี้มักใช้ในระบบขนาดเล็กไม่เกิน 2 กิโลวัตต์
2. ตัวควบคุมการชาร์จ MRPT... ที่ทันสมัยและยากที่สุดในปัจจุบัน มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในการใช้งานมีการตั้งค่าที่หลากหลายและองค์ประกอบด้านความปลอดภัยที่หลากหลาย การใช้ตัวควบคุมประเภทนี้ช่วยให้คุณสามารถเร่งการคืนทุนของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้ เนื่องจากกลไกในการแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นกระแสและระบบติดตามอัจฉริยะสำหรับจุดสูงสุดประสิทธิภาพจึงสูงขึ้น 20-30% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า อุปกรณ์ประเภทนี้ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ และในสถานที่ที่มีพื้นที่ จำกัด สำหรับการวางแผงโซลาร์เซลล์ในสถานการณ์ที่คุณต้องการใช้ประโยชน์สูงสุด (เช่นบนรถยนต์เรือหรือเรือยอทช์)

หลักการทำงาน

ในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ตัวควบคุมจะอยู่ในโหมดสลีป ไม่ใช้ขนแบตเตอรี่ใด ๆ หลังจากที่แสงอาทิตย์ตกกระทบแผงแล้วกระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลไปยังตัวควบคุม ควรเปิด อย่างไรก็ตามไฟ LED แสดงสถานะพร้อมกับทรานซิสเตอร์ที่อ่อนแอ 2 ตัวจะเปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 10 V เท่านั้น

หลังจากถึงแรงดันไฟฟ้านี้กระแสจะไหลผ่าน Schottky diode ไปยังแบตเตอรี่หากแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นถึง 14 V แอมพลิฟายเออร์ U1 จะเริ่มทำงานซึ่งจะเปิด MOSFET เป็นผลให้ไฟ LED ดับและทรานซิสเตอร์กำลังต่ำสองตัวจะปิด แบตเตอรี่จะไม่ชาร์จ ในเวลานี้ C2 จะถูกปลดประจำการ โดยเฉลี่ยจะใช้เวลา 3 วินาที หลังจากการปลดปล่อยตัวเก็บประจุ C2 hysteresis ของ U1 จะถูกเอาชนะ MOSFET จะปิดแบตเตอรี่จะเริ่มชาร์จ การชาร์จจะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะสูงขึ้นถึงระดับสวิตชิ่ง

การชาร์จเกิดขึ้นเป็นระยะ ยิ่งไปกว่านั้นระยะเวลาขึ้นอยู่กับกระแสชาร์จของแบตเตอรี่และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อมีประสิทธิภาพเพียงใด การชาร์จจะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะถึง 14 V.

วงจรจะเปิดขึ้นในเวลาอันสั้น การรวมของมันได้รับอิทธิพลจากเวลาในการชาร์จ C2 ด้วยกระแสที่ จำกัด ทรานซิสเตอร์ Q3 กระแสต้องไม่เกิน 40 mA