Controlador de càrrega de la bateria solar: diagrama, principi de funcionament, mètodes de connexió

Comentaris:

Si heu estat pensant en una forma alternativa d'aconseguir energia i heu decidit instal·lar plaques solars, probablement voldreu estalviar diners. Una de les oportunitats d'estalvi és fes el teu propi controlador de càrrega. En instal·lar generadors solars - panells, es requereixen molts equips addicionals: controladors de càrrega, bateries, per transferir el corrent als estàndards tècnics.

Penseu en la fabricació Controlador de càrrega de la bateria solar de fer-ho tu mateix.

Es tracta d'un dispositiu que controla el nivell de càrrega de les bateries de plom-àcid, evitant que es descarreguin i es recarreguin completament.Si la bateria comença a descarregar-se en mode d'emergència, el dispositiu reduirà la càrrega i evitarà la descàrrega completa.

Val la pena assenyalar que un controlador fet a si mateix no es pot comparar en qualitat i funcionalitat amb un d'industrial, però serà suficient per al funcionament de la xarxa elèctrica. A la venda trobareu productes fets al soterrani, que tenen un nivell de fiabilitat molt baix. Si no teniu prou diners per a una unitat cara, és millor muntar-la vosaltres mateixos.

Controlador de càrrega de bateria solar DIY

Fins i tot un producte casolà ha de complir les condicions següents:

• 1.2P
• La tensió d'entrada màxima permesa ha de ser igual a la tensió total de totes les bateries sense càrrega.

A la imatge següent veureu un esquema d'aquests equips elèctrics. Per muntar-lo, necessitareu una mica de coneixements d'electrònica i una mica de paciència. El disseny s'ha modificat lleugerament i ara s'instal·la un transistor d'efecte de camp en lloc d'un díode, que està regulat per un comparador.
Aquest controlador de càrrega serà suficient per utilitzar-lo en xarxes de baixa potència, utilitzant només. Es diferencia en la simplicitat de producció i el baix cost dels materials.

Controlador de càrrega solar Funciona segons un principi senzill: quan la tensió del dispositiu d'emmagatzematge arriba al valor especificat, deixa de carregar-se i només continua una baixada de càrrega. Si la tensió de l'indicador baixa per sota del llindar establert, es reprèn el subministrament de corrent a la bateria. El controlador desactiva l'ús de bateries quan la seva càrrega és inferior a 11 V. Gràcies al funcionament d'aquest regulador, la bateria no es descarregarà espontàniament en absència de sol.

Característiques principals circuits controladors de càrrega:

• Tensió de càrrega V=13,8V (configurable), mesurat quan hi ha corrent de càrrega;
• Descens de càrrega es produeix quan Vbat és inferior a 11 V (configurable);
• Encendre la càrrega quan Vbat=12,5V;
• Compensació de temperatura del mode de càrrega;
• El comparador econòmic TLC339 es pot substituir pel TL393 o TL339 més comú;
• La caiguda de tensió a les tecles és inferior a 20 mV quan es carrega amb un corrent de 0,5 A.

Controlador de càrrega solar avançat

Si confieu en el vostre coneixement d'equips electrònics, podeu provar de muntar un circuit controlador de càrrega més complex. És més fiable i pot funcionar tant amb plaques solars com amb un generador eòlic que us ajudarà a tenir llum a les nits.

A dalt hi ha un circuit de controlador de càrrega millorat per fer-ho vostè mateix. Per canviar els valors de llindar, s'utilitzen resistències de tall, amb les quals ajustaràs els paràmetres de funcionament. El corrent que prové de la font és commutada pel relé. El relé en si està controlat per una clau de transistor d'efecte de camp.

Tots circuits controladors de càrrega provat a la pràctica i s'han demostrat al llarg de diversos anys.

Per a les cases d'estiueig i altres objectes on no es requereix un gran consum de recursos, no té sentit gastar diners en elements cars. Si teniu els coneixements necessaris, podeu modificar els dissenys proposats o afegir la funcionalitat necessària.

Així, podeu fer un controlador de càrrega amb les vostres pròpies mans quan feu servir dispositius d'energia alternativa. No us desespereu si el primer panellet va sortir grumoll. Al cap i a la fi, ningú és immune als errors. Una mica de paciència, diligència i experimentació posaran fi a la qüestió. Però una font d'alimentació que funcioni serà un excel·lent motiu d'orgull.

El controlador de càrrega és una part molt important del sistema en què el corrent elèctric és generat per plaques solars. El dispositiu controla la càrrega i descàrrega de les bateries. És gràcies a ell que les bateries no es poden recarregar i descarregar tant que serà impossible restablir el seu estat de funcionament.

Aquests controladors es poden fer a mà.

Principi de funcionament

Si no hi ha corrent de la bateria solar, el controlador està en mode de repòs. No utilitza cap dels watts de la bateria. Després que la llum solar arribi al panell, el corrent elèctric comença a fluir cap al controlador. S'ha d'encendre. Tanmateix, el LED indicador, juntament amb 2 transistors febles, s'encén només quan la tensió arriba als 10 V.

Després d'arribar a aquesta tensió, el corrent passarà pel díode Schottky fins a la bateria. Si la tensió puja a 14 V, l'amplificador U1 començarà a funcionar, que activarà el transistor MOSFET. Com a resultat, el LED s'apagarà i es tancaran dos transistors no potents. La bateria no es carregarà. En aquest moment, el C2 serà donat d'alta. De mitjana, triga 3 segons. Després de descarregar el condensador C2, es superarà la histèresi U1, el MOSFET es tancarà i la bateria començarà a carregar-se. La càrrega continuarà fins que la tensió puja al nivell de commutació.

Autofabricació

Si una persona té certs coneixements en el camp de l'electrònica i l'enginyeria elèctrica, podeu provar de muntar un circuit controlador per a panells solars i un generador eòlic amb les vostres pròpies mans.Aquesta unitat serà molt inferior en funcionalitat i eficiència a les mostres en sèrie industrial, però en xarxes de baixa potència pot ser suficient.

El mòdul de control artesanal ha de complir les condicions bàsiques:

• 1.2P ≤ I × U. Aquesta equació utilitza la notació de la potència total de totes les fonts (P), el corrent de sortida del controlador (I), la tensió del sistema amb una bateria completament descarregada (U),
• La tensió màxima d'entrada del controlador ha de correspondre a la tensió total de les bateries sense càrrega.

L'esquema més senzill d'aquest mòdul serà el següent:

El dispositiu, muntat a mà, funciona amb les següents característiques:

• Tensió de càrrega: 13,8 V (pot variar segons la classificació actual),
• Tensió de tall - 11 V (configurable),
• Tensió d'encesa - 12,5 V,
• La caiguda de tensió a les tecles és de 20 mV a un valor actual de 0,5 A.

Els controladors de càrrega tipus PWM o MPPT són una de les parts integrals de qualsevol sistema solar o híbrid basat en generadors solars i eòlics. Proporcionen un mode de càrrega normal de la bateria, augmenten l'eficiència i eviten el desgast prematur, i també es poden muntar completament a mà.

Esquema de connexió del mòdul

Feu clic per ampliar el diagrama

Després de treure la paret posterior, podeu accedir a la placa de circuits del dispositiu.

Com a bateria es va triar una bateria de 12 V amb una capacitat d'1,2 A/h, perquè la tenia l'autor. De fet, en un dia clar i assolellat, el panell podrà carregar entre 2 i 3 bateries. S'inclou un fusible al circuit de la bateria per reduir el risc d'un curtcircuit.Per evitar que la bateria es descarregui a través del panell solar amb poca llum, es connecta en sèrie amb el panell un díode Schottky del tipus IN5817. Quan la bateria està completament carregada, el corrent extret del panell solar és d'uns 50 mA a 19 V.

Com a càrrega de prova, es va utilitzar una fitolampa LED feta a si mateix en 4 fito-LED connectats en sèrie amb una potència d'1 W, una resistència del tipus MLT-2 amb una resistència de 30 ohms es va connectar en sèrie amb els LED. A una tensió de 12,6 V, el corrent consumit per la làmpada serà d'uns 60 mA. Així, una bateria d'1,2 Ah permet alimentar aquesta làmpada durant unes 20 hores.

En general, l'estructura autònoma muntada va resultar bastant eficient des del punt de vista tècnic. Però des del punt de vista econòmic, tenint en compte el cost de la bateria solar, la bateria i la unitat de control, el panorama és desolador. Una bateria solar costa 2700 rubles, una bateria de 12 V 1,2 Ah costa uns 500 rubles, una unitat de control costa 400 rubles. L'autor també va intentar utilitzar dues bateries de 6 V 12 A / h connectades en sèrie (costaran uns 3000 r), l'autor carrega aquesta bateria en 3-4 dies assolellats, mentre que el corrent de càrrega arriba als 270 mA.

El cost total de l'equip utilitzat en la configuració mínima és de 3600 rubles. Com podeu veure, aquest fitolampa consumeix uns 0,8 watts. A una velocitat de 3,5 r/kWh, el llum s'ha de fer funcionar des de la xarxa elèctrica amb un 50% d'eficiència d'alimentació, unes 640.000 hores o 73 anys, només per justificar el cost de l'equip. Al mateix temps, durant aquest període de temps, sens dubte, caldrà canviar completament l'equip diverses vegades, ningú ha cancel·lat la degradació de la bateria i les fotocèl·lules.

Diagrama del dispositiu

Aquestes plaques s'escalfen molt, així que les soldarem una mica sobre el PCB. Per a això, utilitzarem un cable de coure rígid per fer les potes per a la PCB. Tindrem 4 peces de filferro de coure per fer 4 potes per a la placa de circuit. També podeu utilitzar capçaleres de pins en comptes de filferro de coure per a això.

La cèl·lula solar està connectada als terminals IN+ i IN- de la placa de càrrega TP4056 respectivament. S'insereix un díode a l'extrem positiu per protegir la tensió inversa. Aleshores, les plaques BAT+ i BAT- es connecten als extrems +ve i -ve de la bateria. Això és tot el que necessitem per carregar la bateria.

Ara per alimentar la placa Arduino, hem d'augmentar la sortida a 5V. Així que afegim un amplificador de tensió de 5 V a aquest circuit. Connecteu -ve bateries a IN- de l'amplificador i ve+ a IN+ afegint un interruptor entre elles. Hem connectat la placa de reforç directament al carregador, però recomanem instal·lar-hi un interruptor SPDT. Per tant, quan el dispositiu carrega la bateria, aquesta es carrega i no s'utilitza.

Les cèl·lules solars estan connectades a l'entrada d'un carregador de bateries de liti (TP4056), la sortida del qual està connectada a una bateria de liti 18560. També es connecta un reforç de tensió de 5 V a la bateria i s'utilitza per convertir de 3,7 VCC a 5 VCC.

La tensió de càrrega sol ser d'uns 4,2 V. L'entrada del reforç de tensió varia de 0,9 V a 5,0 V. Per tant, veurà uns 3,7 V a la seva entrada quan la bateria es descarregui i 4,2 V quan es recarregui.La sortida de l'amplificador a la resta del circuit el mantindrà a 5 V.

Aquest projecte serà molt útil per alimentar el registrador de dades remot. Com sabeu, la font d'alimentació sempre és un problema per a la gravadora remota i, en la majoria dels casos, no hi ha cap presa disponible.

Una situació similar us obliga a utilitzar algunes bateries per alimentar el vostre circuit. Però al final, la bateria s'acabarà. El nostre projecte econòmic carregador solar seria una gran solució per a aquesta situació.

Necessitat

A la càrrega màxima de la bateria, el controlador regularà el subministrament de corrent a aquesta, reduint-la a la quantitat necessària per compensar l'autodescàrrega del dispositiu. Si la bateria està completament descarregada, el controlador desactivarà qualsevol càrrega entrant al dispositiu.

La necessitat d'aquest dispositiu es pot reduir als punts següents:

1. La càrrega de la bateria és de diverses etapes;
2. Ajustar la bateria d'encesa / apagada quan es carrega / descarrega el dispositiu;
3. Connexió de la bateria a la càrrega màxima;
4. Connexió de càrrega des de fotocèl·lules en mode automàtic.

El controlador de càrrega de la bateria per a dispositius solars és important perquè el rendiment de totes les seves funcions en bon estat augmenta considerablement la vida útil de la bateria incorporada.

Esquemes de cablejat

Hi ha 3 esquemes possibles per connectar panells solars entre si, aquests són: connexió en sèrie, paral·lel i sèrie-paral·lel. Ara més sobre ells.

connexió en sèrie

En aquest circuit, el terminal negatiu del primer panell està connectat al terminal positiu del segon, el negatiu del segon al tercer terminal, etc.El que proporciona aquesta connexió: s'afegirà la tensió de tots els panells. És a dir, si voleu obtenir, per exemple, 220 V de seguida, aquest circuit us ajudarà a fer-ho. però rarament s'utilitza.

Prenguem un exemple. Tenim 4 panells amb una potència nominal de 12 V cadascun, Voc: 22,48 V (aquesta és la tensió de circuit obert), obtenim 48 V a la sortida. Tensió de circuit obert \u003d 22,48 V * 4 \u003d 89,92 V. mentre que la potència màxima actual, Imp, es manté inalterada.

En aquest esquema, no es recomana utilitzar panells amb diferents valors d'Imp, ja que l'eficiència del sistema serà baixa.

Connexió paral·lel

Aquest esquema permet, sense augmentar la tensió dels panells, augmentar el corrent. Prenguem un exemple. Disposem de 4 panells amb una potència nominal de 12 V cadascun, tensió de circuit obert 22,48 V, corrent en el punt de potència màxima 5,42 A. A la sortida del circuit, la tensió nominal i la tensió del circuit obert romanen sense canvis, però la potència màxima serà de 5,42 A * 4 = 21,68 A.

Connexió sèrie-paral·lel

• Tensió nominal del panell solar: 12 V. • Tensió sense càrrega Voc: 22,48 V. • Corrent al punt de màxima potència Imp: 5,42 A.

En connectar 2 plaques solars en sèrie i 2 en paral·lel a la sortida, obtenim una tensió de 24 V, una tensió de circuit obert de 44,96 V i el corrent serà de 5,42 A * 2 = 10,84 A.

Això fa possible aconseguir un sistema equilibrat i estalviar en equips com ara un controlador de càrrega de bateries, ja que l'emú no haurà de suportar molta tensió en el seu punt àlgid. El circuit també permet utilitzar panells de diferent potència, per exemple, de 2 a 12V, per convertir-los en 24V. L'opció de xarxa més còmoda per a la llar.

Els millors panells solars estacionaris

Els dispositius estacionaris es caracteritzen per grans dimensions i una major potència. S'instal·len en gran nombre a les cobertes dels edificis i altres zones lliures. Dissenyat per a ús durant tot l'any.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
partitura editorial

98%
els compradors recomanen aquest producte

El model està fet amb tecnologia PERC, gràcies a la qual és estable en condicions meteorològiques adverses. El marc d'alumini anoditzat no té por dels impactes forts i la deformació. El vidre temperat d'alta resistència amb baixa absorció UV garanteix la seguretat del panell.

La potència nominal és de 370 W, la tensió és de 24 V. La bateria pot funcionar a una temperatura exterior de -40 a +85 °С. El conjunt de díodes el protegeix de sobrecàrregues i corrents inverses, redueix les pèrdues d'eficiència amb ombrejat parcial de la superfície.

Avantatges:

• marc durador resistent a la corrosió;
• vidre protector gruixut;
• funcionament estable en qualsevol condició;
• llarga vida útil.

Defectes:

gran pes.

Sunways FSM-370M es recomana per a l'alimentació permanent de grans instal·lacions. Una excel·lent opció per col·locar al terrat d'un edifici residencial o d'oficines.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
partitura editorial

96%
els compradors recomanen aquest producte

Una característica de Delta BST és l'estructura heterogènia dels mòduls d'un sol cristall. Això ha millorat la capacitat del panell per absorbir la radiació solar dispersa i assegura el seu funcionament eficient fins i tot en condicions ennuvolades.

La potència màxima de la bateria és de 200 watts amb unes dimensions de 1580x808x35 mm. La construcció rígida suporta condicions difícils, mentre que un marc reforçat amb forats de drenatge garanteix un funcionament estable del panell durant el mal temps.La capa protectora està feta de vidre temperat antireflectant de 3,2 mm de gruix.

Avantatges:

• funcionament estable en condicions meteorològiques difícils;
• construcció reforçada;
• resistència a la calor;
• marc inoxidable.

Defectes:

instal·lació complexa.

El Delta BST està dissenyat per proporcionar una potència constant durant tot l'any i proporcionarà una potència fiable durant molts anys.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
partitura editorial

90%
els compradors recomanen aquest producte

El panell solar Feron no té por de les condicions difícils i funciona de manera estable a una temperatura de -40...+85 °C. La caixa metàl·lica és resistent als danys i no es corroeix. La potència de la bateria és de 60 W, les dimensions en format llest per al seu ús són 35x1680x664 mil·límetres.

Si cal, transportar l'estructura es pot plegar fàcilment. Per a un transport còmode i segur, es proporciona una funda especial feta de sintètics duradors. El kit també inclou dos suports, un cable amb clips i un controlador, que permet posar immediatament el panell en funcionament.

Avantatges:

• resistència a la calor;
• funcionament estable en totes les condicions meteorològiques;
• estoig durador;
• instal·lació ràpida;
• disseny plegable convenient.

Defectes:

preu elevat.

Feron es pot utilitzar en qualsevol clima. Una bona opció per a la instal·lació en una casa privada, però necessitareu diversos d'aquests panells per obtenir prou potència.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
partitura editorial

85%
els compradors recomanen aquest producte

El model està fet de plaques de silici policristalí. Les fotocèl·lules estan cobertes amb una gruixuda capa de vidre temperat, que elimina el risc de danys mecànics i factors externs.La seva vida útil és d'uns 25 anys.

La potència de la bateria és de 120 W, les dimensions en estat llest per al seu ús són 128x4x67 centímetres. El kit inclou una pràctica bossa feta de material resistent al desgast que simplifica l'emmagatzematge i el transport del panell. Per facilitar la instal·lació en una superfície plana, es proporcionen potes especials.

Avantatges:

• coberta protectora;
• instal·lació ràpida;
• mida compacta i fàcil de transportar;
• llarga vida útil;
• bossa duradora inclosa.

Defectes:

el marc és fràgil.

Woodland Sun House és capaç de carregar bateries de 12 volts. Una solució excel·lent per a la instal·lació en una casa de camp, una base de caça i en altres llocs allunyats de la civilització.

Opcions de connexió solar

Els panells solars estan formats per diversos panells individuals. Per augmentar els paràmetres de sortida del sistema en forma de potència, tensió i corrent, els elements es connecten entre si, aplicant les lleis de la física.

La connexió de diversos panells entre si es pot realitzar mitjançant un dels tres esquemes de muntatge de panells solars:

• paral·lel;
• consistent;
• barrejat.

El circuit paral·lel consisteix a connectar terminals del mateix nom entre si, en el qual els elements tenen dos nodes comuns de convergència de conductors i la seva ramificació.

Amb un circuit paral·lel, els avantatges es connecten als avantatges i els negatius als negatius, com a resultat de la qual cosa augmenta el corrent de sortida i la tensió de sortida es manté dins dels 12 volts.

El valor del màxim corrent de sortida possible en un circuit paral·lel és directament proporcional al nombre d'elements connectats. Els principis per calcular la quantitat es donen a l'article que recomanem.

El circuit sèrie implica la connexió de pols oposats: el "plus" del primer panell al "menos" del segon.El "plus" restant no utilitzat del segon panell i el "menos" de la primera bateria es connecten al controlador situat més al llarg del circuit.

Aquest tipus de connexió crea condicions per al flux de corrent elèctric, en què només hi ha una manera de transferir el portador d'energia de la font al consumidor.

Amb una connexió en sèrie, la tensió de sortida augmenta i arriba als 24 volts, que és suficient per alimentar equips portàtils, llums LED i alguns receptors elèctrics.

Un circuit sèrie-paral·lel o mixt s'utilitza més sovint quan cal connectar diversos grups de bateries. Aplicant aquest circuit, tant la tensió com el corrent es poden augmentar a la sortida.

Amb un esquema de connexió sèrie-paral·lel, la tensió de sortida assoleix una marca, les característiques de la qual són les més adequades per resoldre la major part de les tasques domèstiques.

Aquesta opció també és beneficiosa en el sentit que en cas de fallada d'un dels elements estructurals del sistema, altres cadenes de connexió continuen funcionant. Això augmenta significativament la fiabilitat de tot el sistema.

El principi de muntatge d'un circuit combinat es basa en el fet que els dispositius de cada grup estan connectats en paral·lel. I la connexió de tots els grups en un circuit es realitza de manera seqüencial.

En combinar diferents tipus de connexions, no serà difícil muntar una bateria amb els paràmetres necessaris. El més important és que el nombre de cèl·lules connectades ha de ser tal que la tensió de funcionament subministrada a les bateries, tenint en compte la seva caiguda en el circuit de càrrega, superi la tensió de les pròpies bateries i el corrent de càrrega de la bateria al mateix temps. El temps proporciona la quantitat necessària de corrent de càrrega.

Necessitat

A la càrrega màxima de la bateria, el controlador regularà el subministrament de corrent a aquesta, reduint-la a la quantitat necessària per compensar l'autodescàrrega del dispositiu. Si la bateria està completament descarregada, el controlador desactivarà qualsevol càrrega entrant al dispositiu.

La necessitat d'aquest dispositiu es pot reduir als punts següents:

1. La càrrega de la bateria és de diverses etapes;
2. Ajustar la bateria d'encesa / apagada quan es carrega / descarrega el dispositiu;
3. Connexió de la bateria a la càrrega màxima;
4. Connexió de càrrega des de fotocèl·lules en mode automàtic.

El controlador de càrrega de la bateria per a dispositius solars és important perquè el rendiment de totes les seves funcions en bon estat augmenta considerablement la vida útil de la bateria incorporada.