För närvarande vinner system som inte kräver en anslutning till strömförsörjningen mer och mer popularitet. Systemet innehåller: en energigenerator, en styrenhet (PWM, MPRT, till exempel från Arduino), ett relä, en växelriktare (vänder strömmen) och ledningar. Nedan finns olika alternativ för att få energi med hjälp av naturliga källor och omvandla deras energi.
Solar Charge Controller med digital display Morningstar
Autonoma energiförsörjningssystem
Vindturbiner
De är efterfrågade i områden med hård vind, annars sjunker deras lönsamhet markant. Dessa system är lätta att använda och underhålla.
Principen för drift av vindturbiner är att omvandla vindens kinetiska energi till mekanisk energi från bladen som är anslutna till rotorn och sedan till elektrisk energi.
- Systemet är helt autonomt, inget bränsle krävs.
- Enkel design som inte kräver dyrt underhåll. Reparation reduceras till förebyggande inspektion.
- Systemavstängning krävs inte för oavbruten drift. I frånvaro av vind tillförs energi till konsumenterna från batterier.
- Tyst drift av systemet uppnås tack vare progressiva material och design av vindturbiner.
För att uppnå optimal prestanda måste följande villkor uppfyllas:
- Stadig vind. Före installationen är det nödvändigt att se till frånvaron av skogar och parker i närheten, indikatorer på hastigheten och styrkan hos vindströmmar.
Solpaneler (batterier)
Jämfört med vindkraftverk har solpaneler en mer komplicerad tillverkningsprocess, och därför blir deras kostnad högre. Men sådana system är mer tekniskt avancerade för ett antal fördelar:
- Precis som vindkraftverk behöver inte solpaneler bränsle, de arbetar tyst och utan avbrott.
- Mer hållbart. Drifttiden överstiger vindkraftverken med 10 år.
- Mer tillgänglig kinetisk energi. Solljus är mer konstant än vindbyar.
- Installationsområde. Solenergi är mycket billigare än vind.
- Effektjustering. Vindgeneratorer har en fast effekt, och solpaneler har möjlighet att ställa in önskad beroende på behoven.
Den enda nackdelen med solpaneler är längden på dygnet beroende på tidszon. Till exempel i Murmansk-regionen i december-januari kommer solpaneler att vara oanvändbara på grund av polarnattens början och bristen på solljus.
Solpaneler installerade på taket av ett bostadshus
hybridsystem
Genom att kombinera vindkraftverk och solpaneler får vi ett system som kompenserar för bristerna i energiproduktionen. Huvudkällan är vindkraftverket, det kräver mindre installationskostnader och är lättare att underhålla. Solcellspaneler används som en extra energikälla. Vid lugn kommer de att ta över funktionen att generera el.
Styrenheter
En av de viktigaste komponenterna är laddningsregulatorer. De tjänar till att kontrollera och reglera laddningen av batteripaneler.
Det är ett välkänt faktum att fullständig urladdning, såväl som överladdning, påverkar den fortsatta driften av batterier. Bly-syra batteripaneler är särskilt känsliga. För att skydda batterierna från dessa belastningar tjänar regulatorn. När batteriet (batteriet) laddas maximalt med hjälp av styrenheter kommer strömnivån att sänkas, när laddningen sjunker till kritiska värden stoppas energiförsörjningen.
Styrtyper
Det finns flera typer av regulatorer: On/Off, PWM och MPRT.
Innan du väljer en enhet måste du svara på två huvudfrågor:
- Vad är ingångsspänningen?
Automatisk laddregulator med MPPT-regulator för solpaneler
Som med de flesta enheter krävs en säkerhetsmarginal. Styrenhetens maximala spänning måste överstiga den totala spänningen med 20 procent. För att bestämma märkströmmarginalen måste du lägga till 10–20 procent till kortslutningsströmmen för solpanelerna, och detta värde beror också på typen av regulator. Dessa data finns i de registeransvariges datablad. Till exempel, för solstyrenheten SOL4UCN2 (PWM), antar utspänningen värdena på 3 volt, 6 volt, 12 volt. Det är också möjligt att plocka upp regulatorer med en utspänning på 36 eller 48 volt. Dessutom är det nödvändigt att tillhandahålla en växelriktare för omvandling av ström.
Styrenheter på/av
I raden av kontroller är de de enklaste och följaktligen billiga. När batteriladdningen når gränsen bryter regulatorn anslutningen mellan solpanelen och batteriet via ett relä. Faktum är att batteriet inte är fulladdat, vilket påverkar batteriets ytterligare prestanda. Därför, trots den låga kostnaden, är det bättre att inte använda denna typ av regulator.
Solar On/Off Controller
PWM (PWM) - styrenheter
Denna typ av styrenhet använder pulsbreddsmoduleringsteknik. Fördelen är att batteriladdningen avslutas utan att koppla bort solcellsmodulerna, vilket gör att du kan fortsätta ladda batteriet till maximal nivå. Det rekommenderade användningsområdet är system med låg effekt (upp till 48 volt).
MPPT - styrenheter
Maximal power point tracker controller dök upp på 80-talet. Denna typ av kontroller anses med rätta vara den mest effektiva. Den övervakar den maximala energitoppen och sänker spänningen men ökar strömmen utan att ändra effekten. På grund av MPPT-styrenheternas höga effektivitet reduceras återbetalningstiden för solcellsstationer. Utspänningen varierar från 12 till 48 volt.
Hemgjorda kontroller
Naturligtvis kan du göra en kontroller med dina egna händer. Fungerar som en prototyp. I hans krets kopplas en signal som tas emot från vindkraftverk eller solpaneler med hjälp av ett relä. Reläet styrs av en tröskelkrets och en fälteffekttransistoromkopplare. Trimmermotstånd justerar trösklarna för modväxling.
Schema för att skapa en kontroller med dina egna händer
I denna krets används 8 motstånd som belastning för energiåtervinning. Detta schema är initialt, det kan förenklas självständigt, eller så kan du ta hjälp av tillförlitliga källor. Trots den uppenbara enkelheten i designen rekommenderas det inte att använda handgjorda kontroller för att undvika negativa konsekvenser, såsom skador på batteriet, till exempel (vid spänningar på 36–48 volt).
En hybridstyrenhet anses vara en styrenhet som använder vind- och solenergi. Dess fördel är möjligheten att använda två strömkällor (vindgenerator eller solbatteri) tillsammans eller växelvis. Oumbärlig för autonom produktion.
Ytterligare batterifunktioner
Framsteg står inte stilla och tack vare det kan du välja en styrenhet med de nödvändiga egenskaperna för varje konsument individuellt. Regulatormodellen kan innehålla en display med information om batteri, relä, solpaneler, laddningsmängd, spänning (volt), ström. Det kan också finnas ett varningssystem när urladdningen närmar sig och en timer för att aktivera nattläget. Det finns kontroller med möjlighet att ansluta till en dator.
Styrenhet med möjlighet att ansluta till en dator I-Panda SMART 2
Styrplattform
Ett av de bästa alternativen är Arduino-plattformen (Arduino). Det finns en hel del plus. Den största fördelen är tillgängligheten, eftersom mjukvaruskalet är gratis. Tryckta kretskort är fritt tillgängliga. Tack vare systemets öppna arkitektur blir det inga problem med tillägget av linjen. Dessa styrenheter stöder motorer med spänning upp till 12 volt, du kan ansluta ett relä. Arduino producerar även andra hård- och mjukvaruverktyg. Till exempel mikrokontroller som kräver 5 volt eller 3,3 volt för att driva. Dessutom är speciella funktioner för portarna (PWM, ADC) tillgängliga för programmerare.
Många förbättringar kan göras för hand. Men 2008 delades företaget upp i två delar, som lämnade samma namn, men olika sajter (arduino.cc och arduino.org). När du väljer produkter måste du vara uppmärksam på detta, för trots det gemensamma förflutna är nu Arduino-produkter annorlunda.
En enhet som hjälper signalen att svänga 1800 och omvandlar likström till växelström. I detta fall ändras frekvensen och/eller spänningen. Det finns ett ganska stort antal växelriktarkretsar, de vanligaste är tre typer.
Brytväxelriktarkrets utan transformator
Den första typen är bryggväxelriktare utan transformator, som används för installationer med hög spänning (från 220 till 360 volt). Den andra typen inkluderar växelriktare med nollutgång från transformatorn, de används i system med låg spänning (12–24 volt). Och den tredje typen är bryggväxelriktare med en transformator. De används för många olika strömspänningar (48 volt).
Producerande länder
Det finns många laddningsregulatorer på marknaden med olika modifieringar, som skiljer sig åt både i pris och kvalitet. Bland de rysktillverkade kontrollerna är de bästa alternativen tillverkare: Emikon, Avtomatika-s, Aries. Dessa företag har funnits på controllermarknaden i många år och har bevisat sig själva. Bland utlandstillverkade styrenheter anses Allen-Bradley, MicroLogix (ett dotterbolag till Allen Bradley) och SLC 500. Huvudkriteriet för att välja dessa tillverkare är ett stort användningsområde, dvs styrenheter från dessa företag kan användas i olika områden och för olika ändamål.
Utlandstillverkade MicroLogix-kontroller
Systemberäkning
Utvärdera sedan den ungefärliga prestandan. För att göra detta måste du beräkna den lägsta och maximala solaktiviteten för den årliga cykeln. Dessa värden kommer också att bero på den geografiska platsen.
Uppladdningsbara batterier väljs efter deras arbetskapacitet och ström, beroende på konsumentens behov. Batterier kan kopplas i serie eller parallellt. För större tillförlitlighet rekommenderas att batterierna har samma effekt, helst släpps i en batch. Blybatterier används främst, men nyligen, på grund av lägre priser, har litiumjonbatterier blivit konkurrenskraftiga. Deras skillnad ligger i en större specifik kapacitet, men litiumjonbatterier kräver en speciell laddare, många regulatorer kommer helt enkelt inte att fungera för dem.
MPPT Tracer 1215RN Solar Charge Controller
När du använder MPPT-regulatorer är det nödvändigt att ta hänsyn till regulatorns maximala utström, inte primärkällan. PWM-kontroller har inte denna funktion.
En annan aspekt som kräver uppmärksamhet är valet av reläer och ledningar. Deras längd bör hållas till ett minimum för att undvika ytterligare förluster. Naturligtvis måste ledningarna väljas beroende på behoven, eftersom deras egenskaper beror på trådens tvärsnitt och materialet från vilket de är gjorda. Ledningarna måste klara den specificerade spänningen från 12 till 48 volt. Försumma inte heller isoleringsmaterialet, det påverkar direkt ledningarnas värmeledningsförmåga.
Oavsett typ av regulator (PWM, MPRT eller DIY) är det nödvändigt att ta hänsyn till parametrarna för hela systemet för mer produktivt arbete (inklusive spänning från 12 till 48 volt). Nu är valet av modeller på marknaden obegränsat, men du bör inte ta den första som stöter på, du måste noggrant bekanta dig med egenskaperna, eftersom hållbarheten och tillförlitligheten hos andra komponenter beror på det.
Principen för driften av solladdningsregulatorn
Med rätt val av komponenterna i systemet, solpanelernas rotationsvinklar och deras geografiska läge är det möjligt att skapa ett ekonomiskt energigenereringssystem utan ytterligare kraftkällor. Och mycket kan göras med dina egna händer, genom att bara köpa huvuddelarna (till exempel Arduino-plattformen), utan att kräva extra kostnader.
Gör det själv vindgenerator och solbatterikontroll
Gör-det-själv vindgenerator och solcellsbatterikontroller För närvarande blir system som inte kräver anslutning till strömförsörjningen mer och mer populära. V
Billig energi: gör-det-själv solbatteri
Solenergi blir snabbt populär i samhället. Andelen av intresse för solpaneler ökar snabbt på grund av ägarna av lanthus, stugor, villor. Stå inte åt sidan och ägarna av sommarstugor, för vilka billig solenergi är också nödvändigt.
Solalternativet lovar en betydande minskning av kostnaden för att underhålla en fastighet. Räkningar för betalning för förbrukning av elektrisk energi ingår traditionellt i Guinness rekordbok. Och här - den elektriska strömmen är praktiskt taget för ingenting.
Definition av solbatteri
Strukturellt sett är ett solbatteri en krets för att omvandla en typ av energi till en annan. I synnerhet omvandlas ljusenergi till elektrisk energi. Dessutom är resultatet av omvandlingen en elektrisk ström av konstant storlek.
Halvledare med egenskaperna för fotokemisk syntes fungerar som aktiva element i solpaneldesignen. Till exempel kisel (Si), vars användning markerade den allra första forskningen inom området för att få elektricitet från solen.
Den enklaste uppsättningen av en solpanel och ett bilbatteri bildar redan designen av ett riktigt hemkraftverk.
För närvarande anses kisel inte längre vara ett icke-alternativt kemiskt element, beroende på vilket det är vettigt att bygga solpaneler från paneler, inklusive med dina egna händer.
Andra representanter för det periodiska systemet verkar nu vara mer lovande och effektiva (siffror för energiavkastning inom parentes):
- Galliumarsenid GaAs (kristallin 25,1).
- Indiumfosfit InP (21,9).
- Indiumfosfat med gallium + galliumarsenid + germanium GaInP + GaAs + Ge (32).
Tänk på att solpanelen genom lekmannens ögon ska vara som en halvledarplatta (kisel, etc.), vars varje sida är en positiv och negativ elektrod.
Under påverkan av solens ljus, som ett resultat av kemisk fotosyntes, bildas elektriska potentialer på panelens elektroder. Det verkar som att allt är enkelt. Det återstår bara att ansluta ledningarna till lasten och använda el. Men i verkligheten är saker och ting annorlunda.
Solpanels effektivitet
Att uppnå en hög effektivitetsgrad från användningen av solpaneler är extremt problematiskt. Speciellt när solbatteriet tillverkas för hand, och man försöker få fram energi för hela husets husbehov eller sommarstugans hushållsbehov.
En sådan industriell hushållsinstallation genererar 150 watt effekt vid en nätspänning på 12 volt. Det är sant att den deklarerade kraften garanteras med en helt öppen solig himmel.
För att få maximal effektivitet från en solenergigenerator är det nödvändigt att ständigt bestämma och exakt matcha belastningsmotståndet.
Här, utan inblandning av tekniskt avancerade elektroniska enheter - kontrollkontroller, är det oumbärligt. Och att göra en sådan kontroller med dina egna händer är en svår uppgift.
Fotovoltaiska celler, på grundval av vilka strukturen av solpaneler byggs, kännetecknas av temperaturinstabilitet. Appliceringspraxis indikerar en betydande minskning av fotocellers prestanda som ett resultat av en ökning av deras yttemperatur.
Så det finns en annan, inte mindre svår uppgift. Dess lösning kräver användning av solljus utan värme. Att göra något liknande under hantverksmässiga förhållanden verkar vara en hopplös idé.
Och fler nackdelar med alternativ energi:
- behovet av betydande områden för placering av batteripaneler;
- inaktivitet av installationen i mörker;
- förekomsten av giftiga ämnen (bly, gallium, arsenik, etc.) i sammansättningen av batterikomponenterna;
- betydande driftskostnader.
Den professionella tillverkningen av solenergigeneratorer ökar dock stadigt. Det finns redan minst fem företag som är redo att erbjuda moderna strukturer för installation, inklusive de som är avsedda för bostadsfastigheter:
Solenergi i huset med dina egna händer
Gör-det-själv-tillverkning av ett batteri baserat på solpaneler som lämpar sig för ett privat hushålls behov verkar vara en riktig sak endast inom ramen för blygsamma projekt.
Till exempel att göra ett solbatteri med dina egna händer för att ladda ett litet batteri, vars energi används för att driva två eller tre lågenergilampor (6 - 12 volt).
Enligt sådana projekt görs installationer som genererar en spänning som inte är högre än 20 volt vid en ström på högst 1 A. Låt oss överväga ett av de möjliga alternativen för att skapa ett solbatteri med liknande prestandaegenskaper.
För att genomföra projektet behöver du:
- Wafers av kiselfotoceller.
- Lödkolv elektrisk.
- Lödburk.
- Etanol.
- Furukolofonium för lödning.
- Elektrikerns verktyg.
- Hjälpelektronikkomponenter och -moduler.
Förberedda delar för montering av ett hem (dacha) solpanel. Vart och ett av elementen är en individuell energikälla. De måste kombineras
Plattor av fotoceller (kisel) är lättast att köpa färdiga, till exempel på Aliexpress. Det finns ganska lämpliga mönster av olika storlekar som säljs till ett överkomligt pris.
Verktyget för en elektriker, en person som är bekant med elektronik, är som regel tillgängligt som standard. Av extrautrustningen behöver du en batteriladdningsregulator, en växelriktare.
Montering av ett solbatteri: steg för steg instruktioner
Steg-för-steg-monteringen av en solpanelsgenerator ser ut ungefär så här:
- Lödning av enskilda plattor med fotoceller till ett enda solbatteri.
- Kontrollera driften av det monterade batteriet med en mätanordning.
- Lägga paneler inuti skyddsstrukturen.
- Anslutning av det hopsatta batteriet genom laddningsregulatorn till batteriet.
- Omvandla batteriets energi till den spänning som krävs.
Att löda individuella paneler i ett enda batteri är ett mödosamt arbete som kräver lödningskunskaper och uppmärksamhet. Komplexiteten i åtgärderna för montören beror på den ömtåliga designen av kiselskivorna.
Lödning på plattorna görs noggrant med en lödkolv av lämplig kraft, efter att spetsen har vässats i en vinkel på 45 grader, med hjälp av högkvalitativt lod
Lödpunkter bör förbehandlas med etylalkohol. Lödning rekommenderas med minimal användning av kolofonium och tenn.
Efter att ha slutfört lödningen måste du kontrollera designen för prestanda. Denna procedur görs på vanligt sätt, med hjälp av en mätanordning - en testare (pekare, elektronisk).
Kontrollera prestandan hos ett gör-det-själv-solbatteri med en konventionell digital enhet för att mäta spänning, ström, resistans
På utgångsledarna mäts utspänningen och strömmen under förhållanden med maximal och minimal belysning av banan. Med högkvalitativ lödning av alla plåtar och utan defekter blir resultatet oftast positivt.
Batteriladdningskontroll
En solenergianläggning blir mer tillförlitlig och säkrare om en batteriladdnings- (urladdnings-) styrenhet ingår i dess krets. Denna enhet kan köpas färdig.
Men om du har förmågan inom elektronikområdet och önskan om excellens, är laddningsregulatorn inte svår att göra med dina egna händer. Som referens kan du förtydliga: två typer av sådana enheter har utvecklats:
- PWM (Pulse Width Modulation).
- MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Om den översätts till ryska, fungerar den första typen av enhet enligt principerna för pulsbreddsmodulering. Den andra typen av enheter skapades för beräkning av den så kallade maximala effektpunkten.
I vilket fall som helst är båda kretsarna sammansatta på den klassiska elementbasen, med den enda skillnaden är att de andra enheterna kännetecknas av mer komplexa kretslösningar. Laddningskontroller ingår i systemet enligt följande:
Det klassiska blockschemat för införandet av laddningsregulatorn: 1 - solpanel; 2 - batteriladdnings-/urladdningskontroller; 3 - batteri; 4 - spänningsomriktare 12/220V; 5 - lastlampa
Huvuduppgiften för batteriladdningsregulatorn i ett solkraftverk är att övervaka spänningsnivån vid batteripolerna. Förhindra att spänningen går över gränserna när batteriets driftsförhållanden överträds.
På grund av närvaron av kontrollern förblir batteritiden stabil. Naturligtvis, utöver detta, styr enheten temperatur och andra parametrar, vilket säkerställer säkerheten för batteriet och hela systemet.
För att montera en MPPT-kontroller med dina egna händer kan du ta många kretslösningar. Det finns inga problem med att hitta kretsar, du behöver bara göra en lämplig förfrågan i en sökmotor.
Till exempel kan du montera en styrenhet baserad på ett sådant strukturdiagram, enkelt vid första anblicken:
Baserat på detta blockschema är en ganska effektiv och pålitlig batteriladdningskontrollenhet monterad enligt MPPT-tekniktypen.
Men för hushållsändamål är den enklaste PWM-kontrollern ganska tillräcklig, eftersom massiva solpaneler som regel inte används i hushållskraftverk. För styrenheter av typen MPPT är en karakteristisk egenskap just arbetet med högeffektpaneler.
Vid låga effekter motiverar de inte sin kretskomplexitet. För användaren blir förvärvet av sådana enheter till onödiga kostnader. Därför är det logiskt att rekommendera en enkel PWM-enhet för hemmet, monterad av sig själv, till exempel enligt detta schema:
Schematisk bild av en enkel PWM-styrenhet för en solcellsinstallation i hemmet. Fungerar med 17 volt panelutgång och normalt bilbatteri
Solbatteri: inverterkrets
Energin som tas emot från solen lagras. Hemma används vanligtvis ett vanligt bilbatteri (eller flera batterier) för att lagra energi.
Batteriets spänning och ström är tillräckligt för att driva hushållsapparater med låg effekt på 12 (24) volt. Det här alternativet passar dock inte alltid.
Därför, förutom den monterade strukturen, är en växelriktare ansluten - en enhet som omvandlar batterispänningen till en växelspänning på 127/220 volt, lämplig för att driva hushållsapparater eller hushållsutrustning.
Att hitta en lämplig växelriktarkrets är lätt. Det finns många idéer om detta ämne. Traditionellt innehåller växelriktarkretsen följande komponenter:
- halvledar solpanel,
- integrerad krets typ SG3524 (laddningsregulator),
- batteri,
- MOSFET kontroll IC,
- power MOSFETs,
- transformator.
Blockschemat för regulatorn parat med växelriktaren ser ut ungefär så här:
Blockschema över en batterispänningsregulator i samband med en spänningsomvandlare för ett solkraftverk
Skyddande struktur av solpanelen
Ett solbatteri som är sammansatt av ömtåliga kiselskivor måste dessutom skyddas från yttre påverkan. Skyddsfodralet är tillverkat av ett transparent material som är lätt att rengöra.
Hörn av polyuretan eller aluminium på ramen och transparent organiskt glas är helt rätt. Det är meningslöst att förklara krångligheterna med att montera ett skyddsfodral. Detta är den enklaste monteringen, monterad för hand med hjälp av en uppsättning hushållsverktyg.
Enligt min åsikt är solpaneler framtiden, men för tillfället är de ännu inte "färdiga" nog för massanvändning, det är som de första datorerna som tog mycket plats och inte var lika effektiva som någon annan, den billigaste smartphonen är nu. Därför tar det tid att "passa" detta strömförsörjningssystem för massproduktion så att det inte tar så mycket plats och fungerar även på natten.
Ingen dålig idé att använda alternativ energi, tillsammans med vindkraftverk och generatorer som använder termoelektriska fenomen. Det är miljövänligt. Ett sådant kraftverk lönar sig på 1-2 år. När elen är avstängd är det fullt möjligt att hitta en ersättare i form av en sådan enhet.
För alternativ energi kommer framtiden, vad man än kan säga, snart att ta slut på kolhydrater på planeten, och det kommer inga oljebolag och så vidare, så det är dags att börja byta till alternativ energi, även om det fortfarande är dyrt, men i slutet kommer du att spara ändå med tiden!
I Europa har användningen av solenergi för produktion av elektrisk energi varit känd i flera decennier. Det mest kända exemplet är Israel, där ett regeringsprogram finns på plats. Staten förser alla med solpaneler, vars energi används inte bara för personliga behov, utan också säljs till staten. Kostnaden för utrustning och installationsarbete beräknas i lika delar eller återbetalas av den tillförda energin.
Artikeln saknar en viktig punkt, nämligen ekonomiska kalkyler. Hur mycket kommer denna installation att kosta?
Vid ett tillfälle beräknade jag kostnaden för ett "solkraftverk" med all nödvändig utrustning: en växelriktare (omvandlar likström till växelström, som driver de flesta hushållsapparater), ett tillräckligt antal batterier, etc. Alla komponenter är uteslutande inhemsk produktion (andra är många gånger dyrare).
Så projektet lönar sig inte. Från ordet överhuvudtaget. Batteritiden är cirka 10 år. För inköp och installation av utrustning måste du betala så mycket som för 15 (!) års elförbrukning (även om du tar hänsyn till ökningen av kostnaden för kWh med 15 % var sjätte månad).
Billig energi: gör-det-själv solbatteri
Solbatteri för behoven i ett privat hus eller hus på landet. Att göra ett solbatteri med dina egna händer - verkliga och icke-riktiga projekt
Hur väljer man en solcellsregulator? DIY solar controller
Övergången till alternativa energikällor har pågått i ganska många år och täcker olika områden. Trots attraktionskraften i konceptet att få gratis energi är det i praktiken inte lätt att implementera. Det finns både tekniska och ekonomiska svårigheter. Ändå, när det gäller småskaliga projekt, motiverar alternativ energiförsörjning sig själv. Till exempel låter en solcellskontroller dig använda gratis ström till elektriska apparater även hemma. Denna komponent reglerar batteriets funktion, vilket gör att du kan spendera den genererade laddningen optimalt.
Vilka regulatorparametrar bör man ta hänsyn till?
Först och främst bör du utgå från den totala effekten och inspänningen för systemet som styrenheten är vald under. Det vill säga att det är batteriets kraft eller en uppsättning batterier som inte bör överstiga produkten av systemspänningen och värdet på styrenhetens utström. Dessutom väljs styrenheten för solbatteriet baserat på spänningen i det urladdade batteriet. Dessutom bör en spänningsmarginal på 20 % tillhandahållas vid ökad solaktivitet.
Dessutom beräknas regulatorn i termer av överensstämmelse med ingångsspänningen. Detta värde är strikt reglerat för samma fall av onormal strålningsaktivitet. På marknaden presenteras en solbatterikontroller i olika former, som var och en innebär sina egna detaljer för att utvärdera de beskrivna egenskaperna.
Funktioner för att välja PWM-kontroller
Valet av denna typ av styrenhet kännetecknas av ett enkelt tillvägagångssätt - den framtida användaren behöver bara bestämma sig för de optimala indikatorerna för kortslutningsströmmen i den använda modulen. Det borde också finnas en viss marginal. Till exempel, om en solgenerator med en effekt på 100 W arbetar stabilt vid en kortslutningsström på 6,7 A, bör styrenheten ha ett nominellt strömvärde på cirka 7,5 A.
Ibland tas även hänsyn till urladdningsströmmen. Det är särskilt viktigt att tänka på det när man använder regulatorer med en laststyrningsfunktion. I detta fall görs valet av en styrenhet för ett solbatteri på ett sådant sätt att urladdningsströmmen inte överstiger ett liknande nominellt värde i styranordningen.
Funktioner för att välja MPPT-kontroller
Denna typ av styrenheter väljs enligt kraftkriteriet. Så om enhetens maximala ström är 50 A och systemet fungerar optimalt med en spänning på 48 V, kommer styrenhetens toppeffekt att vara cirka 2900 W, med hänsyn till tillägget av försäkringspotentialen. Och här är en annan aspekt viktig. Faktum är att spänningen hos solgeneratorer kan minska i fall av urladdning. Följaktligen kan effekten också sjunka med en betydande bråkdel av en procent. Men detta betyder inte att du kan ta hänsyn till själva styrenhetens prestanda - dess effektpotential bör täcka exakt gränsvärdena.
Dessutom bör frågan om hur man väljer en MPPT-solstyrenhet också ta hänsyn till egenskaperna hos den utsända strålningen. På jordens yta ökar intensiteten av solljus ytterligare 20 % till batteriinfrastrukturens kapacitet. Sådana fenomen kan inte kallas en regel, men även som en olycka bör de beaktas vid beräkningen av styrenhetens kraft.
Hur gör man en controller själv?
En typisk version av en hemmagjord kontroller involverar användningen av en blygsam uppsättning element. Bland dem kommer det att finnas en transistor som tål ström upp till 49 A, en reläregulator från en bil, ett 120 kOhm motstånd och ett diodelement. Därefter ansluts reläet till batteriet, och sedan passerar tråden genom motståndet till transistorns grind. Under driften av reläregulatorn bör den positiva signalen låsa upp slutaren, och strömmen från solljusmodulen kommer att passera genom transistorns ben till batteriet.
Om en gör-det-själv universell styrenhet för ett solbatteri görs med förväntningen att utesluta spontan förbrukning av ackumulerad energi, kommer integrering i diodsystemet att vara obligatorisk. På natten kommer det att skapa en bakgrundsbelysning för solpanelen, vilket eliminerar extra strömförbrukning av modulen.
Är det möjligt att klara sig utan en solcellsregulator?
Innan du svarar på den här frågan måste du komma ihåg vad som är regulatorns allmänna funktion som en del av solcellsmodulen. Med den kan ägaren självständigt kontrollera processen för att ladda batteripaketet med hjälp av ljusenergi. Om det inte finns någon styrenhet, kan processen att fylla med energi inträffa fram till det ögonblick då elektrolyten kokar bort. Det vill säga, det är omöjligt att göra utan ett sätt att kontrollera samspelet mellan solpanelen och batteriet. En annan sak är att styrenheten för solbatteriet kan bytas ut mot en voltmeter. När toppvärden för laddning och spänning detekteras kan användaren självständigt stoppa processen genom att koppla bort batteripaketet. Detta tillvägagångssätt är naturligtvis obekvämt jämfört med automatisk kontroll, men vid sällsynt användning av systemet kan det motivera sig självt.
Slutsats
Idag är många företag engagerade i tillverkning av solpaneler och andra komponenter för sådana moduler. Detta segment anses inte längre vara isolerat och specifikt. På marknaden kan sådana komponenter köpas för 10-15 tusen rubel och av god kvalitet. Naturligtvis kommer en hemmagjord styrenhet för ett solbatteri som använder budgetmotstånd och delar av bilelektroteknik att kosta många gånger mindre, men det kan knappast garantera en tillräcklig nivå av tillförlitlighet. Och ögonblicket för stabilitet och säkerhet är särskilt viktigt vid driften av solpaneler, för att inte tala om batteriet. Om solcellsmodulen framgångsrikt är utrustad med en högkvalitativ styrenhet, kommer ägaren att kunna räkna med automatisk ackumulering av el utan att behöva ingripa i produktionsprocessen.
Hur väljer man en solpanel? DIY solar controller
Artikeln ägnas åt styrenheter för solbatterier. Nyanserna för att välja denna enhet, såväl som rekommendationer för dess oberoende produktion, beaktas.
DIY solenergi laddningskontroller
För ackumulering av energi som tas emot från vindkraftverk och solpaneler används batterier (oftast 12V). När batteriet är laddat växlar laddningsregulatorn strömkällan från batteriet till belastningsballasten. Allt material nedan är en gratis översättning av Mike Davis engelska sida på den nya och förbättrade laddningskontrollern designad kring 555-seriens timer. Detta projekt vann första plats i Utility-tävlingen (kategori 555 Design Contest)!
DIY solenergi laddningskontroller
Mike Davis pratar.
Ny batteriladdningskontrollkrets
Batteriladdningsregulatorn är en integrerad del av alla vind- eller solsystem. Den övervakar batterispänningen, kopplar om batterierna från laddning när de är fulladdade (laddningen går till dummy belastningen - ballast) och ansluter dem när de når en förutbestämd urladdningsnivå. Detta är en ny, förbättrad implementering av laddningsregulatorn baserad på den digitala mikrokretsen i 555-serien.
Den initiala implementeringen av laddningsregulatorn har använts på fältet i många år, och många människor runt om i världen har kopierat den (denna version av regulatorn finns på den hemgjorda vindturbinsidan).
Problemet är att det är svårt för personer utan erfarenhet av elektronik att få den att fungera (kretsen är ganska komplicerad och förvirrande för nybörjare inom elektronik, dessutom var det problem med att hitta de nödvändiga delarna). Därför satte jag mig som mål att avsevärt förenkla laddningskontrollkretsen, göra den, om möjligt, på ett enda chip och minska antalet andra komponenter. En av mina vänner föreslog att jag skulle byta ut alla analoga kretsar med en mikrokontroller. Det skulle dock bli för svårt för den som vill göra en sådan laddkontrollant.
Här är min ursprungliga laddningskontrollkrets (100% krets). Hjärtat i laddningsregulatorkretsen består av en spänningsdelare, två komparatorer och en SR-vippa. Först ville jag omvända den med en LM339 Quad komparator IC. Jag försökte implementera den här idén ett tag och gjorde till och med några testversioner, men det fanns några problem, som ett resultat av att jag sköt upp projektet ett tag och arbetade med andra saker.
Blockschema över NE555-timern. Under den här tiden arbetade jag på en PWM-pumpmotorstyrning där hastighetsregulatorn använder ett 555-seriens timerchip. När jag tittade på en ritning av den interna strukturen av ett 555-chip, slogs jag av hur mycket den liknade min ursprungliga laddningskontrollkrets. Plötsligt insåg jag att genom att använda ett chip i 555-serien kunde jag designa om laddningskontrollkretsen, avsevärt förenkla den och minska antalet delar.
Min ursprungliga laddningskontrollkrets med markerade sektioner.
Blockschema över NE555-timerchippet.
Jämför dessa diagram och du kan också se likheterna mellan min ursprungliga laddningskontrollkrets och NE555 timerblockdiagram. Färgade rutor representerar liknande sektioner. 555-seriens timer kan ersätta 7 komponenter i originalkretsen och göra det mycket enklare. Detta är en mycket okonventionell användning av 555-chippet eftersom jag inte kommer att använda det som en timer alls.
För att fortsätta, klicka på knappen med siffran 2
Produktion och testning av en uppdaterad batteriladdningsregulator
Jag började jobba och gjorde på väldigt kort tid en fungerande layout. Det fungerade på första försöket, vilket är ovanligt för mig (jag gör nästan alltid misstag när jag implementerar).
Här är ett diagram över den nya laddningsregulatorn (diagram i full storlek).
Jag använde bara vanliga komponenter. NE555 är förmodligen det mest populära chippet i radioelektronikens historia. Miljarder av dem producerades varje år. Transistorn kan vara 2N2222, NTE123, 2N3904 eller annat liknande allmänt ändamål (liten NPN-transistor). MOSFET är IRF540 eller liknande. Jag har många IRF540 över från andra projekt, så jag använde en av dem istället för att köpa en till. Använd det du kan hitta.
Alla motstånd är 1/8W. Motstånd på 1/4W eller högre kan ersätta dessa om du inte har 1/8W motstånd. De två justerbara motstånden, R1 och R2 (10K precisionsvariable motstånd), använde jag eftersom jag redan hade dem till hands. Alla betyg mellan 10K och 100K bör fungera bra, 10% tolerans är tillräckligt för alla passiva komponenter. Kretsen kräver inga precisionsdelar.
Uppdatering. Jag modifierade ovanstående krets genom att lägga till ytterligare motstånd R8 och R9. Dessa 330 ohm motstånd behövs inte för att kretsen ska fungera, men de hjälper till att skydda den från oavsiktliga kortslutningar (t.ex. när knapparna trycks in). Den ursprungliga layouten var avsiktligt minimalistisk.
Relä. Jag använde bilreläer med 40 ampere. De är väldigt lätta att hitta. Jag har inkluderat ett relä för enkel anslutning. 40 ampere kan tyckas vara överdrivet, men det gör att du kan expandera i framtiden. Du kan börja med en liten solpanel och sedan lägga till flera, senare en väderkvarn och en större batteribank. Alla andra delar listas nedan.
Lista över laddningskontroller
IC1 - 7805 - 5 Volt spänningsregulator
R3, R4, R5 - 1K ohm 1/8W 10 %
IC2 - NE555 - timer
R6 - 330 ohm 1/8W 10 %
PB1, PB2 - tryckknappar utan fixering
R7 - 100 ohm 1/8W 10 %
LED1 - grön lysdiod
Q1 - 2N2222 eller liknande NPN-transistor
LED2 - gul LED
Q2 - IRF540 eller liknande Power MOSFET
RLY1 - 40 Amp SPDT Automotive Reläer
C1 - 0,33uF 35V 10 %
D1 - 1N4001 eller motsvarande
C2 - 0,1 uF 35V 10 %
R1, R2 - 10K - multi-turn potentiometrar
R8 -R9 - ytterligare 330 Ohm 1/2 W motstånd (se text)
Fungerande layout. Modellen för testning i fält fungerade första gången.
Notera att jag valde att använda 78L05-versionen av 5 voltsregulatorn i ett litet TO-92-paket i samma storlek som 2N2222-transistorn. Det är en liten svart rektangel i det övre vänstra hörnet av brädet. Denna lösning sparar mycket utrymme på kortet, låter dig hantera endast 100 mA, men det räcker för att driva denna krets. Om du inte hittar 78L05 kan du använda 7805-versionen i TO-220-paketet, vilket är mycket vanligare (detta kommer att höja avgiften lite).
Om du har gjort en krets är det dags att ställa in den. Jag använder 11,9V och 14,9V som nedre och övre spänningsgränser för styrenheten. Det här är de punkter där det går från att ladda batterier till att tömma till dummy load, och vice versa (dummy load behövs om du använder en väderkvarn, när du bara arbetar med solpaneler kan dummy load line förbli öppen).
Förmodligen är det bästa sättet att ställa in kretsen att ansluta en DC-strömkälla till batteripolerna. Ställ in strömförsörjningen på 11,9V. Mät spänningen vid testpunkt 1. Justera R1-spänningen vid testpunkten, gör den så nära 1,667V som möjligt. Ställ nu in på 14,9V och mät spänningen vid testpunkt 2, justera R2 tills spänningen vid testpunkten är så nära 3,333V som möjligt.
Kontrollera laddningsregulatorns funktion genom att lägga på en spänning något högre och lägre (mellan 11,7 och 15,1 volt) på ingången. Du bör höra reläet stänga vid ca 14,9 volt och öppna vid ca 11,9 volt. Knapparna PB1, PB2 kan användas för att ändra regulatorns tillstånd när inspänningen ligger mellan två börvärden.
Klar laddningsregulator. Efter att kontrollern ställts in installerade jag den i ett halvväderhus. Reläet sitter på vänster sida. För kabeldragningen använde jag högströmstråd (designad för att växla upp till 40 ampere). Jag inkluderade även en säkring för ingångsledningen från sol/vindturbinen.
Här är ytterligare ett foto på laddkontrollen med locket. Det jag gillar med den är att jag kan se lysdioderna genom det genomskinliga locket och vid en blick är det tydligt vilket tillstånd laddregulatorn är i (praktiskt vid testning).
Det här fotot visar alla anslutningar på utsidan av styrenheten: det finns en anslutning för batteriet plus, en positiv ingång från solpanelen eller vindgeneratorn, plus en extra blindlast (ballast) och tre anslutningar till jord.
Vid anslutning av en laddningsregulator måste batteriet kopplas först (på så sätt kan elektroniken avge den energi den tar emot). Om solpanelerna eller vindgeneratorn ansluts först, kommer regulatorn att vara i ett instabilt tillstånd.
Jag måste säga om belastningsdockan (ballast): när laddningsregulatorn känner av att batterierna (batteriet) är fulladdade, växlar den till belastningsdockan (bara en stor extern bank av högeffektmotstånd) för att välja vindkraftverkseffekt och håll den under belastning. Om du använder ett kommersiellt vindkraftverk med inbyggt skydd, eller om du bara använder solpaneler, behövs ingen dummylast och du kan lämna denna ledning oansluten. Du kan läsa mer om dummy load (ballast) på min vindkraftssida.
Här är en annan sidovy: laddnings- och ballastknapparna. Laddningsregulatorn växlar automatiskt mellan laddning och ballast när batterispänningen når de låga och höga gränserna. Dessa knappar tillåter mig att manuellt växla laddningskontrollen mellan två lägen.
Här är ett foto på testet av den nya laddregulatorn. En av mina hemmagjorda 60 watts solpaneler installerades utanför min verkstad och användes för att ladda till djupcykelbatterier med en ny laddningskontroll. Allt fungerade utmärkt. Laddningsregulatorn gick över till ballast när batteriet var fulladdat.
Här är en närbild av testet. Voltmetern visar 12,64 volt på batteriet, vilket i huvudsak är ett fulladdat batteri. Det tog bara en kort tid att slutföra laddningen av solpanelen och laddningsregulatorn bytte till ballast. Det enda problemet jag hade under testningen var att det var svårt att se i starkt solljus vilken av lysdioderna som var på.
Diagram över ett typiskt sol- och vindturbinsystem (diagram i full storlek). Flera solpaneler och/eller vindturbiner kan anslutas samtidigt. Strömkällor kan kopplas parallellt. Varje solpanel eller vindgenerator måste ha sin egen spärrdiod. Här är ett diagram över ett typiskt system med ett vindturbin och två solpaneler som matar en laddningsregulator. Vanligtvis ingår en växelströmsomvandlare i systemet för att ge växelström till lasten.
Folk skriver till mig och frågar varför de behöver en laddningsregulator och ett batteri. Varför inte bara koppla solpaneler eller en väderkvarn direkt till växelriktaren och använda strömmen de producerar? Tja, grejen är att solen inte alltid skiner och vinden blåser inte alltid, och människor behöver energi hela tiden. Batterier håller den tillgänglig för användning vid behov.
Uppdatering. Min vän Jason Markham skapade PCB-layouten för detta projekt.
Uppdatering. Folk frågar mig om den här laddningsregulatorn kan användas med 24-voltssystem och vilka modifieringar som skulle behövas för att göra det. Kretsen ska fungera normalt på 24-voltssystem. Reläet kommer att behöva bytas ut för 24V spolespänning och styrenheten måste omkalibreras för de nya höga och låga gränserna för den högre batterispänningen. Spänningsregulatorn 7805 är designad för att driva upp till 35 volts inspänning, så inga andra ändringar av kretsen är nödvändiga.
Uppdatering. I ett försök att skapa ett kompakt, snyggt och portabelt solenergisystem installerade jag laddningsregulatorn ovanpå batteripaketet. Jag installerade också en strömriktare på lådan - en industriell batterilåda.
Här är ytterligare en bild på installationen. Cigarettändaren ingår här för att driva 12V-belastningen. Det är ett komplett solenergisystem i ett litet (men tungt) paket, koppla bara in solpanelen.
Laddningsregulatorn är installerad på ett nytt batteripaket. Jag fick min gamla batteribank nästan gratis, men den var väldigt tung och skrymmande. Jag köpte äntligen ett stort batteri av ungefär samma storlek och vikt som ett bilbatteri (det är en djupcykeldesign), det är perfekt för sol-/vindsystem. Den har ungefär samma kraft som min gamla batteribank, men mycket mindre och lättare. Det kostade cirka $200, men min rygg kommer alltid att tacka dig för det, eftersom det inte kommer att behövas lyfta den gamla banken med 14 batterier längre.
Uppdatering. Denna laddningskontrolldesign baserad på 555-seriens chip vann förstaplatsen i Utility-tävlingen, kategori 555 Design Contest. Yahoo!
DIY solenergi laddningskontroller
Gör-det-själv solcellsladdningsregulator För att lagra energin som tas emot från vindkraftverk och solpaneler används batterier (oftast 12V). När
Solarbatteriets laddningskontrollkrets är baserad på ett chip, som är ett nyckelelement i hela enheten som helhet. Chipet är huvuddelen av regulatorn, och själva regulatorn är nyckelelementet i solsystemet. Denna enhet övervakar driften av hela enheten som helhet och hanterar även laddningen av batteriet från solpaneler.
Vid maximal laddning av batteriet kommer styrenheten att reglera strömförsörjningen till den och minska den till den nödvändiga mängden för att kompensera för självurladdningen av enheten. Om batteriet är helt urladdat kommer styrenheten att stänga av all inkommande belastning på enheten.
Behovet av denna enhet kan reduceras till följande punkter:
- Batteriladdningen är flerstegs;
- Justera på/av batteriet vid laddning/urladdning av enheten;
- Anslutning av batteriet vid maximal laddning;
- 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.
Kontrollens driftschema
I frånvaro av solljus på strukturens fotoceller är den i viloläge. Efter att strålarna har dykt upp på elementen är kontrollern fortfarande i viloläge. Den slås på endast om den ackumulerade energin från solen når 10 V spänning i elektrisk ekvivalent.
Så snart spänningen når denna indikator kommer enheten att slås på och, genom Schottky-dioden, börjar leverera ström till batteriet.
Processen att ladda batteriet i detta läge kommer att fortsätta tills spänningen som tas emot av styrenheten når 14 V.
- läsarnas uppmärksamhet uppmanas till laddningsregulatorn för solcellssystem med en laddningsström på upp till 8A och en batterispänning på 12 V. Regulatorn optimerar laddningsprocessen och förhindrar batterier från att överladdas inom ett brett spektrum av belysning och paneltemperatur .
Solcellsladdningsregulator innehåller tillgängliga komponenter med en total kostnad på mindre än $3 (mindre än 200 rubel). Flera enheter används i 6 månader med paneler med en maximal effekt på 40 till 100 watt.
Introduktion
Trots attraktionskraften hos idén om solenergi är dess faktiska genomförande i energiförsörjningen av landsbygds- och lanthus villkorligt lönsam endast på breddgraderna i Krasnodar-territoriet och söderut. Entusiaster köper dock solpaneler med en maximal effekt på 40 till 100 watt och försöker använda system baserade på dem som reservkraftkälla för nödbelysning och datorutrustning. Som regel har dessa människor händer som växer från rätt ställe och kan praktisk elektronik. Det är för dem som denna artikel har förberetts.
Beskrivning av enhetsdiagrammet
Det finns ett mönster att för effektivt val av effekt måste styrenhetsmodulen övervaka solpanelens effektgränspunkt, det vill säga den punkt där både spänningen och strömutgången från panelen är maximal. Universella industriella kontroller som spårar driftpunktens position och är designade för ett brett spektrum av solpanelkapaciteter monterade i batterier är ganska dyra och överflödiga i fallet med en enda paneldrift.
Punkten för maximal effekt och temperaturintervallet för driften anges i passdata för kvalitetspaneler.
Vid utformningen av den föreslagna styrenheten implementerades båda huvudoperativa uppgifterna - kontinuerligt underhåll av batteriet vid punkten för maximal effekt och temperaturkorrigering av driftspunktens position. Solcellsladdningsregulator, eller snarare, blockschemat visas i figur 1 och innehåller motsvarigheten till ett solbatteri i form av en strömkälla SB med ett internt motstånd R BH .
I frånvaro av extern belysning tenderar R BH till oändligheten och strömmen till noll. Med en ökning av belysningen tenderar R BH till noll och strömmen till det maximala, tekniskt tillåtna värdet. Låt oss överväga hur kretsen fungerar. I initialtillståndet (i frånvaro av belysning) är kondensatorn Cl urladdad, det finns en "1" vid utgången av komparatorn U1, omkopplaren S1 är öppen. U op är lika med passvärdet för solpanelens maximala effektuttag.
Med en ökning av belysningen kommer kapacitansen C1 att ta emot en laddning genom solpanelens inre motstånd. När spänningen över C1 överstiger referensspänningen, visas ett "O" i utgångskretsen på komparatorn, vilket stänger omkopplaren S1. Kapacitansen Cl laddar ur laddningen genom S1 till lasten RH, och sedan upprepas processen. Ju högre belysning, desto oftare upprepas den ovan beskrivna processen.
Faktum är att vi har en avslappningsgenerator - en omvandlare av belysning till frekvens.
I en praktisk krets är den aktuella pulsrepetitionsfrekvensen några få hertz vid gryning och skymning, upp till tiotals kilohertz vid maximal belysning, vilket ger ett brett dynamiskt område för kontrollerprestanda.
Schematiskt diagram: laddningskontroll för solenergi, som visas i figur 2.
Eftersom vi tidigare har analyserat styrenhetens algoritm i detalj, kommer vi bara att uppehålla oss vid några få punkter.
- Kretsen fungerar garanterat med 12-volts solpaneler med en effekt på 40 W till 100 W, med en öppen kretsspänning på högst 22 V, en märkspänning som motsvarar den maximala effektpunkten på 17-18 V och en märkström på 2 ... 8A.
- U1-2-komparatorn utlöses när batterispänningen är över 14,4 volt, vilket med kraft begränsar varaktigheten av laddningsströmpulserna, vilket förhindrar batteriet från att överladdas.
- Komparatorn och referensspänningskällan strömförsörjs från enhetens utgång, vilket garanterar automatisk avstängning av solcellsbatteriets laddningsregulator när batteriet kopplas bort.
Schema inställning
Öppna tillfälligt komparatorns utgångskrets U1-2 innan trimningen påbörjas. Istället för en termistor, anslut en 8,2 kΩ resistans, ungefär lika med resistansen för en 10 kΩ termistor vid 25 grader Celsius. Om du inte planerar att använda den maximala termiska kompensationen för effektpunkten, eller om avståndet från panelen till styrenheten är mer än 2 meter, kan motstånden R15, R17 och termistorn R16 tas bort utan att påverka kretsens prestanda. I detta fall är motståndet R4 anslutet till den positiva bussen.
Justeringsoperationer utförs i följande ordning:
- Anslut till styrenhetens utgång ett uppladdningsbart batteri med låg effekt, till exempel 7 Ah, laddat med cirka 50-60 % från en avbrottsfri strömkälla. Som regel finns sådana batterier i mästarens arsenal.
- Kontrollera för 8V referensspänning.
- Anslut en reglerad källa på 10-24 V med en ström på upp till 2 A till styrenhetens ingång genom ett 5 Ohm motstånd, som simulerar anslutningen av ett solbatteri.
- Öka spänningen långsamt, övervaka utgången från komparatorn U1-1. Om vid en spänning lika med panelens märkspänning, till exempel 17,2 V, med vilken den kommer att användas laddningsregulator för solenergi, utsignalen från U1-1 kommer fortfarande att ha en hög potential, justera R5 tills självsvängning inträffar.
- Vidare, genom att kontrollera spänningen på kondensatorn C1 och öka inspänningen, ser vi till att spänningen på kondensatorn C1 förblir oförändrad och lika med den nominella spänningen för solpanelen. Använd ett oscilloskop för att kontrollera att vågformen vid G3-dräneringen är nära den som visas i figur 3.
- Batterispänningen börjar stiga. När den når 14,5V, sluta ställa in, koppla bort batteriet och strömförsörjningen. Återanslut komparatorutgången U1-2 till kretselementen.
- Anslut batteriet och strömförsörjningen. Om formen på pulserna har ändrats och laddningsströmmen har sjunkit kraftigt, justera R10 tills ändringen av laddningsströmgränsen sker vid en spänning på 14,4 V på batteriet som laddas. Vid denna tidpunkt kan inställningen anses vara klar.
Design egenskaper
Vid ett toppströmvärde på mer än 3 A krävs en kylfläns för transistor Q3. Naturligtvis kommer en MOSFET inte att förlora sin prestanda utan en märkbar försämring av parametrar vid temperaturer inom 100 grader, men om du vill ha en säker fungerande enhet är en radiator nödvändig.
Som choke L1 används en hackfilterdrossel från en datorströmförsörjning. Induktorlindningarna är seriekopplade. Vid strömmar på mer än 5 A kan induktorn värmas upp till 60 grader, men detta påverkar inte enhetens tillförlitlighet.
På frågan om linjärisering av termistorkarakteristiken
Under utvecklingen av regulatorkretsen undersöktes olika alternativ för att styra läget för regulatorns driftpunkt genom att mäta panelens temperatur. En modell använde en mer sofistikerad termisk kompensationskrets baserad på en summerande op-amp för att lägga till en referensspänning till utspänningen från en termistortemperatursensor. Denna lösning används inte i den beskrivna styrenheten, men författaren anser att det är användbart att nämna det inom ramen för denna artikel.
Den bästa linjäriseringen av sensorns utsignal erhålls när termistorn slås på enligt kretsen som visas i figur 4.
Det dynamiska området för utsignalen minskar, termistorns känslighet försämras i detta fall inte nämnvärt, förblir konstant över ett ganska stort temperaturområde.
Ett diagram över en effektiv 12V-laddare (solstyrenhet) med lågspänningsskydd för batterier ges.
Enhetsspecifikationer
Låg strömförbrukning vid tomgång
Kretsen har designats för små till medelstora blybatterier och drar lite ström (5 mA) i viloläge. Detta ökar batteriernas livslängd.
Lättåtkomliga komponenter
Enheten använder konventionella komponenter (inte SMD), som lätt kan hittas i butiker. Inget behöver blinka, allt du behöver är en voltmeter och en justerbar strömkälla för att sätta upp kretsen.
Senaste enhetsversionen
Detta är redan den tredje versionen av enheten, så de flesta av de fel och brister som fanns i tidigare versioner av laddaren har åtgärdats i den.
Spänningsreglering
Enheten använder en parallell spänningsregulator så att batterispänningen inte överstiger normen, vanligtvis 13,8 volt.
Styrenheten kopplar ur batteriet om spänningen faller under en viss punkt (konfigurerbar), vanligtvis 10,5 volt
De flesta solcellsladdare använder en Schottky-diod för att skydda mot batteriläckage till solpanelen. En shuntspänningsregulator används när batteriet är fulladdat.
Ett av problemen med detta tillvägagångssätt är förlusterna på dioden och, som ett resultat, dess uppvärmning. Till exempel förser en 100 Watt, 12V solpanel 8A till batteriet, spänningsfallet över Schottky-dioden blir 0,4V, d.v.s. effektförlusten blir cirka 3,2 watt. Detta är för det första förluster, och för det andra kommer dioden att behöva en radiator för att ta bort värme. Problemet är att det inte kommer att fungera att minska spänningsfallet, flera parallellkopplade dioder kommer att minska strömmen, men spänningsfallet förblir detsamma. I kretsen nedan används mosfets istället för konventionella dioder, så strömförsörjningen går bara till aktivt motstånd (resistiva förluster).
Som jämförelse, i en 100 W panel när man använder IRFZ48 (KP741A) mosfets, är strömförlusten endast 0,5 W (vid Q2). Det betyder mindre värme och mer energi för batterierna. En annan viktig punkt är att mosfets har en positiv temperaturkoefficient och kan kopplas parallellt för att minska motståndet i påslaget läge.
Diagrammet ovan använder ett par icke-standardiserade lösningar.
Laddare
Ingen diod används mellan solpanelen och lasten, istället finns det en Q2 mosfet. Dioden i mosfet tillåter ström att flyta från panelen till lasten. Om en betydande spänning uppträder på Q2, slås transistorn Q3 på, kondensatorn C4 laddas, vilket får op-amp U2c och U3b att slå på Q2:s mosfet. Nu beräknas spänningsfallet enligt Ohms lag, d.v.s. I * R, och det är mycket mindre än om det fanns en diod där. Kondensator C4 laddas ur periodiskt genom motståndet R7 och Q2 stänger. Om ström flyter från panelen, gör självinduktions-EMK från induktorn L1 omedelbart att Q3 öppnas. Detta händer väldigt ofta (många gånger per sekund). I fallet när strömmen går till solpanelen stänger Q2 och Q3 öppnas inte, eftersom. diod D2 begränsar självinduktions-EMK för induktorn L1. Diod D2 kan klassificeras för en ström på 1A, men under testet visade det sig att en sådan ström sällan förekommer.
Trimmer VR1 ställer in den maximala spänningen. När spänningen överstiger 13,8V slår operationsförstärkaren U2d på mosfet Q1 och utgången från kortet kortsluts till jord. Dessutom inaktiverar U3b Q2 och så vidare. panelen kopplas bort från lasten. Detta är nödvändigt eftersom Q1, förutom solpanelen, kortsluter lasten och batteriet.
N-kanals mosfetkontroll
Mosfets Q2 och Q4 kräver mer spänning för att driva än vad som används i kretsen. För att göra detta skapar op-amp U2 med en rörledning av dioder och kondensatorer en ökad spänning VH. Denna spänning används för att driva U3, som kommer att förstärkas vid utgången. Ett gäng U2b och D10 säkerställer stabiliteten för utspänningen vid 24 volt. Vid denna spänning kommer det att finnas en spänning på minst 10V genom transistorns gate-source, så värmeavledningen blir liten.
Vanligtvis har N-kanals mosfets mycket lägre motstånd än P-kanaler, vilket är anledningen till att de användes i denna krets.
Underspänningsskydd
Mosfet Q4, en opamp U3a med extern rörledning av motstånd och kondensatorer, är designad för att skydda mot underspänning. Här används Q4 icke-standard. Mosfet-dioden ger ett konstant strömflöde till batteriet. När spänningen är över ett inställt minimum är mosfet öppen, vilket tillåter ett litet spänningsfall medan batteriet laddas, men ännu viktigare, det tillåter ström från batteriet att passera till lasten om solpanelen inte kan ge tillräckligt med uteffekt. Säkringen skyddar mot kortslutning på lastsidan.
Nedan finns ritningar över placeringen av element och kretskort.
Enhetskonfiguration
Vid normal användning av enheten får bygel J1 inte sättas in! LED D11 används för inställning. För att konfigurera enheten, anslut en justerbar strömförsörjning till "belastnings"-terminalerna.
Inställning av underspänningsskydd
Sätt i bygel J1.
I nätaggregatet, ställ in utspänningen till 10,5V.
Vrid trimmermotståndet VR2 moturs tills LED D11 tänds.
Vrid VR2 lätt medurs tills lysdioden släcks.
Ta bort bygel J1.
Inställning av maximal spänning
I nätaggregatet, ställ in utspänningen till 13,8V.
Vrid trimmermotståndet VR1 medurs tills LED D9 slocknar.
Vrid långsamt VR1 moturs tills LED D9 tänds.
Styrenheten är konfigurerad. Glöm inte att ta bort bygel J1!
Om kraften i hela systemet är liten, kan mosfets ersättas med billigare IRFZ34. Och om systemet är kraftfullare, kan mosfets ersättas med kraftfullare IRFZ48.
Lista över radioelement
| Beteckning | En typ | Valör | Kvantitet | Notera | Göra | Mitt anteckningsblock |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Referens IC | LM336-2,5 | 1 | Till anteckningsblock | ||
| U2 | Operationsförstärkare | LM324 | 1 | Till anteckningsblock | ||
| U3 | Operationsförstärkare | LM358 | 1 | Till anteckningsblock | ||
| Q1, Q2, Q4 | MOSFET transistor | IRFZ44 | 3 | KP723A | Till anteckningsblock | |
| Q3 | bipolär transistor | BC327 | 1 | KT685A | Till anteckningsblock | |
| D1 | Schottky diod | 1,5KE16 | 1 | Till anteckningsblock | ||
| D2, D4 | Schottky diod | 1N5819 | 2 | KDSh2105V | Till anteckningsblock | |
| D3, D5-D8, D10 | likriktardiod | 1N4148 | 6 | KD522A | Till anteckningsblock | |
| D9, D11 | Ljusdiod | 2 | Till anteckningsblock | |||
| Cl, C3 | 1000uF 25V | 2 | Till anteckningsblock | |||
| C2, C4-C7 | Kondensator | 100 nF | 5 | Till anteckningsblock | ||
| C9 | Elektrolytkondensator | 100uF 35V | 1 | Till anteckningsblock | ||
| C8, C10, C12 | Elektrolytkondensator | 10uF 25V | 3 | Till anteckningsblock | ||
| C11 | Kondensator | 1 nF | 1 | Till anteckningsblock | ||
| R1, R9, R11, R16, R19 | Motstånd | 10 kOhm | 5 | Till anteckningsblock | ||
| R2, R10 | Motstånd | 56 kOhm | 2 | Till anteckningsblock | ||
| R3 | Motstånd | 1 kOhm | 1 | Till anteckningsblock | ||
| R4, R12 | Motstånd | 2,2 MΩ | 2 | Till anteckningsblock | ||
| R5, R8, R13-R15, R18 | Motstånd | 100 kOhm | 6 | Till anteckningsblock | ||
| R6 | Motstånd | 4,7 kOhm | 1 | Till anteckningsblock | ||
| R7 | Motstånd |
På 2000-talet är det inte längre en hemlighet för någon att solens energi kan omvandlas till elektrisk ström. En sådan omvandling uppnås med hjälp av specialutrustning -. Men inte alla vet hur och i vilka branscher solpaneler kan användas.
Först bör det sägas att denna utrustning kan användas både i autonoma system och i nätverksanslutna. Det vill säga, det är vanligt inom många områden, inklusive:
- jordbruksindustri;
- telekommunikation;
- navigationssystem;
- belysning av vägmärken på natten;
- gatubelysningssystem etc.
Men användningen av solcellsanläggningar kan visa låg effektivitet om en laddregulator inte är inblandad för att tillhandahålla processkontroll. Denna enhet kan fungera som en separat enhet eller monterad i växelriktare eller avbrottsfri strömförsörjning. Det finns flera typer av solcellsladdningsregulatorer - PWM och MPRT.
MPPT-kontroller
Sådana kontroller är utrustade med en viktig funktionell funktion - sökandet efter en punkt med maximal effekt. Den elektriska energin som genereras av batterierna bör användas så mycket som möjligt i lasten - en av huvudprinciperna för denna typ av styrenhet.
För att ha en klar förståelse för hur MPPT-styrenheter fungerar måste du först förstå vad en maximal effektpunkt är. Vid denna tidpunkt bestäms spänningsvärdet, såväl som strömstyrkan, av flera aspekter, de viktigaste är ljusets ljusstyrka, uppvärmningen av batteriet och strålarnas infallsvinkel. Eftersom dessa värden inte är konstanta kommer punkten för maximal effekt också att ändra sin egen position. Och för att utrustningen ska fungera mest effektivt, och producera så mycket el som möjligt från solen, behövs ett batteri som anpassar sig till regelbundet växlande parametrar. Men inte ens han kan exakt "fånga" punkten för maximal effekt - och här kommer MPRT-laddningsregulatorer till undsättning.
Enligt forskningsresultat kan denna teknik uppnå en ökning av effektiviteten hos solpaneler med så mycket som 25 procent.
PWM-kontroller
Tekniken som används i PWM-styrenheter gör det möjligt att uppnå en konstant spänning av batteriladdningen på grund av bytet av solbatteriet. Funktionsschemat för dessa enheter är som följer: i det ögonblick som den deklarerade spänningen på batteriet nås, utför styrenheten funktionen att minska laddningsströmmen och förhindra överhettning av batteriet. Sådana kontroller tar också hänsyn till batteriernas "ålder", minskar graden av gasproduktion (med undantag för AGM- och GEL-teknologier, som inte avger gas alls), ökar förmågan att acceptera en laddning och säkerställer anpassningen av kvaliteten på deras individuella celler.
Energin som tas emot av solpanelen används mest effektivt om en PWM-kontroller installeras - 30 procent mer energi för batterier, sänker kostnaden för systemet, använder el med maximal nytta.
Välj en styrenhet - MPPT eller PWM
MPPT-enheter låter dig uppnå större effektivitet än PWM, men deras nackdelar inkluderar priset - nästan dubbelt så mycket. Baserat på detta, för små kapaciteter, när 1-2 solmoduler används, är det bättre att köpa en PWM-kontroller - i en så liten "skala" av installationer kommer MPRT att visa nästan samma effektivitet som PWM, bara något mer. Om du redan har en liten kapacitet av solcellsmoduler, men i framtiden vill du öka den genom att lägga till nya delar av utrustning, så rekommenderas det att köpa en MPPT-kontroller.
Som du redan kunde förstå av ovanstående material måste solpaneler för högeffektiv drift vara utrustade med laddningsregulatorer. När allt kommer omkring är regulatorn en av de viktigaste komponenterna i hela systemet, som utför betydande funktioner - temperaturkontroll, laddningsläge och mycket mer.
Tyvärr är inte alla säljare av denna utrustning, både i landbaserade butiker och på Internet, väl insatta i de enheter som säljs. Av denna anledning, innan du köper, är det bättre att samla in fullständig information om dem för att göra rätt val. Det är också tillrådligt att köpa från pålitliga butiker som åtnjuter kundernas förtroende och ett gott rykte.
Moderna laddningsregulatorer är utrustade med ett stort antal olika skydd. Mer specifikt är det skydd mot överladdning, överhettning, förhindrande av kortslutning och så vidare. På grund av detta uppnås pålitlig, högkvalitativ och stabil drift av enheten. Och innan du väljer en eller annan styrenhet, se till att ta reda på vilka specifika skyddskretsar enheten har, om den är tillräckligt skyddad.
Idag är det inget problem att köpa en laddkontroller - många butiker erbjuder sådan utrustning till sina kunder. Men ibland händer det att konsumenten upptäcker att kontrollern inte är riktigt lämplig för solbatteriet, det finns någon form av "inkompatibilitet", i ett par av deras arbete lämnar mycket övrigt att önska. Var därför försiktig när du väljer dessa enheter och lita endast på pålitliga säljare som anses vara professionella inom sitt område - i det här fallet kommer köpet inte att göra dig besviken och kommer att tjäna "troget" under lång tid.
