Контроллеры заряда аккумуляторных батарей

Контроллер заряда аккумуляторов — это устройство, которое отключает заряд аккумуляторов, когда они полностью зарядились или, выключает нагрузку, питаемую аккумуляторами, когда аккумулятор разряжается до критического значения. Эти действия сохраняют работоспособность аккумулятора.

Особенности солнечных модулей. Солнечный модуль - источник энергии (электрической). Характеристиками являются ток I и напряжение U. Эти характеристики существенно зависят от освещенности солнечного модуля светом. То есть утром, днем, вечером, при плохом освещении в тучах значения U и I сильно отличаются. Заряжать таким скачущим током батарею нельзя. Поэтому требуется устройство, которое бы стабилизировало ток и напряжение для аккумулятора. Такое устройство и есть контроллер.

ШИМ PWM контроллер

Данный контроллер, который управляет сопротивлением создаваемым транзистором VT путем подачи на него импульсного сигнала определенной скважности. При постоянно открытом транзисторе его сопротивление почти нулевое. Открывая и закрывая транзистор на определенное время можно добиться нужного сопротивления. И как следствия падения напряжения на этом транзисторе.

Транзистор

Например солнечный модуль мощностью 200 Вт создает напряжение 20 В и ток 10 А. Необходимо зарядить от этой батареи аккумулятор 100 А ч и номиналом 12 В. Напряжение зарядки 13,5В. PWM контроллер путем подачи на транзистор VT импульсов создаст на этом транзисторе падение напряжения 6,5В и снизит напряжение батареи с 20В до нужных 13,5. А после достижения напряжения на аккумуляторе 13,5В отключит батарею. Зарядный ток 0,1*100А ч =10 А равен току батареи.

Это означает что часть вырабатываемой энергии солнечной батареи будет тратиться вхолостую.

MPPT контроллер

MPPT контроллер заряда — это интеллектуальное электронное устройство, которое смотрит на выходную мощность солнечной батареи, которая подает энергию в контроллер заряда, и смотрит на аккумулятор, который нуждается в зарядке, и сопоставляет напряжение и ток, чтобы использовать максимальную мощность батарей.

Абревиатура MPPT означает «Maximum Power Point Tracking» - отслеживание положения точки макс. мощности. Контроллер MPPT в реальном времени определяет напряжение и ток батареи и постоянно отслеживает макс. мощность вырабатываемых солнечной панелями (P = U * I), поэтому система всегда заряжает аккумуляторную батарею с макс. мощностью.

Контроллер заряда MPPT отслеживает генерируемую мощность солнечной панели в режиме реального времени и выбирает самое высокое значение напряжения и тока, следовательно, заряжает аккумулятор с максимальной выходной мощностью. Это мозг фотоэлектрической системы, используемый для координации работы солнечных батарей.

Координация работы солнечной батареи

Поскольку на солнечное излучение панелей влияют солнечный свет и такие факторы, как пыль, загрязнение, дождь, снег, тень и т. д., Выходная мощность изменяется соответствующим образом. При сильном солнечном свете и контроллере.

Управление MPPT обычно выполняется схемой преобразователя постоянного тока. Солнечные батареи подключены к нагрузке через цепь постоянного тока, и устройство отслеживания макс. мощности, которое непрерывно сканирует изменение вольтамперных характеристик вырабатываемого панелями тока. И регулирует скважность импульсного сигнала транзистора S ШИМ преобразователя DC / DC.

Максимальная мощность выдается системой тогда, когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению солнечных батарей, которое в свою очередь зависит от внешних условий – освещенности, температуры и т.п. Понятно, что все это характерно для линейных цепей, и в течение очень короткого времени данную систему можно рассматривать как линейную. Таким образом ШИМ сигнал на транзисторе S подбирается таким образом, что сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению солнечных батарей что позволяет реализовать максимальную выходную мощность.

Например. Солнечная батарея 200 Вт. Ее точка максимальной мощности 20В и 10А. Батарея емкостью 100 Ач заряжается напряжением 13,5В. С устройством MPPT практически вся мощность солнечной батареи отдается аккумулятору. Т.е. ток заряда I=P/U = 200Вт/13,5В = 14,8 А. Но номинал батареи 100 А ч т.е. ток заряда не должен превышать 10А. Выход можем взять батарею большей емкости.

Дата публикации: 01.02.2021