Krmilnik polnjenja sončne baterije: diagram, načelo delovanja, načini povezave

Komentarji:

Če ste razmišljali o alternativnem načinu pridobivanja energije in ste se odločili za namestitev sončnih kolektorjev, potem verjetno želite prihraniti denar. Ena od možnosti varčevanja je naredite svoj krmilnik polnjenja. Pri nameščanju solarnih generatorjev - panelov je potrebna veliko dodatne opreme: krmilniki polnjenja, baterije, za prenos toka na tehnične standarde.

Razmislite o proizvodnji krmilnik polnjenja sončne baterije naredi sam.

To je naprava, ki nadzoruje stopnjo napolnjenosti svinčenih baterij in preprečuje njihovo popolno izpraznitev in ponovno polnjenje.Če se baterija v zasilnem načinu praznjenja, bo naprava zmanjšala obremenitev in preprečila popolno praznjenje.

Omeniti velja, da samoizdelanega krmilnika po kakovosti in funkcionalnosti ni mogoče primerjati z industrijskim, vendar bo povsem zadostoval za delovanje električnega omrežja. V prodaji naletite na izdelke, izdelane v kleti, ki imajo zelo nizko stopnjo zanesljivosti. Če nimate dovolj denarja za drago enoto, je bolje, da jo sestavite sami.

DIY krmilnik polnjenja sončne baterije

Tudi domači izdelek mora izpolnjevati naslednje pogoje:

• 1.2P
• Največja dovoljena vhodna napetost mora biti enaka skupni napetosti vseh baterij brez obremenitve.

Na spodnji sliki boste videli diagram takšne električne opreme. Če ga želite sestaviti, boste potrebovali malo znanja o elektroniki in malo potrpljenja. Zasnova je bila nekoliko spremenjena in zdaj je namesto diode vgrajen tranzistor z učinkom polja, ki ga uravnava primerjalnik.
Tak krmilnik polnjenja bo zadostoval za uporabo v omrežjih z nizko porabo energije. Razlikuje se po preprostosti izdelave in nizkih stroških materialov.

Solarni krmilnik polnjenja Deluje po preprostem principu: ko napetost na shranjevalni napravi doseže določeno vrednost, se ta preneha polniti, nadaljuje pa se le padec. Če indikatorska napetost pade pod nastavljeni prag, se tok akumulatorja nadaljuje. Uporaba baterij krmilnik onemogoči, ko je njihova napolnjenost manjša od 11 V. Zahvaljujoč delovanju takšnega regulatorja se baterija ob odsotnosti sonca ne bo spontano izpraznila.

Glavne značilnosti vezja krmilnika polnjenja:

• Napetost polnjenja V=13,8 V (nastavljivo), merjeno, ko obstaja polnilni tok;
• Odvajanje obremenitve se pojavi, ko je Vbat manjši od 11 V (nastavljivo);
• Vklop obremenitve ko je Vbat=12,5V;
• Temperaturna kompenzacija načina polnjenja;
• Varčen primerjalnik TLC339 je mogoče zamenjati z bolj običajnim TL393 ali TL339;
• Padec napetosti na tipkah je manjši od 20mV pri polnjenju s tokom 0,5A.

Napredni krmilnik solarnega polnjenja

Če ste prepričani v svoje znanje o elektronski opremi, lahko poskusite sestaviti bolj zapleteno vezje krmilnika polnjenja. Je bolj zanesljiv in lahko deluje tako na sončnih panelih kot na vetrnem generatorju, ki vam bo pomagal osvetliti zvečer.

Zgoraj je izboljšano vezje krmilnika polnjenja naredi sam. Za spreminjanje mejnih vrednosti se uporabljajo trim upori, s katerimi boste prilagajali parametre delovanja. Tok, ki prihaja iz vira, preklopi rele. Sam rele je krmiljen s tranzistorskim ključem z učinkom polja.

vse vezja krmilnika polnjenja preizkušeni v praksi in so se izkazali v več letih.

Za poletne koče in druge objekte, kjer ni potrebna velika poraba sredstev, ni smiselno porabiti denarja za drage elemente. Če imate potrebno znanje, lahko spremenite predlagane zasnove ali dodate potrebno funkcionalnost.

Tako lahko pri uporabi alternativnih energetskih naprav naredite krmilnik polnjenja z lastnimi rokami. Ne obupajte, če je prva palačinka izpadla grudasta. Navsezadnje nihče ni imun pred napakami. Malo potrpljenja, prizadevnosti in eksperimentiranja bo zadevo pripeljalo do konca. Toda delujoč napajalnik bo odličen razlog za ponos.

Krmilnik polnjenja je zelo pomemben del sistema, v katerem električni tok ustvarjajo sončne celice. Naprava nadzoruje polnjenje in praznjenje baterij. Zahvaljujoč njemu se baterij ne da napolniti in izprazniti toliko, da bo nemogoče obnoviti njihovo delovno stanje.

Takšne krmilnike je mogoče izdelati ročno.

Načelo delovanja

Če iz solarne baterije ni toka, je krmilnik v načinu mirovanja. Ne porabi nobenih vatov iz baterije. Ko sončna svetloba zadene ploščo, začne električni tok teči do krmilnika. Vklopiti se mora. Vendar se indikatorska LED skupaj z dvema šibkima tranzistorjema vklopi šele, ko napetost doseže 10 V.

Ko doseže to napetost, bo tok prešel skozi Schottkyjevo diodo do baterije. Če se napetost dvigne na 14 V, bo začel delovati ojačevalnik U1, ki bo vklopil MOSFET tranzistor. Posledično bo LED ugasnil in dva nemočna tranzistorja se bosta zaprla. Baterija se ne bo polnila. V tem času se bo C2 izpraznil. V povprečju traja 3 sekunde. Ko se kondenzator C2 izprazni, bo histereza U1 premagana, MOSFET se zapre in baterija se bo začela polniti. Polnjenje se bo nadaljevalo, dokler napetost ne naraste na preklopno raven.

Samoizdelava

Če ima oseba določeno znanje na področju elektronike in elektrotehnike, lahko poskusite z lastnimi rokami sestaviti krmilno vezje za sončne celice in vetrni generator.Takšna enota bo po funkcionalnosti in učinkovitosti precej slabša od industrijskih serijskih vzorcev, v omrežjih z nizko porabo pa je morda povsem dovolj.

Krmilni modul za ročno delo mora izpolnjevati osnovne pogoje:

• 1.2P ≤ I × U. Ta enačba uporablja zapis skupne moči vseh virov (P), izhodnega toka krmilnika (I), napetosti v sistemu s popolnoma izpraznjeno baterijo (U),
• Največja vhodna napetost krmilnika mora ustrezati skupni napetosti baterij brez obremenitve.

Najenostavnejša shema takšnega modula bo videti tako:

Naprava, sestavljena ročno, deluje z naslednjimi lastnostmi:

• Napetost polnjenja - 13,8 V (lahko se razlikuje glede na trenutno vrednost),
• Izklopna napetost - 11 V (nastavljivo),
• Vklopna napetost - 12,5 V,
• Padec napetosti na tipkah je 20 mV pri trenutni vrednosti 0,5 A.

Krmilniki polnjenja tipa PWM ali MPPT so eden od sestavnih delov katerega koli solarnega ali hibridnega sistema, ki temelji na sončnih in vetrnih generatorjih. Zagotavljajo normalen način polnjenja baterije, povečujejo učinkovitost in preprečujejo prezgodnjo obrabo ter jih je mogoče v celoti sestaviti ročno.

Shema povezave modula

Kliknite za povečavo diagrama

Po odstranitvi zadnje stene lahko dostopate do vezja naprave.

Za baterijo je bila izbrana 12 V baterija z zmogljivostjo 1,2 A / h, ker jo je imel avtor. Pravzaprav bo ob jasnem sončnem dnevu plošča lahko napolnila 2-3 takšne baterije. V akumulatorski tokokrog je vključena varovalka za zmanjšanje nevarnosti kratkega stika.Da bi preprečili praznjenje baterije skozi solarno ploščo pri šibki svetlobi, je s ploščo zaporedno priključena Schottkyjeva dioda tipa IN5817. Ko je baterija popolnoma napolnjena, je tok, ki ga črpa sončna plošča, približno 50 mA pri 19 V.

Kot testno obremenitev je bila uporabljena samoizdelana LED fitolampa na 4 zaporedno povezanih fito-LED z močjo 1 W, upor tipa MLT-2 z uporom 30 Ohm je bil zaporedno povezan z LED diodami. Pri napetosti 12,6 V bo tok, ki ga porabi žarnica, približno 60 mA. Tako vam baterija 1,2 Ah omogoča napajanje te svetilke približno 20 ur.

Na splošno se je sestavljena avtonomna struktura izkazala za precej učinkovito s tehničnega vidika. Toda z ekonomskega vidika je glede na stroške solarne baterije, baterije in krmilne enote slika mračna. Sončna baterija stane 2700 rubljev, baterija 12 V 1,2 Ah stane približno 500 rubljev, krmilna enota stane 400 rubljev. Avtor je poskušal uporabiti tudi dve zaporedno povezani bateriji 6 V 12 A / h (stali bodo približno 3000 r), avtor takšno baterijo napolni v 3-4 sončnih dneh, medtem ko polnilni tok doseže 270 mA.

Skupni stroški rabljene opreme v minimalni konfiguraciji znašajo 3600 rubljev. Kot lahko vidite, ta fitolampa porabi približno 0,8 vata. Pri hitrosti 3,5 r/kWh mora svetilka delovati iz omrežja pri 50-odstotni učinkovitosti napajanja, približno 640.000 ur ali 73 let, samo da upraviči stroške opreme. Hkrati pa bo za takšno obdobje nedvomno treba večkrat popolnoma zamenjati opremo, degradacije baterije in fotocelic ni nihče odpovedal.

Diagram naprave

Te plošče se zelo segrejejo, zato jih bomo malo spajkali čez PCB. Za to bomo uporabili togo bakreno žico za izdelavo nog za PCB. Imeli bomo 4 kose bakrene žice, da bomo naredili 4 noge za vezje. Za to lahko uporabite tudi glave zatičev namesto bakrene žice.

Sončna celica je priključena na priključka IN+ in IN- na polnilni plošči TP4056. Za zaščito pred povratno napetostjo je v pozitivni konec vstavljena dioda. Plošči BAT+ in BAT- se nato povežeta s koncem +ve in -ve baterije. To je vse, kar potrebujemo, da napolnimo baterijo.

Zdaj, da napajamo ploščo Arduino, moramo povečati izhodno napetost na 5V. Zato temu vezju dodamo 5V napetostni ojačevalnik. Priključite -ve baterije na IN- ojačevalnika in ve+ na IN+ tako, da med njimi dodate stikalo. Ojačevalno ploščo smo priključili neposredno na polnilnik, vendar priporočamo, da tam namestite SPDT stikalo. Zato, ko naprava polni baterijo, se ta napolni in ne uporablja.

Sončne celice so priključene na vhod polnilnika litijeve baterije (TP4056), katerega izhod je povezan z litijevo baterijo 18560. Na baterijo je priključen tudi 5V napetostni ojačevalnik, ki se uporablja za pretvorbo iz 3,7VDC v 5VDC.

Napetost polnjenja je običajno okoli 4,2 V. Vhod ojačevalnika napetosti se giblje od 0,9 V do 5,0 V. Tako bo na svojem vhodu videl okoli 3,7 V, ko se baterija prazni, in 4,2 V, ko se polni.Izhod ojačevalnika za preostali del vezja ga bo ohranil na 5V.

Ta projekt bo zelo koristen za napajanje oddaljenega zapisovalnika podatkov. Kot veste, je napajanje za daljinski snemalnik vedno težava in v večini primerov ni na voljo nobene vtičnice.

Podobna situacija vas prisili, da za napajanje svojega vezja uporabite nekaj baterij. Toda sčasoma bo baterija umrla. Naš poceni projekt solarni polnilnik bi bila odlična rešitev za to situacijo.

Potreba

Pri največjem polnjenju baterije bo krmilnik uravnaval dovod toka do njega in ga zmanjšal na zahtevano količino, da bi nadomestil samopraznjenje naprave. Če je baterija popolnoma izpraznjena, bo krmilnik izklopil vse dohodne obremenitve na napravi.

Potrebo po tej napravi je mogoče zmanjšati na naslednje točke:

1. Polnjenje baterije je večstopenjsko;
2. Prilagoditev vklopa / izklopa baterije pri polnjenju / praznjenju naprave;
3. Priključitev baterije pri največji napolnjenosti;
4. Priključitev polnjenja iz fotocelic v samodejnem načinu.

Krmilnik polnjenja baterije za solarne naprave je pomemben, ker izvajanje vseh njegovih funkcij v dobrem stanju močno podaljša življenjsko dobo vgrajene baterije.

Diagrami ožičenja

Obstajajo 3 možne sheme za medsebojno povezovanje solarnih panelov, to so: serijska, vzporedna in serijsko-vzporedna povezava. Zdaj več o njih.

serijska povezava

V tem vezju je negativni terminal prve plošče povezan s pozitivnim terminalom drugega, negativni terminal drugega s tretjim terminalom itd.Kaj daje takšno povezavo - napetost vseh plošč bo dodana. Z drugimi besedami, če želite na primer takoj dobiti 220 V, vam bo to vezje pomagalo pri tem. vendar se redko uporablja.

Vzemimo primer. Imamo 4 plošče z nazivno močjo 12V vsaka, Voc: 22,48V (to je napetost odprtega tokokroga), na izhodu dobimo 48V. Napetost odprtega tokokroga \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. medtem ko največja trenutna moč Imp ostane nespremenjena.

V tej shemi ni priporočljivo uporabljati plošč z različnimi vrednostmi Imp, saj bo učinkovitost sistema nizka.

Vzporedna povezava

Ta shema omogoča povečanje toka brez dviga napetosti plošč. Vzemimo primer. Imamo 4 plošče z nazivno močjo 12V vsaka, napetost odprtega tokokroga 22,48V, tok na točki največje moči 5,42A. Na izhodu vezja nazivna napetost in napetost odprtega tokokroga ostaneta nespremenjeni, vendar bo največja moč 5,42 A * 4 = 21,68 A.

Serijsko-vzporedna povezava

• Nazivna napetost solarnega panela: 12 V. • Napetost odprtega tokokroga Voc: 22,48 V. • Tok na točki maksimalne moči Imp: 5,42 A.

S povezovanjem 2 solarnih panelov zaporedno in 2 vzporedno na izhodu dobimo napetost 24V, napetost odprtega tokokroga 44,96V, tok pa bo 5,42A * 2 = 10,84A.

To omogoča, da dobite uravnotežen sistem in prihranite pri opremi, kot je krmilnik polnjenja baterije, saj emu na vrhuncu ne bo treba vzdržati velike napetosti. Vezje omogoča tudi uporabo plošč različnih moči, na primer od 2 do 12 V, za pretvorbo v 24 V. Najbolj priročna omrežna možnost za dom.

Najboljši stacionarni sončni paneli

Za stacionarne naprave so značilne velike dimenzije in povečana moč. V velikem številu so nameščeni na strehah stavb in drugih prostih območjih. Zasnovan za celoletno uporabo.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
uredniška ocena

98%
kupci priporočajo ta izdelek

Model je izdelan s tehnologijo PERC, zahvaljujoč kateri je stabilen v neugodnih vremenskih razmerah. Okvir iz eloksiranega aluminija se ne boji ostrih udarcev in deformacij. Visoko trdno kaljeno steklo z nizko UV absorpcijo zagotavlja varnost plošče.

Nazivna moč je 370 W, napetost 24 V. Baterija lahko deluje pri zunanji temperaturi od -40 do +85 °С. Diodni sklop ga ščiti pred preobremenitvami in povratnimi tokovi, zmanjša izgube učinkovitosti z delnim senčenjem površine.

prednosti:

• trpežen okvir, odporen proti koroziji;
• debelo zaščitno steklo;
• stabilno delovanje v vseh pogojih;
• dolga življenjska doba.

pomanjkljivosti:

velika teža.

Sunways FSM-370M se priporoča za trajno napajanje velikih objektov. Odlična izbira za postavitev na streho stanovanjske ali poslovne stavbe.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
uredniška ocena

96%
kupci priporočajo ta izdelek

Značilnost Delta BST je heterogena struktura monokristalnih modulov. To je izboljšalo sposobnost plošče, da absorbira razpršeno sončno sevanje in zagotavlja njeno učinkovito delovanje tudi v oblačnih razmerah.

Največja moč baterije je 200 vatov z dimenzijami 1580 x 808 x 35 mm. Trda konstrukcija vzdrži težke pogoje, ojačan okvir z drenažnimi luknjami pa zagotavlja stabilno delovanje plošče v slabem vremenu.Zaščitni sloj je izdelan iz kaljenega antirefleksnega stekla debeline 3,2 mm.

prednosti:

• stabilno delovanje v težkih vremenskih razmerah;
• ojačana konstrukcija;
• toplotna odpornost;
• nerjavni okvir.

pomanjkljivosti:

kompleksna namestitev.

Delta BST je zasnovan tako, da zagotavlja konstantno moč skozi vse leto in bo zagotavljal zanesljivo napajanje še več let.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
uredniška ocena

90%
kupci priporočajo ta izdelek

Solarni panel Feron se ne boji težkih pogojev in deluje stabilno pri temperaturi -40..+85 °C. Kovinsko ohišje je odporno na poškodbe in ne korodira. Moč baterije je 60 W, dimenzije v pripravljeni obliki so 35x1680x664 milimetrov.

Po potrebi lahko transportno konstrukcijo enostavno zložite. Za udobno in varno prenašanje je na voljo poseben kovček iz trpežne sintetike. V kompletu sta tudi dva nosilca, kabel s sponkami in krmilnik, ki omogoča takojšen zagon plošče.

prednosti:

• toplotna odpornost;
• stabilno delovanje v vseh vremenskih razmerah;
• trpežna torbica;
• hitra namestitev;
• priročna zložljiva oblika.

pomanjkljivosti:

visoka cena.

Feron se lahko uporablja v vsakem vremenu. Dobra izbira za namestitev v zasebni hiši, vendar boste potrebovali več teh plošč, da boste dobili dovolj energije.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
uredniška ocena

85%
kupci priporočajo ta izdelek

Model je izdelan iz polikristalnih silikonskih rezin. Fotocelice so prekrite z debelo plastjo kaljenega stekla, kar odpravlja nevarnost mehanskih poškodb in zunanjih dejavnikov.Njihova življenjska doba je približno 25 let.

Moč baterije je 120 W, dimenzije v pripravljenem stanju so 128x4x67 centimetrov. Komplet vsebuje praktično torbo iz materiala, odpornega proti obrabi, ki poenostavlja shranjevanje in transport plošče. Za enostavno namestitev na ravno površino so na voljo posebne noge.

prednosti:

• zaščitna prevleka;
• hitra namestitev;
• kompaktna velikost in enostavna za prenašanje;
• dolga življenjska doba;
• priložena trpežna torba.

pomanjkljivosti:

okvir je šibek.

Woodland Sun House je sposoben polniti 12-voltne baterije. Odlična rešitev za namestitev v podeželski hiši, lovski bazi in na drugih mestih, oddaljenih od civilizacije.

Možnosti sončne povezave

Sončne celice so sestavljene iz več posameznih panelov. Za povečanje izhodnih parametrov sistema v obliki moči, napetosti in toka so elementi povezani med seboj z uporabo zakonov fizike.

Povezava več plošč med seboj se lahko izvede z eno od treh shem pritrditve solarnih panelov:

• vzporedno;
• dosledno;
• mešano.

Vzporedno vezje vključuje medsebojno povezovanje sponk z istim imenom, v katerem imajo elementi dve skupni vozlišči konvergence prevodnikov in njihovo razvejanje.

Z vzporednim vezjem so plusi povezani s plusi, minusi pa z minusi, zaradi česar se izhodni tok poveča, izhodna napetost pa ostane znotraj 12 voltov.

Vrednost največjega možnega izhodnega toka v vzporednem vezju je neposredno sorazmerna s številom povezanih elementov. Načela za izračun količine so podana v članku, ki ga priporočamo.

Serijsko vezje vključuje povezavo nasprotnih polov: "plus" prve plošče na "minus" druge.Preostali neuporabljeni "plus" druge plošče in "minus" prve baterije sta povezana s krmilnikom, ki se nahaja naprej vzdolž vezja.

Ta vrsta povezave ustvarja pogoje za pretok električnega toka, pri katerem obstaja samo en način prenosa energijskega nosilca od vira do porabnika.

S serijsko povezavo se izhodna napetost poveča in doseže 24 voltov, kar je dovolj za napajanje prenosne opreme, LED svetilk in nekaterih električnih sprejemnikov

Serijsko vzporedno ali mešano vezje se najpogosteje uporablja, ko je treba povezati več skupin baterij. Z uporabo tega vezja se lahko na izhodu povečata tako napetost kot tok.

S serijsko vzporedno povezovalno shemo izhodna napetost doseže oznako, katere značilnosti so najbolj primerne za reševanje večine gospodinjskih opravil

Ta možnost je koristna tudi v smislu, da v primeru okvare enega od strukturnih elementov sistema, druge povezovalne verige še naprej delujejo. To znatno poveča zanesljivost celotnega sistema.

Načelo sestavljanja kombiniranega vezja temelji na dejstvu, da so naprave znotraj vsake skupine povezane vzporedno. In povezava vseh skupin v enem vezju se izvaja zaporedno.

Z združevanjem različnih vrst povezav ne bo težko sestaviti baterije s potrebnimi parametri. Glavna stvar je, da mora biti število priključenih celic takšno, da delovna napetost, ki se dovaja baterijam, ob upoštevanju njenega padca v polnilnem vezju presega napetost samih baterij, hkrati pa obremenitveni tok baterije čas zagotavlja potrebno količino polnilnega toka.

Potreba

Pri največjem polnjenju baterije bo krmilnik uravnaval dovod toka do njega in ga zmanjšal na zahtevano količino, da bi nadomestil samopraznjenje naprave. Če je baterija popolnoma izpraznjena, bo krmilnik izklopil vse dohodne obremenitve na napravi.

Potrebo po tej napravi je mogoče zmanjšati na naslednje točke:

1. Polnjenje baterije je večstopenjsko;
2. Prilagoditev vklopa / izklopa baterije pri polnjenju / praznjenju naprave;
3. Priključitev baterije pri največji napolnjenosti;
4. Priključitev polnjenja iz fotocelic v samodejnem načinu.

Krmilnik polnjenja baterije za solarne naprave je pomemben, ker izvajanje vseh njegovih funkcij v dobrem stanju močno podaljša življenjsko dobo vgrajene baterije.