Solarenergie beschränkt sich bislang (auf Haushaltsebene) auf die Schaffung von Photovoltaikmodulen mit relativ geringem Stromverbrauch. Unabhängig von der Auslegung des Photovoltaik-Wandlers, der das Licht der Sonne in Strom umwandelt, ist dieses Gerät mit einem Modul ausgestattet, das als Solarladeregler bezeichnet wird.
In der Tat umfasst ein Installationsschema für die Photosynthese von Solarbatterien eine Speicherbatterie - ein Speichergerät für Energie, die von einem Solarpanel empfangen wird. Es ist diese sekundäre Energiequelle, die hauptsächlich von der Steuerung versorgt wird.
In dem Artikel, den wir präsentieren, werden wir das Gerät und die Funktionsprinzipien dieses Geräts verstehen und auch überlegen, wie es angeschlossen werden kann.
Solarregler
Das elektronische Modul, das als Steuerung für die Solarbatterie bezeichnet wird, erfüllt eine Reihe von Steuerfunktionen beim Laden / Entladen der Solarbatterie.
Wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche eines Solarmoduls fällt, das beispielsweise auf dem Dach eines Hauses installiert ist, wird dieses Licht von den Fotozellen des Geräts in elektrischen Strom umgewandelt.
Bildergalerie
Foto von
Die Steuerung ist ein obligatorischer Bestandteil einer Solarstation, die aus der Energie des Sonnenlichts elektrischen Strom erzeugt
Eigentümer privater Minikraftwerke und diejenigen, die eine Solarstromanlage erwerben möchten, werden nun mit zwei Arten von Steuerungen konfrontiert: PWM (oder PWM) und MPPT
PWM-Controller bieten eine mehrstufige Batterieladung. Mit ihrer Hilfe werden Befüllung, Ausrichtung, Absorption und Ladungsunterstützung durchgeführt.
Preiswerte Modelle von Steuerungen für Solaranlagen im Haushalt sind mit LED-Anzeigen ausgestattet, mit denen Sie die Leistung und den technischen Zustand der Batterie überwachen können
MPPT (Maximum Power Point Tracking) - Controller mit höherem Niveau und höherem Preis. Sie ermöglichen die Verfolgung des maximalen Leistungspunkts
Für kleine Solarkraftwerke mit einem oder zwei Panels sind die Fähigkeiten von PWM-Reglern (PWM) ausreichend
Beide Arten von Steuerungen sowie an den Stromkreis angeschlossene Batterien müssen in Innenräumen installiert werden, da sie über temperaturempfindliche Sensoren verfügen
Wenn Sie eine integrierte Solarstation kaufen, müssen Sie keinen Controller kaufen. In seinem isolierten Gehäuse befindet sich eine ganze Reihe von Geräten, die zur Verarbeitung und Speicherung von Elektrizität erforderlich sind
Steuerungen für Sonnenkollektoren
Wide Pulse Modulation Controller
Mehrstufiges Ladegerät
Budgetmodell mit LED-Anzeigen
Die Steuerung für die MRPT-Solarstation
Kleine Heliostation zum Geben
Anschließen von Sonnenkollektoren an das Gerät
Ein Komplex aus Sonnenkollektoren und Geräten
Die empfangene Energie könnte tatsächlich direkt der Speicherbatterie zugeführt werden. Das Laden / Entladen einer Batterie hat jedoch ihre eigenen Feinheiten (bestimmte Niveaus von Strömen und Spannungen). Wenn Sie diese Feinheiten vernachlässigen, fällt der Akku für kurze Zeit einfach aus.
Um solche traurigen Folgen nicht zu haben, wird ein Modul als Laderegler für die Solarbatterie bezeichnet.
Neben der Überwachung des Batteriestands überwacht das Modul auch den Energieverbrauch. Je nach Entladungsgrad regelt und regelt der Stromkreis des Batterieladegeräts aus der Solarbatterie den für die Erst- und Nachladung erforderlichen Strompegel.
Abhängig von der Kapazität des Batterieladegeräts des Solarkraftwerks können die Konstruktionen dieser Geräte sehr unterschiedlich konfiguriert sein
Im Allgemeinen bietet das Modul in einfachen Worten eine unbeschwerte "Lebensdauer" der Batterie, die sich regelmäßig ansammelt und Verbrauchergeräte mit Energie versorgt.
Praktische Typen
Auf industrieller Ebene wurden zwei Arten von elektronischen Geräten eingeführt, die hergestellt werden und deren Ausführung für die Installation im Stromkreis der Solaranlage geeignet ist:
- Geräte der PWM-Serie.
- Geräte der MPPT-Serie.
Der erste Reglertyp für eine Solarbatterie kann als "alter Mann" bezeichnet werden. Solche Systeme wurden zu Beginn der Entwicklung der Solar- und Windenergie entwickelt und in Betrieb genommen.
Das Funktionsprinzip der PWM-Steuerschaltung basiert auf Impulsbreitenmodulationsalgorithmen. Die Funktionalität solcher Geräte ist den Geräten der fortgeschritteneren MPPT-Serie etwas unterlegen, aber im Allgemeinen arbeiten sie auch recht effizient.
Eines der beliebtesten Modelle im Solarladesystem für den Batterieladecontroller der Solarstation, obwohl die Geräteschaltung mit der PWM-Technologie hergestellt wird, die als veraltet gilt
Designs, die die Maximum Power Point Tracking-Technologie (Tracking der maximalen Leistungsgrenze) verwenden und sich durch einen modernen Ansatz für Schaltungslösungen auszeichnen, bieten eine größere Funktionalität.
Wenn Sie jedoch beide Arten von Controllern vergleichen und darüber hinaus eine Tendenz zur häuslichen Sphäre aufweisen, schauen MPPT-Geräte nicht in das Regenbogenlicht, in dem sie traditionell beworben werden.
MPPT-Controller:
- hat höhere Kosten;
- hat einen ausgeklügelten Abstimmungsalgorithmus;
- Gibt nur bei großflächigen Panels einen Leistungsgewinn.
Diese Art von Ausrüstung eignet sich besser für globale Solaranlagen.
Regler für den Betrieb im Rahmen des Baus eines Solarkraftwerks. Ist ein Vertreter der MPPT-Geräteklasse - fortschrittlicher und effizienter
Es ist rentabler, den PWM-Controller (PWM) mit dem gleichen Effekt für die Bedürfnisse eines normalen Benutzers aus einer Haushaltsumgebung zu kaufen und zu betreiben, die normalerweise über kleinflächige Panels verfügt.
Blockdiagramme von Steuerungen
Schematische Darstellungen der PWM- und MPPT-Steuerungen zur Berücksichtigung durch ihr engstirniges Aussehen - dies ist ein zu komplizierter Moment, gepaart mit einem subtilen Verständnis der Elektronik. Daher ist es logisch, nur strukturelle Schemata zu berücksichtigen. Dieser Ansatz ist für eine Vielzahl von Personen verständlich.
Option 1 - PWM-Geräte
Die Spannung vom Solarpanel über zwei Leiter (Plus und Minus) kommt zum Stabilisierungselement und zur Teilungswiderstandskette. Aufgrund dieses Teils der Schaltung wird ein Potentialausgleich der Eingangsspannung erhalten, und in gewissem Maße organisieren sie den Schutz des Reglereingangs vor dem Überschreiten der Eingangsspannungsgrenze.
Hierbei ist zu betonen: Jedes einzelne Gerätemodell hat eine spezifische Grenze für die Eingangsspannung (in der Dokumentation angegeben).
So sieht das Strukturdiagramm von Geräten aus, die auf PWM-Technologien basieren. Für den Betrieb als Teil kleiner inländischer Stationen bietet ein solcher schematischer Ansatz eine ausreichende Effizienz
Ferner werden die Spannung und der Strom durch Leistungstransistoren auf den erforderlichen Wert begrenzt. Diese Schaltungskomponenten werden wiederum vom Controller-Chip über den Treiberchip gesteuert. Infolgedessen stellt die Ausgangsspannung des Paares von Leistungstransistoren den Normalwert von Spannung und Strom für die Batterie ein.
Ebenfalls in der Schaltung befinden sich ein Temperatursensor und ein Treiber, der den Leistungstransistor steuert, der die Lastleistung reguliert (Schutz gegen tiefes Entladen der Batterie). Der Temperatursensor überwacht den Heizstatus wichtiger Elemente des PWM-Reglers.
Normalerweise das Temperaturniveau im Gehäuse oder an den Heizkörpern von Leistungstransistoren. Wenn die Temperatur die in den Einstellungen festgelegten Grenzwerte überschreitet, trennt das Gerät alle aktiven Stromleitungen.
Option 2 - MPPT-Instrumente
Die Komplexität des Schemas in diesem Fall beruht auf der Hinzufügung einer Reihe von Elementen, die den erforderlichen Steueralgorithmus basierend auf den Arbeitsbedingungen sorgfältiger erstellen.
Spannungs- und Strompegel werden von Komparatorschaltungen überwacht und verglichen, und die maximale Ausgangsleistung wird aus den Vergleichsergebnissen bestimmt.
Strukturschaltbild für Laderegler basierend auf MPPT-Technologien. Ein ausgefeilterer Algorithmus zur Überwachung und Steuerung von Peripheriegeräten ist hier bereits erwähnt.
Der Hauptunterschied zwischen diesem Reglertyp und PWM-Geräten besteht darin, dass sie das Energiesolarmodul unabhängig von den Wetterbedingungen auf maximale Leistung einstellen können.
Die Schaltung solcher Geräte implementiert verschiedene Steuermethoden:
- Störungen und Beobachtungen;
- Erhöhung der Leitfähigkeit;
- aktueller Sweep;
- konstante Spannung.
Und im letzten Abschnitt der allgemeinen Aktion wird auch ein Algorithmus zum Vergleichen all dieser Methoden verwendet.
Möglichkeiten zum Anschließen von Controllern
In Bezug auf das Thema Verbindungen ist sofort zu beachten: Für die Installation jedes einzelnen Geräts ist die Arbeit mit einer bestimmten Reihe von Solarmodulen ein charakteristisches Merkmal.
Wenn beispielsweise ein Regler verwendet wird, der für eine maximale Eingangsspannung von 100 Volt ausgelegt ist, sollte eine Reihe von Solarmodulen am Ausgang nicht mehr als diesen Wert ausgeben.
Jedes Solarkraftwerk arbeitet nach der Regel des Gleichgewichts der Ausgangs- und Eingangsspannungen der ersten Stufe. Die Obergrenze der Spannung des Reglers muss der Obergrenze der Spannung des Panels entsprechen
Vor dem Anschließen des Geräts muss der Ort der physischen Installation ermittelt werden. Gemäß den Regeln sollten trockene, gut belüftete Räume als Installationsort gewählt werden. Das Vorhandensein brennbarer Materialien in der Nähe des Geräts ist ausgeschlossen.
Das Vorhandensein von Vibrations-, Wärme- und Feuchtigkeitsquellen in unmittelbarer Nähe des Geräts ist nicht akzeptabel. Der Installationsort muss vor Niederschlag und direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden.
PWM-Modellverbindungstechnik
Fast alle Hersteller von PWM-Controllern müssen die genaue Reihenfolge der Verbindungsgeräte einhalten.
Die Technik zum Anschließen von PWM-Controllern an Peripheriegeräte ist nicht besonders komplex. Jede Karte ist mit beschrifteten Anschlüssen ausgestattet. Sie müssen lediglich die Abfolge der Aktionen befolgen
Peripheriegeräte müssen vollständig gemäß den Bezeichnungen der Kontaktklemmen angeschlossen werden:
- Schließen Sie die Batteriekabel an den Klemmen des Batteriegeräts gemäß der angegebenen Polarität an.
- Schalten Sie die Schutzsicherung direkt am Kontaktpunkt des Pluskabels ein.
- Befestigen Sie an den für das Solarpanel vorgesehenen Steuerkontakten die von den Solarpanel-Modulen kommenden Leiter. Polarität beachten.
- Schließen Sie eine Prüflampe mit der entsprechenden Spannung (normalerweise 12 / 24V) an die Klemmen der Last des Geräts an.
Die angegebene Reihenfolge darf nicht verletzt werden. Beispielsweise ist es strengstens verboten, Solarmodule zunächst mit einer nicht angeschlossenen Batterie zu verbinden. Durch solche Aktionen riskiert der Benutzer, das Gerät zu "verbrennen". Dieses Material beschreibt detaillierter das Montageplan von Solarmodulen mit einer Batterie.
Auch für Steuerungen der PWM-Serie ist es nicht zulässig, einen Spannungswechselrichter an die Lastklemmen der Steuerung anzuschließen. Der Wechselrichter sollte direkt an die Batterieklemmen angeschlossen werden.
Verfahren zum Anschließen des MPPT-Instruments
Die allgemeinen Anforderungen für die physische Installation dieses Gerätetyps unterscheiden sich nicht von früheren Systemen. Die technologische Installation ist jedoch oft etwas anders, da MPPT-Controller oft als leistungsstärkere Geräte angesehen werden.
Für Steuerungen, die für hohe Leistungsstufen ausgelegt sind, wird empfohlen, Kabel mit großem Querschnitt zu verwenden, die mit Metallanschlüssen an Stromkreisverbindungen ausgestattet sind
Bei leistungsstarken Systemen werden diese Anforderungen beispielsweise durch die Tatsache ergänzt, dass die Hersteller die Verwendung eines Kabels für Stromverbindungsleitungen empfehlen, das für eine Stromdichte von mindestens 4 A / mm ausgelegt ist2. Das heißt, für eine Steuerung mit einem Strom von 60 A benötigen Sie ein Kabel, um die Batterie mit einem Querschnitt von mindestens 20 mm anzuschließen2.
Verbindungskabel müssen mit Kupferfahnen ausgestattet sein, die mit einem Spezialwerkzeug fest gecrimpt sind. Die Minuspole des Solarpanels und der Batterie müssen mit Adaptern mit Sicherungen und Schaltern ausgestattet sein.
Dieser Ansatz eliminiert Energieverluste und gewährleistet den sicheren Betrieb der Anlage.
Blockschaltbild des Anschlusses eines leistungsstarken MPPT-Controllers: 1 - Solarpanel; 2 - MPPT-Controller; 3 - Klemmenblock; 4,5 - Sicherungen; 6 - Controller-Netzschalter; 7.8 - Bodenreifen
Stellen Sie vor dem Anschließen der Solarmodule an das Gerät sicher, dass die Spannung an den Klemmen der Spannung entspricht oder darunter liegt, die am Reglereingang anliegen darf.
Anschließen von Peripheriegeräten an das MTTP-Gerät:
- Schalttafel und Batterie schalten in die Position „Aus“.
- Entfernen Sie die Schutzsicherungen an der Abdeckung und am Akku.
- Verbinden Sie das Kabel mit den Controller-Klemmen für die Batterie mit den Batterieklemmen.
- Schließen Sie das Kabel an die Klemmen des Solarpanels an, wobei die Controller-Klemmen mit dem entsprechenden Zeichen gekennzeichnet sind.
- Verbinden Sie die Erdungsklemme mit einem Kabel mit dem Erdungsbus.
- Installieren Sie den Temperatursensor gemäß den Anweisungen am Regler.
Nach diesen Schritten muss die zuvor entfernte Batteriesicherung ausgetauscht und der Schalter auf "Ein" gestellt werden. Auf dem Controller-Bildschirm wird ein Batterieerkennungssignal angezeigt.
Setzen Sie dann nach einer kurzen Pause (1-2 Minuten) die zuvor entfernte Sicherung des Solarpanels ein und bringen Sie den Panel-Schalter in die Position „Ein“.
Der Instrumentenbildschirm zeigt den Spannungswert des Solarpanels an. Dieser Moment zeigt den erfolgreichen Start eines Solarkraftwerks in Betrieb.
Die Industrie produziert vielfältige Geräte in Bezug auf Schaltungslösungen. Es ist daher nicht ausnahmslos möglich, eindeutige Empfehlungen zum Anschluss aller Anlagen zu geben.
Das Hauptprinzip für alle Arten von Geräten bleibt jedoch dasselbe: Ohne den Anschluss der Batterie an die Controller-Busse ist der Anschluss an Photovoltaik-Module nicht akzeptabel. Ähnliche Anforderungen werden für die Aufnahme in die Spannungsinverterschaltung gestellt. Es sollte als separates Modul betrachtet werden, das durch direkten Kontakt mit der Batterie verbunden ist.
Wenn Sie über die erforderlichen Erfahrungen oder Kenntnisse verfügen, teilen Sie diese bitte unseren Lesern mit. Hinterlassen Sie Ihre Kommentare im Feld unten. Hier können Sie eine Frage zum Thema des Artikels stellen.