Контроллеры заряда

Одним из наиболее важных элементов солнечной энергосистемы является контроллер заряда. Контроллеры заряда используются в автономных солнечных энергосистемах для защиты аккумуляторных батарей от глубокого разряда или перезаряда. Контроллеры заряда иногда встраиваются в инверторы или блоки бесперебойного питания. В блоки бесперебойного питания обычно встраиваются и зарядные устройства от генератора или сети.

Основные функции контроллера заряда:

- Регулирование и индикация процессов заряда и разряда солнечного модуля

- Предотвращение перезаряда АКБ

- Предотвращение глубокого разряда АКБ

- Отключение/включение нагрузки, если нагрузка подключена через контроллер.

Все эти четыре функции необходимы для сохранения ресурса аккумуляторной батареи, преждевременный выход из строя которой повышает расходы на обслуживание системы. Систематический перезаряд приводит к кипению электролита и вспучиванию герметичных АКБ. Глубокий же разряд опасен для аккумуляторов тем, что ведет к сульфатации пластин и гибели АКБ. Особенно чувствительны к перезаряду и переразряду свинцово-кислотные аккумуляторы, наиболее часто применяемые в фотоэлектрических системах. Сейчас популярны контроллеры технологии ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и МРРТ (Maximum Power Point Tracking). 

Контроллер ШИМ - это последовательный контроллер и он отключает зарядку, не закорачивая солнечные модули. Его алгоритм работы позволяет достигать 100% уровень зарядки аккумулятора. Происходит это в 4 стадии, которые выполняются автоматически в зависимости от фактического уровня заряда АКБ:

Стадия Максимум. АКБ получает полностью весь ток солнечной батареи.

Стадия ШИМ-заряд. Когда напряжение на АКБ достигает определенного уровня, контроллер начинает поддерживать постоянное напряжение за счет ШИМ тока заряда. Это позволяет избежать перегрева и газообразования в аккумуляторе. Ток уменьшается по мере заряда АКБ.

Стадия Выравнивание. Многие батареи с жидким электролитом улучшают свою работу при периодическом заряде до газообразования, при этом выравниваются напряжения на различных банках АКБ и происходит очищение пластин и перемешивание электролита. Эта стадия, как правило, требует использования АКБ со встроенными датчиками газообразования.

Стадия Поддерживающий заряд. Когда АКБ полностью заряжена, зарядное напряжение уменьшается для предотвращения дальнейшего нагрева или газообразования в батарее. АКБ поддерживается в заряженном состоянии.

Контроллер МРРТ работает по технологии управления максимальными пиками энергии. Эта технология, которая позволяет заряжать АКБ с номинальным напряжением более низким, чем номинальное напряжение солнечной батареи. Например, появляется возможность зарядки АКБ с номинальным напряжением 12В от солнечной батареи с номинальным напряжением 24В, 48В, 60В или более. Это происходит за счет отслеживания точки максимальной мощности (Maximum Power Point Tracking) и преобразования напряжения солнечной панели в более низкое, но с большей силой тока. Иначе говоря, чтобы шел заряд аккумуляторной батареи, солнечный модуль должен подать напряжение на батарею более высокое, чем напряжение АКБ. Рабочее напряжение модуля с номинальным напряжением 12В при стандартных условиях паспортизации (освещенность 1000Вт/м2, температура 25°С, спектр АМ1.5) обычно находится в пределах 17-18В. Такое рабочее напряжение солнечного модуля выбирается для того, чтобы в жаркий солнечный день рабочее напряжение нагревшегося гораздо выше 25°С модуля снизившись примерно до 15В, по прежнему превышало напряжение полного заряда АКБ (при температуре 25°С это напряжение для свинцово-кислотного аккумулятора равно 14,4В). По-другому обстоит дело при облачности. При одинаковом номинальном напряжении солнечной панели и АКБ может в условиях низкой освещенности возникнуть ситуация, когда напряжение солнечной батареи меньше напряжения аккумулятора, и соответственно зарядки нет. Но ситуация меняется, когда несколько последовательно соединенных модулей с напряжением превышающим номинальное напряжение АКБ подключаются на вход контроллера МРРТ. Чем выше общее напряжение модулей, тем при более низкой освещенности продолжает происходить зарядка аккумулятора. Контроллер автоматически находит точку максимальной мощности системы солнечных модулей. Это позволяет получить прибавку в 30% к генерируемой модулями мощности в целом за год. Этапы зарядки МРРТ контроллера идентичны этапам зарядки контроллера с ШИМ.

Задать вопрос
Яндекс.Метрика