Стивен КвокФотогальванические (PV) системы обычно устанавливаются с системами резервного питания от батарей, и им требуется устройство для контроля зарядки и разрядки батарей, регулирования тока и напряжения. Лучшим устройством для этой задачи является контроллер заряда солнечной батареи.
Если вы хотите узнать больше о солнечных контроллерах заряда, доступных типах и узнать, как их выбрать, эта статья для вас. Здесь вы узнаете все, что вам нужно знать о них, включая их лучшие характеристики и большой список советов, которые помогут вам выбрать лучший солнечный контроллер заряда.
Содержание
Что такое солнечный контроллер заряда? Почему вам это нужно?
Контроллер заряда солнечной батареи – это устройство, работает как защитная система для солнечных батарей и нагрузки в солнечных фотоэлектрических системах. Без этого устройства из-за нестабильности выходной мощности солнечной панели напряжение может превысить допустимые значения для нагрузок или аккумулятора, что может привести к повреждению любого из них. Обеспечение этой защиты является наиболее важной целью контроллеров заряда, однако есть и другие причины, по которым это необходимо, как видно ниже.
Температурная компенсация
Некоторые современные контроллеры заряда солнечной батареи включают в себя систему температурной компенсации напряжения батареи. Поскольку идеальное напряжение для батареи меняется при повышении температуры от 25ºC, контроллер заряда солнечной батареи может измерять разницу температур и соответствующим образом компенсировать ее. В зависимости от устройства контроллер заряда может компенсировать -3 мВ/°C/ячейку, -4 мВ/°C/ячейку или -5 мВ/°C/ячейку.
мониторинг
Солнечные контроллеры заряда позволяют контролировать характеристики батареи. Обладая этой информацией, вы можете легко узнать уровень заряда ваших аккумуляторов и даже обнаружить аномалию.
Защита от обратных токов
Фотоэлектрические системы с батареями без контроллера заряда солнечной батареи будут регулярно иметь обратные токи, особенно в ночное время. Это происходит, когда напряжение от батарей больше, чем от солнечных панелей, что в основном происходит ночью, когда модули не вырабатывают электричество. Другими словами, наличие обратных токов в фотоэлектрической системе означает, что батареи будут разряжаться для «зарядки» панелей, что не имеет никакого смысла.
Установив это устройство, вы защитите свою систему от этого явления, продлив срок службы панелей и сохранив оптимальный заряд аккумуляторов. Некоторые панели рассчитаны на то, чтобы выдерживать небольшие обратные токи, но в обычных условиях это может привести к их опасному повреждению.
Уставки батареи
Солнечные контроллеры заряда используют многоступенчатую систему зарядки, предназначенную для зарядки аккумуляторов правильным напряжением и током для каждой ступени. В зависимости от электролита батареи контроллер заряда может использовать разные этапы зарядки:
- Свинцово-кислотные аккумуляторы: (1) объемный, (2) абсорбционный, (3) плавающий и (4) выравнивающий (только для залитых аккумуляторов).
- Литий-ионные аккумуляторы: (1) Подзарядка, (2) Постоянный ток, (3) Постоянное напряжение и (4) Прекращение зарядки
- NiMH аккумуляторы: (1) Подзарядка, (2) Постоянный ток, (3) Подпитка и (4) Прекращение зарядки
Помимо правильной зарядки аккумуляторов, контроллер заряда защищает аккумуляторы, включая ряд систем защиты. Большинство контроллеров заряда защитит батареи от перегрузка, перезарядка, переразрядка, а они их отключат из-за низкого напряжения.
Контроллеры солнечного заряда MPPT и PWM: в чем разница?
При наличии на рынке множества различных контроллеров заряда от солнечных батарей трудно определить, какой из них лучше, но, по правде говоря, каждая модель принадлежит к одному из двух типов: MPPT или PWM. Здесь мы объясним, как работает каждая из этих технологий.
Как работают PWM-контроллеры заряда солнечной батареи?
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) работает как переключатель, соединяющий солнечные панели с батареями, а не как преобразователь постоянного тока в постоянный, поэтому этот контроллер заряда не полностью использует изгиб IV панелей. Этот контроллер заряда модулирует импульс, поступающий от панелей к аккумулятору, ограничивая напряжение в соответствии со стадией зарядки аккумулятора, а не преобразовывая его.
Поскольку ШИМ-контроллер заряда ограничивает только максимальное напряжение, это переводится из-за потерь мощности. Причина потерь мощности заключается в том, что уставка напряжения для батареи может быть не самой оптимальной точкой на кривой IV или PV солнечной панели. Другими словами, установка напряжения на 12 В без регулировки тока в соответствии с точкой максимальной мощности на кривой приведет к потерям мощности.
Как работают солнечные контроллеры заряда MPPT?
Контроллер заряда солнечной батареи с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) максимизирует извлечение энергии из солнечных панелей, следуя алгоритму, который позволяет отслеживать точку максимальной мощности кривой IV (точка обычно обозначается как Pm на кривой IV). Чтобы соответствовать этому значению Pm (которое меняется в течение дня) при напряжении батареи, электрический ток увеличивается. Другими словами, этот тип контроллера заряда всегда будет отдавать максимально возможное количество энергии от панелей.
Солнечные контроллеры заряда PWM против MPPT
Контроллеры заряда PWM и MPPT всегда сравниваются. Хотя ШИМ-контроллеры дешевле, MPPT гораздо более совершенен, что делает их лучше в долгосрочной перспективе. Здесь мы сравним некоторые плюсы и минусы каждого из них:
Оперативность
Лучшим преимуществом солнечных контроллеров заряда MPPT по сравнению с PWM является затрат. В то время как ШИМ-контроллер солнечного заряда снижает напряжение на кривой ВАХ, вызывая потери мощности до 25%, MPPT использует усовершенствованные микроконтроллеры для отслеживания точки максимальной мощности на кривой ВАХ. Это можно сделать, выполнив преобразование постоянного тока в постоянный, которое сопоставляет это значение мощности с соответствующими значениями напряжения и тока для батарей, едва вызывая 5-8% потерь мощности в системе.
Эта разница в эффективности в значительной степени связана со способностью контроллеров заряда солнечной батареи MPPT отслеживать максимальную рабочую точку мощности, а это функциональные возможности, которых нет у моделей PWM.
Цена
Солнечные контроллеры заряда PWM дешевле, потому что они представляют собой гораздо более простую технологию; однако они оставляют более высокие потери мощности. ШИМ-контроллер солнечного заряда лучше использовать для небольших и портативных фотоэлектрических систем, где потери не так значительны, как в больших системах, и важно снижение затрат. Между тем, для больших или домашних систем определенно требуется MPPT, несмотря на возросшую цену.
Напряжение панелей
В ШИМ-контроллерах заряда солнечной батареи напряжение массива должно быть достаточно близко к напряжению батарей, чтобы избежать значительных потерь мощности. Это не относится к контроллерам MPPT, где напряжение солнечной батареи может намного превышать напряжение батарей.
температурная компенсация
Большинство контроллеров заряда солнечных батарей MPPT включают в себя встроенные системы температурной компенсации, регулирующие выходное напряжение устройства до идеального напряжения для зарядки аккумулятора. Только современные ШИМ-контроллеры заряда включают эту опцию, но для них обычно требуется внешний датчик температуры батареи.
Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи? Что следует учитывать
При выборе лучшего контроллера заряда от солнечных батарей важно учитывать несколько аспектов:
Тип системы
Тип контроллера заряда, который вам нужно будет выбрать, может зависеть от типа солнечной системы, которую вы собираетесь установить.
Автономная солнечная система? Сетевая система?
Автономные солнечные системы всегда требуют контроллера заряда солнечной батареи. В зависимости от размера солнечной фотоэлектрической системы вам может потребоваться модель MPPT, или, если система очень маленькая, вы можете выбрать контроллер заряда PWM. Если вы думаете о том, чтобы превратить вашу сетевую систему в сетевую систему с резервным аккумулятором, то вам обязательно понадобится MPPT.
Солнечный свет (садовый или уличный свет?)
Солнечные фонари обычно поставляются с дополнительной солнечной панелью для питания светодиодного фонаря, для этого типа системы ШИМ-контроллер заряда, вероятно, достаточно хорошо справится с этой работой. Солнечные уличные фонари, как правило, не являются электронными чувствительными компонентами и требуют небольшого количества электроэнергии, кроме того, поскольку источником является только один модуль, они идеально подходят для технологии PWM. Но для надежной работы и более длительного срока службы много современных солнечных уличных фонарей перешли на контроллеры MPPT, поскольку их стоимость снижается.
RV (автомобиль для отдыха)?
RV всегда будет требовать солнечного контроллера заряда. Если у вас очень маленькая фотоэлектрическая система (возможно, 1-2 панели) с выходным напряжением, близким к напряжению батареи, вам может быть полезно иметь ШИМ-контроллер заряда, если система предназначена для покрытия большей части нагрузок. в RV, тогда лучшим выбором будет MPPT.
Погода
Вопреки распространенному мнению, фотоэлектрические системы более эффективны при низких температурах. Это связано с тем, что напряжение увеличивается при низких температурах, и, следовательно, мощность также увеличивается. Точно так же контроллеры заряда обычно лучше работают в условиях низких температур. Выбор того или иного на основе одной только погоды может быть трудным решением, но важнее всего убедиться, что температура окружающей среды находится в пределах рабочих температурных условий контроллера заряда.
Напряжение панелей и батареи
Большинство аккумуляторных систем хранения работают при напряжении в диапазоне 12-48В. Если вы хотите установить ШИМ-контроллер заряда, вам необходимо согласовать напряжение панелей с аккумуляторной батареей. Если вы хотите установить солнечную батарею с гораздо более высоким напряжением, вам следует выбрать солнечный контроллер заряда MPPT.
Размер нагрузки к мощности
При выборе контроллера заряда солнечной батареи вы должны учитывать размер нагрузки относительно того, сколько ампер может выдержать контроллер заряда. Большинство ШИМ-контроллеров лучше подходят для небольших фотоэлектрических систем, работающих с небольшими нагрузками до 240 Вт и работающими при 20 А 24 В. Солнечные контроллеры заряда MPPT, с другой стороны, могут выдерживать более высокие нагрузки, являясь лучшим вариантом для автономных домов.
Технические характеристики и дополнительные функции контроллеров заряда от солнечных батарей
Хотя вышеупомянутые аспекты являются одними из наиболее важных, вы также должны учитывать другие характеристики, как показано ниже.
- Максимальный выходной ток
- Номинальное напряжение батареи
- Открытое напряжение фотоэлектрического модуля
- Диапазон напряжения MPPT (только для контроллеров заряда MPPT)
- Максимальная мощность фотоэлектрической батареи при STC
- Оперативность
- Параметры температурной компенсации
- Технологии.
- Рабочие температуры
- Ступени регулирования напряжения
- Тип совместимого аккумулятора
- Размеры
Помимо технических характеристик, есть и другие особенности, на которые стоит обратить внимание:
- Тип экрана и пользовательский интерфейс
- Дополнительные функции защиты аккумуляторов и нагрузки
- Дистанционное управление
- Гарантия
Заключение
Контроллер заряда солнечной батареи является одним из наиболее важных компонентов аккумуляторных и автономных солнечных систем. Это устройство защитит ваши аккумуляторы, солнечные панели и будет контролировать многие аспекты системы. При установке солнечного контроллера заряда всегда выбирайте между PWM и MPPT, в зависимости от размера вашей системы, бюджета и потерь мощности, которые вы ожидаете для системы.
Чтобы выбрать лучший контроллер заряда от солнечной батареи, сравните каждый вариант с аспектами и советами в последнем разделе статьи. Этот раздел поможет вам выбрать контроллер заряда солнечной батареи, который будет идеально подстраиваться под ваши потребности, показывать вам наилучшие характеристики и продлевать срок службы ваших аккумуляторов.
