Вопросы и ответы

У клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, можно ли подключить солнечные батареи напрямую к АКБ ?
Ответ на этот вопрос прост - без использования контроллера нельзя собрать солнечную электростанцию.
Большинство АКБ подходящих для солнечной электростанции выпускаются на 12 вольт (В), редко встречаются на 24 В.

Солнечные батареи в основном тоже стараются выпускать на 12 и 24 В. Но напряжение от солнечных батарей рассчитывается на средний уровень инсоляции, чтобы напряжение не опускалось ниже номинала АКБ, и не было обратного перетекания тока из АКБ в солнечные батареи. Поэтому в хорошие солнечные дни напряжение подключенных солнечных батарей достигает 18 В, а разомкнутых и вовсе 24-26 В. При том что 12 вольтные АКБ необходимо заряжать напряжением не более 14,8 В. Повышенное напряжение заряда приводит к кипению электролита и разрушению АКБ.

Солнечные контроллеры регулируют выходное напряжение для заряда аккумуляторных батарей. При помощи технологии ШИМ или МППТ происходит регулировка уровня напряжения и осуществляется заряд аккумуляторных батарей по оптимальному алгоритму.

При выборе контроллера заряда солнечных батарей на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, что такое ШИМ-контроллер.

ШИМ-контроллеры выполнены по технологии широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или PWM от английского pulse-width modulation. Принцип работы этой технологии заключается в том, что когда напряжение на солнечных батареях достигает определенного значения, алгоритм ШИМ для предотвращения перегрева и как следствие, закипания аккумуляторов, постепенно понижает ток заряда. Однако процесс заряда аккумуляторных батарей продолжается для достижения наибольшего количества запасаемой энергии. В итоге время заряда сокращается, а КПД процесса заряда повышается.

Контроллеры ранних версий по своей сути представляли простые автоматические включатели заряда. Данные контроллеры могут выключать питание аккумуляторов и солнечных батарей при достижении на аккумуляторных батареях напряжения 14,5 В., а также включать его при понижении напряжения до 12,5В. Повышение напряжения на батарее происходит в период заряда при повышении температуры электролитической жидкости, при понижении напряжения же температура понижается. Данная категория контроллеров способна зарядить аккумуляторные батареи при помощи солнечных батарей  лишь на 65-75%. Постоянный неполный заряд батарей приводит к значительному уменьшению работоспособности аккумуляторной батареи. Результатом такого "недозаряда" является сульфатация пластин секций аккумуляторов, уменьшению их номинальной ёмкости, невозможность их восстановления и резкое снижение срока службы АКБ.

Контроллеры, работающие по технологии ШИМ, относятся к современному типу контроллеров.

Более современные контроллеры заряда в заключительном шаге зарядки используют ШИМ-технологию зарядки. Данная технология позволяет зарядить аккумуляторные батареи на 100% емкости. ШИМ контроллеры являются более прогрессивными устройствами, чем простые автоматические включатели заряда. Их программа ориентирована на слежение за несколькими параметрами аккумуляторных батарей в процессе зарядки, вследствие чего оперативно меняется параметр тока заряда.

Весь процесс заряда ШИМ - контроллером аккумуляторных батарей можно разделить на четыре шага:

• «Наполнение»
  

В течение первых нескольких часов, аккумуляторные батареи могут накапливать весь объем поступающей энергии. Из-за этого контроллер выдает на них практически всю вырабатываемую солнечными батареями энергию.

• «Насыщение»
  

Дойдя до конкретной стадии зарядки, в аккумуляторных батареях изменяются химико-физические параметры электролитической жидкости. ШИМ-контроллер, сравнив данные параметры, подает напряжение заряда. Изменение химико-физических свойств аккумуляторов контроллером ликвидируют опасность кипения электролитической жидкости и предотвращают образование газа.

• «Выравнивание»
  

На данном этапе контроллер делает оптимальным силу тока передаваемого заряда и напряжения. Это способствует:

- Смешиванию электролитической жидкости.
- Очистке секций.
- Сглаживанию напряжения в секциях.

• «Поддержание»
  

При наполнении величины заряда аккумуляторных батарей до 100%, ШИМ-контроллер не отключается совсем, а минимизирует зарядный уровень тока, чтобы предотвратить "саморазряд" аккумуляторных батарей.
Слаженный режим работы ШИМ-контроллера с аккумуляторными батареями  дает возможность довести величину зарядки аккумуляторных батарей до 100%, значительно увеличивает их период использования, не уменьшая их  максимальную емкость.

В данное время простые контроллеры заряда, работающие только на включение и отключение практически не выпускаются. Выпускаемые контроллеры заряда функционируют в несколько шаговом режиме работы.
С учетом разных моделей, ШИМ-контроллеры заряда имеют разные способы отображения режима работы. Обычные контроллеры показывают шаг заряда с использованием светодиодного оповещения, а в других контроллерах используется цифровой индикатор. Более технологичные контроллеры используют полноценный жидкокристаллический экран. В данных типах есть возможность настраивать и менять настройки самим, изменяя установленные на заводе параметры функционирования. Также возможно менять настройки для заряда как обычных аккумуляторов, так и для разнообразных, нетиповых аккумуляторных батарей.
Гарантом длительного функционирования аккумуляторных батарей, является индивидуальный режим заряда. Невозможно достигнуть бесперебойной работы аккумуляторных батарей в период длительного использования, если не выбирать для заряда оптимальный режим. Постоянно самостоятельно наблюдать владельцу за процессом заряд фактически не представляется. Зато с данной работой отлично управляется ШИМ-контроллер.

При выборе солнечной электростанции на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, что такое контроллер солнечных батарей?

Контроллер солнечных батарей это устройство для обеспечения автоматического автономного контроля и управления для:

При выборе контроллера для солнечных батарей на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, что такое MPPT-контроллер ?

Технология MPPT (Maximum power point tracker) - это метод поиска значения максимально достигаемой мощности. Использование контроллеров данного типа помогает как росту производительности процесса заряда аккумуляторных батарей, так и продлению времени их срока службы. Помимо этого, также возрастает производительность солнечных батарей.

К примеру, в утреннее время МРРТ-контроллер быстрее начнет заряжать аккумуляторные батареи, в отличие от контроллера, работающего по технологии ШИМ. В вечернее время, при малом уровне солнечной инсоляции, МРРТ-контроллер будет продолжать заряжать аккумуляторные батареи до более позднего времени, чем контроллер, работающий по технологии ШИМ. В пасмурную погоду MPPT-контроллер также работает  более эффективнее ШИМ-контроллера.

Стоит отметить, что величина напряжения на солнечных батареях будет достигать своей рабочей величины и в условиях малого освещения, но с малым током. А вот для увеличения силы тока от солнечных батарей до необходимой величины для нормального заряда акб нужен солнечный свет максимальной яркости. Другими словами, величины напряжения от солнечных батарей может быть и достаточно, но если недостаточно солнечного света, солнечные батареи не в состоянии произвести достаточной силы тока, они  не развивают необходимой мощности для заряда акб или питания электропотребителей.

Для решения данной проблемы необходимо увеличить напряжение от солнечных батарей, переведя повышенное напряжение в силу тока. Это и осуществляет MPPT-контроллер, трансформируя напряжение более высокого значения одновременно с нескольких солнечных батарей до напряжения более низкого значения, оптимальной величины для заряда аккумуляторных батарей. Разницу напряжений МРРТ-контроллер трансформирует в силу тока. Именно это свойство и отличает его от контроллера, работающего по технологии ШИМ.

Данную функцию в составе MPPT-контроллера осуществляет преобразователь постоянного тока (DC-DC). На него поступает напряжение с солнечных батарей, которое преобразовывается в нем в высокочастотное напряжение переменного типа, после чего оно опять преобразовывается в напряжение постоянного тока необходимой величины  для заряда аккумуляторных батарей.

Результат эффективности при использовании MPPT-контроллеров связан с определенными временами года. Управление в MPPT-контроллерах основано на цифровом вычислении. Данное устройство постоянно ведет контроль величины напряжения на выходе солнечных батарей и ведет его сравнение с величиной напряжения на аккумуляторных батареях. MPPT-контроллер производит поиск точки максимальной мощности по соотношению величин силы тока и напряжения в конкретном промежутке времени, и производит оптимальное преобразование тока и напряжения, для того чтобы получить максимальную мощность заряда.

Наибольшая эффективность при использовании MPPT-контроллера достигается в системах при использовании большого количества солнечных батарей, и их эксплуатации при пасмурной погоде (недостатке света) и в зимнее время года.

Солнечные батареи в основном стараются выпускать на 12 и 24 вольта (В). Но напряжение от солнечных батарей рассчитывается на средний уровень инсоляции, чтобы напряжение не падало ниже номинала АКБ, и не было обратного перетекания тока из АКБ в солнечные батареи. Поэтому в хорошие солнечные дни напряжение подключенных солнечных батарей достигает 18 В, а разомкнутых и вовсе 24-26 В. При том что 12 вольтные АКБ необходимо заряжать напряжением не более 14,8 В. Повышенное напряжение заряда приводит к кипению электролита и разрушению АКБ.

Если аккумулятор уже заряжен, но подача зарядного тока не прекращена, произойдет закипание электролита с бурным газообразованием, что неизменно приведет к вспучиванию герметичных аккумуляторных батарей.
Вывод однозначный: контроллер заряда в автономной электрической сети должен быть обязательно.

Все контроллеры можно классифицировать по следующим принципам работы:

• Простые контроллеры по принципу ВКЛ/ОТКЛ.
  

Самые простые устройства при достижении уровня напряжения в аккумуляторной батарее на 15% превышающего номинальное значение просто прекращают подачу зарядного тока, поступающего от солнечной батареи или любого другого генератора электрической энергии. При этом в системе создается короткое замыкание. Приемлем такой способ контроля зарядки только для солнечных батарей, для которых короткое замыкание не представляет никакой опасности.

• Контроллеры с использованием технологии широтно - импульсной модуляции
  

Контроллеры, использующие технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) зарядного сигнала. Принцип работы этой технологии заключается в том, что когда напряжение на батареях достигает определенного значения, алгоритм ШИМ для предотвращения перегрева и как следствие, закипания аккумуляторов, постепенно понижает ток заряда. Однако процесс заряда аккумуляторных батарей продолжается для достижения наибольшего количества запасаемой энергии. В итоге время заряда сокращается, а КПД процесса заряда повышается.

Весь процесс заряда ШИМ - контроллером аккумуляторных батарей можно разделить на четыре шага:

- «Наполнение»

- «Насыщение»

- «Выравнивание»

- «Поддержание»

При наполнении величины заряда аккумуляторных батарей до 100%, ШИМ-контроллер не отключается совсем, а минимизирует зарядный уровень тока, чтобы предотвратить "саморазряд" аккумуляторных батарей.

Слаженный режим работы ШИМ-контроллера с аккумуляторными батареями дает возможность довести величину зарядки аккумуляторных батарей до 100%, значительно увеличивает их период использования, не уменьшая их максимальную емкость.

•  Контроллеры с использованием технологии поиска точки максимальной мощности (MPPT)

Технология MPPT (Maximum power point tracker) - это метод поиска значения максимально достигаемой мощности. Использование контроллеров данного типа позволяет более эффективно заряжать аккумуляторные батареи, так и продлять срок их службы. Помимо этого, также возрастает производительность солнечных батарей.

MPPT контроллер может понижать напряжение солнечных батарей до напряжения аккумуляторов. В этом случае, ток от солнечных батарей уменьшается, поэтому можно уменьшить необходимое сечение проводов. В таком режиме работы появляется возможность заряжать аккумуляторы при низкой освещенности (в пасмурную погоду, утром или вечером и т.п.). MPPT контроллер постоянно отслеживает ток и напряжение на солнечной батарее, суммирует их значения и определяет какой ток и напряжение, при которых мощность СБ будет максимальной. Встроенный процессор также следит, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании этого определяет, какой ток должен подаваться в аккумуляторы. MPPT контролер выбирается в соответствии с суммарной мощностью солнечных батарей.

Солнечный контроллер это устройство для обеспечения автоматического автономного контроля и управления для:

•  Заряда аккумуляторных батарей (АКБ) от солнечных батарей;

•  Регулировки и отключения заряда от солнечных батарей;

•  Электропитания нагрузки напрямую от солнечных батарей без использования АКБ.

•  Для управления включением и отключением электропитания нагрузки, подключенной через контроллер, от солнечных батарей или АКБ.

•  Для обеспечения удаленного контроля или управления автономной электростанцией на солнечных батареях.