KEEN SIDE успешно заменяет аналогичные продукты таких известных брендов, как Phoenix Contact, Weidmueller, Degson, Winstar, Hsuan Mao, KLS, G-NOR, Mean Well и др.

Контроллер заряда аккумулятора для солнечного или ветро- генератора

G. Forest Cook

26 сентября 2006 г.
Последние дополнения 18 февраля 2008 г.

Введение

Когда аккумулятор для зарядки подсоединяется к солнечной панели, обычно в цепь необходимо включать контроллер для предупреждения перезаряда. Контроль заряда может быть выполнен по различным схемам. Солнечные системы небольшой мощности могут использовать аналоговым контроллеры. Пример – рисунок в данной статье. В системах высокой мощности используются контроллеры с последовательным отключением заряда, или контроллеры верхней точки ( maximum power-point – MPPT). Последовательные регуляторы управляют зарядным током, прерывая его, когда аккумулятор заряжается полностью. В MPPT контроллерах используются индуктивности для сохранения энергии и высокочастотные переключатели для передачи энергии в аккумулятор.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Контроллер заряда аккумулятора для солнечного или ветрогенератора

Эта схема использует параллельный способ подключения. При этом способе солнечная панель всегда подключена к аккумулятору через последовательный диод. Когда солнечная панель заряжает аккумулятор до желаемого максимального напряжения, схема параллельно солнечной панели подключает нагрузочный резистор, чтобы поглощать избыточную мощность с солнечной панели.

Основным преимуществом параллельного способа регулирования солнечной панели является отсутствие постоянно рассеивающего часть мощности переключающего транзистора в силовой цепи между солнечной панелью и аккумулятором. При параллельном способе транзистор не снижает эффективности солнечной панели, он включается только когда появляется избыточная энергия.

Другое отличие между параллельным и последовательным регуляторами – постоянное подключение к нагрузке. В последовательных регуляторах, когда аккумулятор достигает полного заряда, нагрузка от солнечной панели отключается. При использовании параллельного регулятора нагрузка к панели подключена всегда. Это отличие позволяет использовать параллельные регуляторы совместно с ветрогенераторами постоянного тока. Ветрогенераторы должны быть всегда подключены к нагрузке для того, чтобы лопасти ветроколеса не крутились слишком быстро при порывах ветра. Слишком быстрое вращение лопастей ведет к износу подшипников. При очень сильных порывах ветра лопасти могут оторваться.

Спецификация

Солнечная панель. Выходное напряжение в отсутствии нагрузки 18 В (36 элементов).
Солнечная панель. Максимальный ток короткого замыкания 0…1 А.
Аккумулятор. Номинальное напряжение 12 В.
Аккумулятор. Емкость 0.1…50 А·ч.

Принципиальная электрическая схема

Солнечная энергия из PV панели направляется через диод Шоттки 1N5818 в аккумулятор. Когда аккумулятор достигает полного заряда, включается выход нижней половины двойного операционного усилителя TLC2272. Это включает MOSFET IRFD110 и подсоединяет к аккумулятору нагрузочный резистор 68 Ом / 3 Вт. Подключенная нагрузка вызовет падение напряжения аккумулятора и цепь компаратора снова выключится. Такая генерация продолжится до тех пор, пока есть солнечная энергия. Конденсатор 300 нФ между выходом и плюсовым входом операционного усилителя снижает частоту генерации до нескольких герц. Два резистора 100 кОм задают опорное напряжение 4.5 В на входе операционного усилителя.

Транзистор 2N3906 со стабилитроном 1N5242 на 12 В цепи базы включает цепь компаратора когда напряжение с PV панели превысит 12 В. Верхняя половина операционного усилителя TCL2272 инвертирует управляющий сигнал подключения нагрузки. На выход операционного усилителя подключен светодиод повышенной яркости. Светодиод включается когда заряд аккумулятора достигнет максимума. Светодиод не расходует полезной энергии, поскольку включается только при полном заряде аккумулятора.

Микросхема 78L09 вырабатывает стабилизированное напряжение 9 В для питания компаратора. Питание схемы производится только с PV панели, так как ночью PV панель напряжения не вырабатывает.

Эта схема может быть модифицирована для большего тока заряда, для чего надо заменить диод 1N5818, нагрузочное сопротивление 68 Ом и MOSFET IRFD110 более мощными компонентами. Если нагрузочный резистор подсоединить непосредственно параллельно PV панели, в середине солнечного дня ее выходное напряжение упадет до 12 В или ниже. Для PV панелей большей мощности потребуется нагрузочный резистор с меньшим сопротивлением и большей рассеиваемой мощностью. В холодном климате нагрузочный резистор может служить нагревателем для того, чтобы держать аккумулятор в тепле.

Более мощная версия схемы может работать с ветрогенератором, хотя автор это утверждение не проверял. Для версии этой схемы для тока 20 А транзистор IRFD110 может быть заменен на IRFZ44N, диод Шоттки 1N5818 – на 20L15T. Оба этих элемента должны быть установлены на теплоотводящие радиаторы. Нагрузочный резистор должен иметь сопротивление 0.6 Ом и мощность 250 Вт. В этом случае эта схема может управлять током 20 А при напряжении 12 В.

Настройка

Подключите PV панель к клеммам PV, а аккумулятор к клеммам BAT. Аккумулятор для более простой настройки должен быть предварительно заряжен. Сориентируйте панель на солнце и измеряйте напряжение на аккумуляторе вольтметром. Вращайте винт 20-оборотного переменного резистора 100 кОм до тех пор, пока светодиод не начнет мигать, затем медленно продолжайте вращение до тех пор, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет желаемого значения.

Использование

Сориентируйте панель на солнце. Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет верхней точки, светодиод начнет мигать короткими импульсами с длинными промежутками между ними. По мере дальнейшего заряда аккумулятора, мигание светодиода изменится. Он будет мигать длинными импульсами с короткими промежутками.

Перевод: Nsgvid по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Shunt-mode Solar/Wind Charge Controller

Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Разъясните смысл подключени нагрузочного сопративления при полном заряде аккумулятора. В ветроэлектрогенераторе это необходимо для предотвращения "разноса" ветряка, а здесть-то зачем? Не понятна фраза " Если нагрузочный резистор подсоединить непосредственно параллельно PV панели, в середине солнечного дня ее выходное напряжение упадет до 12 В или ниже." Середина солнечного дня - ПОЛДЕНЬ, время когда соляризация максимальна и соответсвенно максимальный съём с солн. батареи.
  • Издержки автоматизированного перевода
  • Такой контроллер проще и с малыми последовательными потерями, "low drop". Но при параллельном методе регулирования обязательна балластная нагрузка, иначе напряжение заряженного аккумулятора неприлично вырастет. Зимой лишним теплом можно подогревать аккумуляторы, чтоб их ёмкость не сильно падала в морозы. Для этого надо сделать 2 нагревателя, управляемые от термодатчика. Допустим если T<5°C, переключаем ток на балласт 1, греем АКБ. T>10°C, переключаем ток на балласт 2, греем атмосферу. Балласт2 может быть полупроводниковым холодильником, тогда аккумуляторы и летом будут в наилучших условиях. P.S. Гляньте схемы последовательных стабилизаторов. У них максимум потерь при наибольшем токе полезной нагрузки, уменьшать их трудно - нужны низкоомные полевики p-типа или сложные схемы. У параллельных - наоборот, при разряженном аккумуляторе потери ничтожны. [url]http://ru.wikipedia.org/wiki/Стабилизатор_напряжения[/url]
  • Здравствуйте! сваял эту схему но TLC2272 не было и вставил заместо него NE 5532, (может причина и не в этом) Не могу подобрать резисторы опорного напряжения на 2 ноге, ставлю два по 100К дает +7В на входе, ставлю 10К те же +7В, включаю схему без чипа ОУ - на второй ноге 4.5В как и должно быть.. Подскажите как подтянуть напряжение до нужного?
  • [b]Макс_нск[/b], Сравните ОУ и Вам всё станет ясно............ [url]http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/27244/TI/NE5532.html[/url] [url]http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/28892/TI/TLC2272.html[/url]
  • Вопрос на засыпку. Сплиттер [url]http://greenchip.com.ua/13-0-53-0.html[/url] подключается в схеме ДО или ПОСЛЕ контроллеров ?
  • Я так понял это просто трехфазный выпрямитель? Дороговато вроде.
  • Нет. Я частично понял из того что написано, что это "делитель" , только наоборот. Сумирует типа. Только как и чего, сам принцип работы, мне не ясен. [B][I]" Сплиттер SW100 предназначен для соединения солнечных панелей или ветрогенераторов. С помощью cплиттерa SW100 можно легко соединить до 3 солнечные батарей разной мощности, или, например, солнечные батареи, которые имеют разную освещенность. Также, с помощью cплиттерa SW100 можно создать гибридную систему, соединив ветрогенератор и солнечную панель".[/I][/B] Самое, что не понимаю,как разное напряжение сумирует ( разная освещённость панелей. Ветрогенератор и солн.батареи также имеют разные В)
  • Это я прочитал в описании. Я и говорю - очень похоже на трехфазный выпрямитель. Не указана полярность источников, только полярность выхода. На диодах все прекрасно сложиться. Точнее кто больше тот и работает. Помоему развод на деньги. На нормальном контроллере разнесены входы панелей и ветрогенератора. При полностью заряженном аккуме панели можно просто отключить. А вот ветряк нужно тормозить или сливать энергию на балласт.
  • [IMG]http://www.rlocman.ru/forum/attachment.php?attachmentid=23817&d=1467707379[/IMG] Полярность 3-х входов (+) ясно указана - см. фото. Внутри, очевидно, обычная диодная развязка - 3 диода с общим плюсом. Сплиттер [B]суммирует токи[/B]. Напряжение, как всегда, определяется не источниками, а нагрузкой (или ее сопротивлением) на выходе сплиттера.
Полный вариант обсуждения »