Bộ điều khiển năng lượng mặt trời

Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển để sạc pin mặt trời, một thiết bị nên được xem xét khi lựa chọn

Trong các nhà máy năng lượng mặt trời hiện đại, các sơ đồ khác nhau để kết nối các nguồn hiện tại được sử dụng để chuyển điện được tạo ra sang pin hoạt động. Chúng không sử dụng cùng một thuật toán, dựa trên các công nghệ vi xử lý, được gọi là bộ điều khiển.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào

Điện được tạo ra bởi pin mặt trời có thể được truyền tới pin lưu trữ:

1. trực tiếp, không sử dụng các thiết bị chuyển mạch và thiết bị điều khiển,

2. thông qua bộ điều khiển.

Trong phương pháp đầu tiên, dòng điện từ nguồn sẽ đi đến pin và sẽ tăng điện áp tại các cực của chúng. Ban đầu, nó sẽ đạt đến một giá trị giới hạn nhất định, tùy thuộc vào thiết kế (loại) của pin và nhiệt độ môi trường. Sau đó sẽ vượt qua mức đề nghị.

Ở giai đoạn đầu của điện tích, mạch hoạt động tốt. Và ở đây, các quá trình cực kỳ không mong muốn bắt đầu: việc cung cấp dòng sạc liên tục gây ra sự gia tăng điện áp vượt quá các giá trị cho phép (theo thứ tự 14 V), việc sạc lại xảy ra với sự gia tăng mạnh của nhiệt độ của chất điện phân, dẫn đến sự sôi của hơi nước từ các phần tử. Đôi khi cho đến khi các container khô hoàn toàn. Đương nhiên, tuổi thọ pin giảm mạnh.

Do đó, nhiệm vụ giới hạn dòng sạc được giải quyết bằng bộ điều khiển hoặc bằng tay. Cách cuối cùng: liên tục theo dõi giá trị điện áp của các thiết bị và chuyển đổi các công tắc bằng tay của bạn thật vô duyên đến nỗi nó chỉ tồn tại trên lý thuyết.

Xem thêm: Năng lượng mặt trời cho gia đình

Sơ đồ kết nối bộ điều khiển điển hình

Thuật toán cho bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

Do sự phức tạp của phương pháp giới hạn điện áp tối đa, các thiết bị được sản xuất theo các nguyên tắc:

1. Tắt / Bật (hoặc Bật / Tắt), khi mạch chỉ cần chuyển pin sang bộ sạc theo điện áp trên các cực,

2. biến đổi độ rộng xung (PWM),

3. Quét điểm công suất tối đa.

Nguyên tắc số 1: Tắt / Bật mạch

Đây là phương pháp đơn giản nhất nhưng không đáng tin cậy nhất. Hạn chế chính của nó là với việc tăng điện áp ở các cực của pin đến giá trị giới hạn của toàn bộ sạc của dung lượng không xảy ra. Trong trường hợp này, nó đạt khoảng 90% giá trị danh nghĩa.

Pin liên tục thiếu năng lượng thường xuyên, làm giảm đáng kể tuổi thọ hữu ích của chúng.

Nguyên tắc số 2: Mạch điều khiển PWM

Tên viết tắt của các thiết bị này trong tiếng Anh là: PWM. Chúng có sẵn trên cơ sở thiết kế chip. Nhiệm vụ của họ là điều khiển bộ phận nguồn để điều chỉnh điện áp ở đầu vào của nó trong một phạm vi nhất định bằng cách sử dụng tín hiệu phản hồi.

Bộ điều khiển PWM có thể bổ sung:

• tính đến nhiệt độ của chất điện phân với cảm biến tích hợp hoặc từ xa (phương pháp sau chính xác hơn),

• tạo ra sự bù nhiệt độ cho điện áp sạc,

• điều chỉnh một loại pin cụ thể (GEL, AGM, axit lỏng) với các biểu đồ điện áp khác nhau tại cùng một điểm.

Việc tăng các chức năng của bộ điều khiển PWM làm tăng chi phí và độ tin cậy của chúng.

Lịch trình năng lượng mặt trời

Nguyên tắc 3: Quét điểm công suất tối đa

Các thiết bị như vậy được chỉ định bằng tiếng Anh bởi MPPT. Chúng cũng hoạt động theo phương pháp bộ biến đổi độ rộng xung, nhưng cực kỳ chính xác vì chúng tính đến lượng điện năng lớn nhất mà các tấm pin mặt trời có thể cung cấp.Giá trị này luôn được xác định chính xác và nhập vào tài liệu.

Ví dụ, đối với pin mặt trời 12 V, điểm trở lại năng lượng tối đa là khoảng 17,5 V. Một bộ điều khiển PWM thông thường sẽ ngừng sạc pin khi điện áp đạt 14 - 14,5 V và hoạt động trên công nghệ MPPT sẽ cho phép sử dụng thêm pin mặt trời lên đến 17,5 B.

Với độ sâu xả của pin ngày càng tăng, tổn thất năng lượng từ nguồn tăng. Bộ điều khiển MRI giảm chúng.

Bản chất của theo dõi điện áp, tương ứng với đầu ra của năng lượng pin mặt trời tối đa 80 watt, được thể hiện bằng một biểu đồ trung bình.

Bằng cách này, bộ điều khiển MRI, sử dụng chuyển đổi độ rộng xung trong tất cả các chu kỳ sạc pin, làm tăng hiệu quả của pin mặt trời. Tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau, tiết kiệm có thể lên tới 10-30%. Trong trường hợp này, dòng điện đầu ra từ pin sẽ vượt quá dòng điện đầu vào từ pin mặt trời.

Các thông số chính của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

Khi chọn bộ điều khiển cho pin mặt trời, ngoài việc biết các nguyên tắc hoạt động của nó, cần chú ý đến các điều kiện mà nó được thiết kế.

Các chỉ số chính của thiết bị là:

• giá trị điện áp đầu vào

• giá trị của tổng năng lượng của năng lượng mặt trời,

• bản chất của tải kết nối.

Điện áp mặt trời

Bộ điều khiển có thể được cung cấp điện áp từ một hoặc nhiều tấm pin mặt trời được kết nối theo những cách khác nhau. Để hoạt động chính xác của thiết bị, điều quan trọng là tổng giá trị điện áp được cung cấp cho thiết bị, có tính đến tốc độ không tải của nguồn, không vượt quá giá trị giới hạn được chỉ định bởi nhà sản xuất trong tài liệu kỹ thuật.

Trong trường hợp này, nên thực hiện một mức ký quỹ (dự trữ) 20% do một số yếu tố:

• Không có gì bí mật rằng các thông số nhất định của pin mặt trời đôi khi có thể được đánh giá quá cao cho mục đích quảng cáo,

• các quá trình xảy ra trên Mặt trời không ổn định trong tự nhiên và với các hoạt động gia tăng bất thường, việc truyền năng lượng là có thể, tạo ra điện áp mạch mở của pin mặt trời vượt quá giới hạn tính toán.

Năng lượng mặt trời

Điều quan trọng là chọn bộ điều khiển vì thiết bị phải có khả năng chuyển nó một cách đáng tin cậy sang pin hoạt động. Nếu không, nó sẽ chỉ đơn giản là cháy.

Để xác định công suất (tính bằng watt) nhân với cường độ của đầu ra hiện tại từ bộ điều khiển (tính bằng ampe) với điện áp (tính bằng volt) được tạo ra bởi pin mặt trời có tính đến tỷ lệ 20% được tạo ra cho nó.

Bản chất của tải kết nối

Bạn cần hiểu mục đích của bộ điều khiển. Bạn không nên sử dụng nó như một nguồn năng lượng chung bằng cách kết nối các thiết bị gia dụng khác nhau với nó. Tất nhiên, một số trong số họ sẽ có thể hoạt động bình thường mà không tạo ra điều kiện bất thường.

Nhưng ... chuyện này sẽ kéo dài bao lâu? Thiết bị hoạt động trên cơ sở biến đổi độ rộng xung, sử dụng công nghệ vi xử lý và bóng bán dẫn, chỉ tính đến tải đặc điểm pinthay vì người tiêu dùng ngẫu nhiên với các quá độ phức tạp trong quá trình chuyển đổi và tính chất thay đổi của tiêu thụ điện năng.

Các nhà sản xuất nhìn thoáng qua

Việc sản xuất bộ điều khiển cho các nhà máy điện mặt trời có liên quan đến nhiều quốc gia. Các sản phẩm của các công ty là phổ biến trên thị trường Nga:

• Morningstar Corporation (nhà sản xuất hàng đầu của Mỹ),

• Công nghệ Epsolar Bắc Kinh (hoạt động từ năm 1990 tại Bắc Kinh),

• Công ty năng lượng mới AnHui SunShine (Trung Quốc),

• Phocos (Đức),

• Steca (Đức),

• Xantrex (Canada).

Trong số đó, bạn luôn có thể chọn một mô hình bộ điều khiển đáng tin cậy phù hợp nhất với điều kiện hoạt động cụ thể của các nhà máy điện mặt trời với các đặc tính kỹ thuật nhất định. Để làm điều này, chỉ cần sử dụng các khuyến nghị của bài viết này.

Đọc thêm về chủ đề này: Biến tần cho trạm năng lượng mặt trời gia đình

Comments

[#1 Michael]

Bộ điều khiển lai cũng tồn tại. Bộ điều khiển lai là một thiết bị được thiết kế để sạc pin trong khi sử dụng nhiều nguồn năng lượng, chẳng hạn như một tuabin gió và các tấm pin mặt trời. Bộ điều khiển sạc đầy pin với toàn bộ năng lượng được tạo ra bởi các tuabin gió và các tấm pin mặt trời nếu tổng dòng điện sạc của tuabin gió và các tấm pin mặt trời dưới một giá trị ngưỡng. Nó sạc pin với dòng điện tối đa cho phép và năng lượng dư thừa được thiết lập lại bằng điều khiển PWM nếu tổng dòng điện sạc từ tuabin gió và các tấm pin mặt trời vượt quá giá trị tối đa cho phép. Khi sạc với giới hạn điện áp, bộ điều khiển sẽ sạc pin với giới hạn điện áp khi pin cao. Bộ điều khiển sạc đầy pin ở mức năng lượng đầy đủ được tạo ra bởi các tuabin gió và các tấm pin mặt trời nếu mức sạc pin nằm dưới điểm giới hạn điện áp. Bộ điều khiển sạc pin với điện áp ngưỡng và năng lượng dư thừa được đặt lại bằng điều khiển PWM nếu mức sạc pin vượt quá giá trị ngưỡng.