Controladores solares

El principio de funcionamiento de los controladores para cargar paneles solares, un dispositivo que debe tenerse en cuenta al elegir

En las plantas modernas de energía solar, se utilizan diferentes esquemas para conectar las fuentes de corriente para transferir la electricidad generada a las baterías que funcionan. No utilizan los mismos algoritmos, se basan en tecnologías de microprocesador, llamadas controladores.

Cómo funcionan los controladores de carga solar

La electricidad generada por la batería solar se puede transmitir a las baterías de almacenamiento:

1. directamente, sin el uso de dispositivos de conmutación y dispositivos de control,

2. a través del controlador.

En el primer método, la corriente eléctrica de la fuente irá a las baterías y aumentará el voltaje en sus terminales. Inicialmente, alcanzará un cierto valor límite, según el diseño (tipo) de la batería y la temperatura ambiente. Luego superará el nivel recomendado.

En la etapa inicial de la carga, el circuito funciona bien. Y aquí comienzan procesos extremadamente indeseables: el suministro continuo de la corriente de carga provoca un aumento en el voltaje por encima de los valores permitidos (del orden de 14 V), se produce una recarga con un fuerte aumento en la temperatura del electrolito, lo que conduce a su ebullición con una descarga intensa de vapor de agua destilada de los elementos. Algunas veces hasta que los contenedores se sequen por completo. Naturalmente, la duración de la batería se reduce drásticamente.

Por lo tanto, la tarea de limitar la corriente de carga se resuelve mediante controladores o de forma manual. La última forma: controle constantemente el valor de voltaje por dispositivos y cambie los interruptores con sus manos de manera tan desagradecida que solo existe en teoría.

Ver también: Energía solar para el hogar

Diagrama de conexión del controlador típico

Algoritmos para controladores de carga solar.

Por la complejidad del método de limitar el voltaje máximo, los dispositivos se fabrican de acuerdo con los principios de:

1. Apagado / Encendido (o Encendido / Apagado), cuando el circuito simplemente conmuta las baterías al cargador de acuerdo con el voltaje en los terminales,

2. transformaciones de ancho de pulso (PWM),

3. Potencia máxima del punto de escaneo.

Principio # 1: Circuito apagado / encendido

Este es el método más simple pero poco confiable. Su principal inconveniente es que al aumentar el voltaje en los terminales de la batería hasta el valor límite de la carga completa de la capacidad no se produce. En este caso, alcanza aproximadamente el 90% del valor nominal.

Las baterías constantemente tienen una falta regular de energía, lo que reduce significativamente su vida útil.

Principio # 2: Circuito controlador PWM

La designación abreviada de estos dispositivos en inglés es: PWM. Están disponibles sobre la base de diseños de chips. Su tarea es controlar la unidad de potencia para regular el voltaje en su entrada en un rango dado usando señales de retroalimentación.

Los controladores PWM pueden además:

• tener en cuenta la temperatura del electrolito con un sensor integrado o remoto (este último método es más preciso),

• crear compensaciones de temperatura para voltajes de carga,

• sintonice un tipo específico de batería (GEL, AGM, ácido líquido) con diferentes gráficos de voltaje en los mismos puntos.

Aumentar las funciones de los controladores PWM aumenta su costo y confiabilidad.

Horario solar

Principio 3: escaneo del punto de máxima potencia

Dichos dispositivos están designados en inglés por MPPT. También funcionan por el método de convertidores de ancho de pulso, pero son extremadamente precisos porque tienen en cuenta la mayor cantidad de energía que los paneles solares pueden dar.Este valor siempre se determina con precisión y se ingresa en la documentación.

Por ejemplo, para baterías solares de 12 V, el punto de retorno de potencia máxima es de aproximadamente 17.5 V. Un controlador PWM normal dejará de cargar la batería cuando el voltaje alcance 14 - 14.5 V, y trabajar con la tecnología MPPT permitirá un uso adicional de la vida útil de la batería solar de hasta 17.5 B.

Con el aumento de la profundidad de descarga de las baterías, aumentan las pérdidas de energía de la fuente. Los controladores de resonancia magnética los reducen.

Un gráfico promedio demuestra la naturaleza del seguimiento de voltaje, que corresponde a la salida de la potencia máxima de la batería solar de 80 vatios.

De esta manera, los controladores MRI, que utilizan la conversión de ancho de pulso en todos los ciclos de carga de la batería, aumentan la eficiencia de la batería solar. Dependiendo de varios factores, los ahorros pueden ascender al 10-30%. En este caso, la corriente de salida de la batería excederá la corriente de entrada de la batería solar.

Los principales parámetros de los controladores de carga solar.

Al elegir un controlador para una batería solar, además de conocer los principios de su funcionamiento, se debe prestar atención a las condiciones para las cuales está diseñado.

Los principales indicadores de los dispositivos son:

• valor de voltaje de entrada

• el valor del poder total de la energía solar,

• naturaleza de la carga conectada.

Voltaje solar

El controlador puede recibir tensión de uno o más paneles solares conectados de diferentes maneras. Para el correcto funcionamiento del dispositivo, es importante que el valor total de la tensión suministrada, teniendo en cuenta la velocidad de ralentí de la fuente, no supere el valor límite especificado por el fabricante en la documentación técnica.

En este caso, debe hacerse un margen (reserva) de ≥ 20% debido a una serie de factores:

• no es ningún secreto que ciertos parámetros de la batería solar a veces se pueden sobreestimar ligeramente con fines publicitarios,

• Los procesos que ocurren en el Sol no son de naturaleza estable, y con estallidos de actividad anormalmente aumentados, es posible la transferencia de energía, lo que crea un voltaje de circuito abierto de la batería solar por encima del límite calculado.

Energía solar

Es importante elegir un controlador porque el dispositivo debe poder transferirlo de manera confiable a baterías que funcionen. De lo contrario, simplemente se quemará.

Para determinar la potencia (en vatios), la magnitud de la salida de corriente del controlador (en amperios) se multiplica por el voltaje (en voltios) generado por la batería solar, teniendo en cuenta el margen del 20% creado para ella.

La naturaleza de la carga conectada.

Debe comprender el propósito del controlador. No debe usarlo como fuente de alimentación universal conectando varios dispositivos domésticos. Por supuesto, algunos de ellos podrán trabajar normalmente sin crear condiciones anormales.

Pero ... ¿cuánto tiempo durará esto? El dispositivo funciona sobre la base de transformaciones de ancho de pulso, utiliza tecnologías de microprocesador y transistor, que solo tienen en cuenta la carga características de la bateríaen lugar de consumidores aleatorios con transitorios complejos durante el cambio y la naturaleza cambiante del consumo de energía.

Los fabricantes de un vistazo

La producción de controladores para plantas de energía solar involucradas en muchos países. Los productos de las empresas son populares en el mercado ruso:

• Morningstar Corporation (fabricante líder de EE. UU.),

• Tecnología Epsolar de Beijing (operando desde 1990 en Beijing),

• AnHui SunShine New Energy Co (China),

• Phocos (Alemania),

• Steca (Alemania),

• Xantrex (Canadá).

Entre ellos, siempre puede elegir un modelo de controlador confiable que sea más adecuado para las condiciones de operación específicas de las plantas de energía solar con ciertas características técnicas. Para hacer esto, simplemente use las recomendaciones de este artículo.

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