Controladores solares

O princípio de operação dos controladores para carregar painéis solares, um dispositivo que deve ser considerado na escolha

Nas modernas usinas de energia solar, esquemas diferentes para conectar fontes de corrente são usados ​​para transferir a eletricidade gerada para as baterias que estão funcionando. Eles não usam os mesmos algoritmos, são baseados em tecnologias de microprocessador, chamadas controladoras.

Como funcionam os controladores de carga solar

A eletricidade gerada pela bateria solar pode ser transmitida para as baterias de armazenamento:

1. diretamente, sem o uso de dispositivos de comutação e controle,

2. através do controlador.

No primeiro método, a corrente elétrica da fonte irá para as baterias e aumentará a tensão em seus terminais. Inicialmente, atingirá um certo valor limite, dependendo do design (tipo) da bateria e da temperatura ambiente. Em seguida, irá superar o nível recomendado.

No estágio inicial da carga, o circuito funciona bem. E aqui começam processos extremamente indesejáveis: o fornecimento contínuo da corrente de carga causa um aumento de tensão acima dos valores permitidos (da ordem de 14 V), ocorre uma recarga com um aumento acentuado da temperatura do eletrólito, o que leva à sua ebulição com uma descarga intensa de vapor de água destilado dos elementos. Às vezes até os recipientes secarem completamente. Naturalmente, a vida da bateria é bastante reduzida.

Portanto, a tarefa de limitar a corrente de carga é resolvida pelos controladores ou manualmente. A última maneira: monitore constantemente o valor da tensão pelos dispositivos e troque os interruptores com as mãos de maneira tão ingrata que exista apenas na teoria.

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Diagrama típico de conexão do controlador

Algoritmos para controladores de carga solar

Pela complexidade do método de limitação da tensão máxima, os dispositivos são fabricados de acordo com os princípios de

1. Desligado / Ligado (ou Ligado / Desligado), quando o circuito simplesmente liga as baterias ao carregador de acordo com a tensão nos terminais,

2. transformações de largura de pulso (PWM),

3. Potência máxima do ponto de digitalização.

Princípio # 1: Circuito Ligado / Desligado

Este é o método mais simples, mas não confiável. Sua principal desvantagem é que, com o aumento da tensão nos terminais da bateria, o valor limite da carga total da capacidade não ocorre. Nesse caso, atinge aproximadamente 90% do valor nominal.

As baterias constantemente apresentam uma falta regular de energia, o que reduz significativamente sua vida útil.

Princípio # 2: Circuito Controlador PWM

A designação abreviada desses dispositivos em inglês é: PWM. Eles estão disponíveis com base em designs de chips. Sua tarefa é controlar a unidade de potência para regular a tensão em sua entrada em um determinado intervalo usando sinais de feedback.

Os controladores PWM também podem:

• levar em conta a temperatura do eletrólito com um sensor integrado ou remoto (o último método é mais preciso),

• crie compensações de temperatura para tensões de carga,

• sintonize um tipo específico de bateria (GEL, AGM, ácido líquido) com gráficos de tensão diferentes nos mesmos pontos.

Aumentar as funções dos controladores PWM aumenta seus custos e confiabilidade.

Horário Solar

Princípio 3: Digitalizando o ponto de potência máximo

Esses dispositivos são designados em inglês pelo MPPT. Eles também funcionam pelo método de conversores de largura de pulso, mas são extremamente precisos porque levam em consideração a maior quantidade de energia que os painéis solares podem fornecer.Esse valor é sempre determinado com precisão e inserido na documentação.

Por exemplo, para células solares de 12 V, o ponto de retorno máximo de energia é de cerca de 17,5 V. Um controlador PWM comum para de carregar a bateria quando a tensão atinge 14 - 14,5 V, e trabalhar na tecnologia MPPT permitirá o uso adicional da bateria solar até 17,5 B.

Com o aumento da profundidade de descarga das baterias, as perdas de energia da fonte aumentam. Os controladores de ressonância magnética os reduzem.

A natureza do rastreamento de tensão, correspondente à potência máxima da bateria solar de 80 watts, é demonstrada por um gráfico médio.

Dessa maneira, os controladores de ressonância magnética, usando a conversão de largura de pulso em todos os ciclos de carga da bateria, aumentam a eficiência da bateria solar. Dependendo de vários fatores, a economia pode chegar a 10 a 30%. Nesse caso, a corrente de saída da bateria excederá a corrente de entrada da bateria solar.

Os principais parâmetros dos controladores solares de carga

Ao escolher um controlador para uma bateria solar, além de conhecer os princípios de sua operação, deve-se prestar atenção às condições para as quais foi projetado.

Os principais indicadores dos dispositivos são:

• valor da tensão de entrada

• o valor da potência total da energia solar,

• natureza da carga conectada.

Tensão solar

O controlador pode ser fornecido com tensão de um ou mais painéis solares conectados de maneiras diferentes. Para a operação correta do dispositivo, é importante que o valor total da tensão fornecida, levando em consideração a velocidade ociosa da fonte, não exceda o valor limite especificado pelo fabricante na documentação técnica.

Nesse caso, uma margem (reserva) de ≥ 20% deve ser feita devido a vários fatores:

• não é segredo que certos parâmetros da bateria solar às vezes podem ser superestimados para fins publicitários,

• os processos que ocorrem no Sol não são estáveis ​​por natureza e, com aumentos anormais de atividade, a transferência de energia é possível, o que cria uma tensão de circuito aberto da bateria solar acima do limite calculado.

Energia solar

É importante escolher um controlador, pois o dispositivo deve poder transferi-lo de maneira confiável para as baterias que estão funcionando. Caso contrário, ele simplesmente queimará.

Para determinar a potência (em watts), a magnitude da corrente de saída do controlador (em amperes) é multiplicada pela tensão (em volts) gerada pela bateria solar, levando em consideração a margem de 20% criada para ela.

A natureza da carga conectada

Você precisa entender o objetivo do controlador. Você não deve usá-lo como fonte de energia universal conectando vários dispositivos domésticos a ele. Obviamente, alguns deles poderão trabalhar normalmente sem criar condições anormais.

Mas ... quanto tempo isso vai durar? O dispositivo opera com base em transformações de largura de pulso, utiliza tecnologias de microprocessador e transistor, que levam em consideração apenas a carga características da bateriaem vez de consumidores aleatórios com transitórios complexos durante a comutação e a natureza variável do consumo de energia.

Visão geral dos fabricantes

A produção de controladores para usinas de energia solar envolvidas em muitos países. Os produtos das empresas são populares no mercado russo:

• Morningstar Corporation (fabricante líder nos EUA),

• Beijing Epsolar Technology (em operação desde 1990 em Pequim),

• AnHui SunShine Nova Energia Co (China),

• Phocos (Alemanha),

• Steca (Alemanha),

• Xantrex (Canadá).

Entre eles, você sempre pode escolher um modelo de controlador confiável que seja mais adequado às condições operacionais específicas de usinas de energia solar com certas características técnicas. Para fazer isso, basta usar as recomendações deste artigo.

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