Меню

Mppt или pwm контроллер для солнечных батарей

MPPT или PWM контроллер для солнечных батарей

Контроллеры

Простые PWM контроллеры не добавляют ток зарядки, если написано на 100-ваттной панели что ток нагрузки 5,7А, то вы его и получите и никак не больше. И тут не важно на какую нагрузку, на шестивольтовый аккумулятор, или на двенадцативольтовый все равно максимум Будет 5,7Ампер. Точка максимальной мощности 12-ти вольтовой солнечной батареи обычно в районе 17в, вот и получается 17*5,7=96.9ватт. То-есть если у нас аккумулятор на 17вольт, то мы получим с батареи всю мощность. Но так как у нас обычно аккумулятор заряжается до 13.8-14.2вольта, то мы соответственно можем получить с батареи максимум 14*5.7=79.8ватт.

Но при этом напряжении аккумулятор заряжен и уже не потребляет ток, по-этому надо считать когда аккумулятор может потреблять весь ток идущий от батареи, а это около 13в, значит мы можем получить максимально 13*5.7=70.2ватт. MPPT контроллер понизит напряжение батареи до 17 вольт 5.7А на входе, а на выходе на аккумулятор пойдет 13в 6.9 Ампер, разница с обычным контроллером получается в 1,2 Ампера.

Многие спросят, а зачем тогда в батареях делают такое высокое напряжение если ток больше все равно не возьмешь, может тогда не 36 элементов в солнечных батареях использовать, а скажем 28-30шт и батареи будут дешевле. Да и контроллер не нужен будет так-как батарея не перезарядится при 28 элементах. Да, при солнце мощность будет такая-же и при 30элементах в батарее. А вот если станет пасмурно то аккумулятор перестанет заряжаться так-как напряжение батареи упадет. А если 36элементов, то напряжение тоже упадет в отсутствии солнца, но все равно останется выше напряжения аккумулятора, и он хоть маленьким током, но будет заряжаться.

Обычно люди думают — что лучше, купить еще солнечную батарею, или на эти деньги купить дорогой MPPT контроллер, что выгоднее. Я скажу так, во-первых в пасмурную погоду MPPT контроллер не добавляет мощности и дает тока не больше чем обычный контроллер. За счет MPPT только в солнечную погоду есть выгода, и то не всегдна она под 30%, обычно 8-20% прибавки. Еще большой плюс в том что панели можно соединять последовательно на большое напряжение, тем самым можно ставить тоньше провода идущие от солнечных батарей. Некоторые MPPT контроллеры позволяют на вход подавать 100-200 вольт, а из них контроллер делает маленькое напряжение с большим током, но правда чем больше разница напряжения солнечных батарей и аккумулятора, тем меньше КПД преобразования.

Фото известного mppt контроллера, Трассер 30А, на вход от солнечных батарей можно подавать до 150 вольт. На выходе, на зарядку аккумулятора максимум 30А, если мощность солнечных батарей больше, то она будет ограничиваться. Стоимость контроллера начинается от 5000 рублей если заказывать у китайцев, у наших продавцов ценник может доходить до 20000рублей. Особенности контроллера в том что есть ЖК дисплей с возможностью настройки параметров.

Солнечный контроллер Tracer3215 MPPT

Обычно солнечных батарей покупают с запасом по мощности, если есть солнце то аккумуляторы всегда успевают заряжаться. Нехватка энергии происходит именно в пасмурные дни и тут MPPT ничем не поможет. Правда еще одна солнечная батарея тоже мало чем сможет помочь, но это все-же лучше чем ничего, по-этому еще одна солнечная батарея будет выгоднее, да и при солнце с еще одной батареи возможно будет больше мощности чем с MPPT контролером.

Тут надо считать, если скажем вы думаете что будет лучше, три солнечные батареи по 100ватт и MPPT контроллер, или четыре солнечные батареи и обычный контроллер. То выгодне четыре батареи с обычным дешевым контроллером, так как лишняя батарея компенсирует отсутствие MPPT, а в пасмурную погоду отдача будет больше чем если было бы всего три батареи и MPPT контроллер. Обычный PWM контроллер, точнее два контроллера, слева самый дешевый на ток 30А, а с права уже по серьезнее с ЖК дисплеем и возможностью менять настройки.

А вот если мощности солнечных батарей не хватает даже в солнечную погоду, то тут наверно лучше MPPT контроллер использовать чтобы получить прибавку в среднем 20% энергии в солнечные дни. И то если контроллер получается дешевле чем докупить недостающие батареи. Вообще в моем представлении практически в любой ситуации выгоднее купить больше панелей чем один дорогой MPPT контроллер. Особенно когда большие мощности требуются, то контроллеры стоят по 12-25т. рублей. А обычные контроллеры 2-6т.рублей. А это линейка так сказать псевдо MPPT контроллеры, контроллер слева работает у меня, а справа подобный для примера. Чтобы не ошибиться уточняйте у продавца настоящий это контроллер или производители вводят в заблуждение. Спрашивайте имеет ли внутри контроллер трансформаторную катушку, это обычно ферритовое кольцо на плате заметных размеров с намотанным на нем медным проводом.

Есть конечно MPPT и подешевле, но как правило это не совсем MPPT контроллеры, просто не честные продавцы и производители используют маркетинговый ход чтобы продать побольше обманывая людей. Хоть эти псевдо MPPT и умеют отслеживать максимальную точку, но толку от этого мало и ток зарядки они почти не прибавляют. Настоящий MPPT контроллер должен иметь трансформатор и без него не получится трансформировать энергию. Решение все равно остается за вами, что покупать, дорогой фирменный MPPT контроллер, или дешевую «полуобманку», или купить еще солнечных батарей и поставить хороший PWM контроллер.

Читайте также:  Вырабатываемая мощность солнечных батарей

Источник

МРРТ контроллер

Пост опубликован: 22 ноября, 2017

Трудно себе представить нашу жизнь без различных электронных устройств, которые позволяют осуществлять работу агрегатов и механизмов в автоматическом режиме.

Одним из таких устройств, работающем в системах автоматики установок по преобразованию различных видов альтернативной энергии в электрическую, являются МРРТ контроллеры.

Что такое MPPT контроллер

МРРТ контроллер – это электронное устройство, работающее в составе комплектов солнечных электростанций и ветровых установок, обеспечивающее режим работы системы с максимально возможным коэффициентом полезного действия на выходе преобразовательного устройства (солнечная батарея, ветровой генератор).

Аббревиатура МРРТ, произошла от английских слов — maximum power point tracking, что обозначает — максимальной возможная мощность на выходе.

Работа МРРТ котроллера заключается в том, что устройство отслеживает силу тока и напряжение на источнике электрического тока (солнечная батарея, ветровой генератор) и определяет их соотношение, при котором значение мощности на выходе будет максимальным. Эту способность прибора можно описать как – поиск точки максимальной мощности.

Кроме этого контроллер следит за зарядом аккумуляторных батарей, которые являются накопителем электрической энергии, и определяет режим их работы (накопление энергии, насыщение, выравнивание, поддержка), что в итоге определяет силу тока, подаваемого на аккумулятор.

Сравнение контроллеров MPPT и PWM (ШИМ)

В солнечных и ветровых установках по производству электрической энергии используются два вида контроллеров, это МРРТ, о которых было написано выше и PWM (ШИМ) котроллеры.

ШИМ аппараты являются более дешевыми устройствами, принцип действия которых основан на использовании широтно-импульсной модуляции. Устройства данного типа подразделяются на шунтовые и последовательные.

Для того, чтобы выбрать наиболее подходящий для конкретной системы, нужно их сравнить, чтобы изучить достоинства и недостатки каждого типа подобных устройств.

Достоинства устройств разного типа:

  • Возможность использования в различных системах, различающихся по источнику получения энергии (солнечные, ветровые, комбинированные системы)
  • Высокий КПД.
  • Создание оптимальных условий работы для аккумуляторных батарей позволяет продлить сроки их эксплуатации.
  • Высокое напряжение на входе позволяет уменьшить сечение кабелей и проводов, используемых для соединения элементов системы или увеличить расстояние от источника энергии до контроллера.
  • Использование устройств данного типа позволяют увеличить эффективность использования солнечных батарей, что обусловлено возможностью заряда аккумуляторов при низкой освещённости.
  1. PWM контроллеры.

  • Низкая стоимость.
  • Последовательные модели: позволяют использовать одновременно различные источники энергии и создают низкий нагрев во время регулирования;
  • Шунтовые модели: незначительные потери мощности в процессе работы, слабые электромагнитные помехи и низкий уровень падения напряжения в ключах.

Недостатки устройств разного типа:

  1. МРРТ контроллеры.
  • Высокая стоимость.
  • Более сложная технология, в равнении с аналогами.
  1. PWM контроллеры.
  • Последовательные модели: при полном заряде источник энергии отключается, значительные потери в последовательных ключах, электромагнитные помехи.
  • Шунтовые модели: значительный нагрев во время работы, невозможность использования с иными источниками энергии, кроме солнечных панелей.

МРРТ контроллер для солнечных батарей

В солнечных электростанциях контроллер обеспечивает работу комплекта оборудования в автоматическом режиме, отслеживая режим заряда аккумуляторных батарей. Режим заряда зависит от зарядки батарей и соответствует выдаваемой мощности солнечных панелей в конкретный момент времени, которая зависит от погодных условий и пространственного места расположения солнца.

Схематично, расположение контроллера в схеме солнечной электростанции выглядит следующим образом:

Режимы работы контроллера для солнечных батарей:

  • Заряд аккумуляторных батарей в зависимости от состояния их заряда;
  • Автоматическое отключение полностью заряженного аккумулятора от источника энергии (солнечной батареи);
  • Отключение нагрузки (потребителей), в случае, когда заряд аккумулятора падает ниже критической отметки;
  • Автоматическое включение нагрузки, после заряда аккумулятора;
  • Автоматическое включение солнечных батарей, после того, как заряд аккумуляторной батареи станет меньше установленных значений, определяющих необходимость его зарядки.

Использование МРРТ контроллеров в системах солнечной генерации, позволяет увеличить производительность солнечных электростанций, что в свою очередь снижает сроки окупаемости приобретенного оборудования.

Основными техническими характеристиками, определяющими параметры использования конкретного прибора, являются:

  • Электрическая мощность;
  • Номинальное напряжение на входе устройства;
  • Максимальный ток заряда аккумулятора;
  • Максимальное напряжение на выходе устройства;
  • Диапазон регулировки напряжения;
  • Температурный режим работы;
  • Габаритные размеры;
  • Вес устройства.

Популярные модели

На рынке товаров, используемых для производства электрической энергии посредством использования альтернативных источников, представлено достаточно большое количество моделей контроллеров данного типа, различающихся по техническим характеристикам, стоимости и бренду производителя.

В настоящее время, среди пользователей, популярностью пользуются модели отечественных и зарубежных производителей, это:

  • Модель КЭС 100/20 MPPT (Россия) – рассчитана на максимальный ток заряда до 20 А, напряжение на выходе до 100 В.
  • Модель КЭС DOMINATOR MPPT 250/60 (Россия) – максимальный ток заряда до 60 А, напряжение на выходе до 250 В.
  • Модель Epsolar MPPT TRACER-2215BN 20А 12/24В (Китай) – максимальный ток заряда 20А, напряжение на выходе до 150 В.
  • Модель IT6415ND 60A 12V/24V/36 В (Китай) – максимальный ток заряда 60 А, напряжение на выходе до 150 В.
  • Модель Victron BlueSolar 100/15 12/24В 15А (Голландия) – максимальный ток заряда 15А, напряжение на выходе 100 В.
  • Модель Victron BlueSolar 150/70 12/24/48В 70А (Голландия) – максимальный ток заряда 70 А, напряжение на выходе 150 В.
Читайте также:  Аккумуляторы для солнечных панелей 24в

Кроме выше приведенных моделей, к реализации предлагается еще большое количество устройств данного типа, поэтому есть возможность выбрать модель, отвечающую предъявляемым к ней требованиям и личным предпочтениям пользователя.

Средние цены

Для того, чтобы понять в каком ценовом диапазоне находятся МРРТ контроллеры различных производителей, можно рассмотреть стоимость моделей, приведенных выше, это:

  • КЭС 100/20 MPPT – от 10000,00 рублей;
  • КЭС DOMINATOR MPPT 250/60 – от 40000,00 рублей;
  • Epsolar MPPT TRACER-2215BN 20А 12/24В – от 9000,00 рублей;
  • IT6415ND 60A 12V/24V/36 В – от 30000,00 рублей.
  • Victron BlueSolar 100/15 12/24В 15А – от 11000,00 рублей;
  • Victron BlueSolar 150/70 12/24/48В 70А – от 55000,00 рублей.

Как видно из приведенных цифр, наиболее дешевые, это модели китайского производства, а наиболее дорогие – европейских производителей.

Продукция отечественных предприятий несколько дороже устройств, произведенных в Китае, но дешевле изготовленных в Европе.

Можно ли сделать своими руками

Наша страна всегда славилась тем, что у нас есть много толковых изобретателей и рационализаторов, людей творческих и пытающихся сделать своими руками и из подручных средств устройства различного типа и предназначения.

«Самоделкины» не обошли стороной и МРРТ контроллеры, которые при наличии навыков работы паяльником и начальных знаний в области электротехники, можно изготовить своими руками.

Одним из вариантов подобного устройства, изготовленного самостоятельно, может быть прибор, собранный по ниже приведенной схеме:

Собранный по данной схеме контроллер, будет иметь напряжение на выходе – 14,0 Вольт и обладать настройками режимов работы по напряжению отключения и включения аккумуляторных батарей.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Источник

Контроллер заряда солнечной батареи МРРТ или ШИМ — что лучше выбрать?

Обновлено: 16 января 2021

Для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи?

Аккумуляторы, которые используются в комплекте солнечных батарей для накопления заряда, имеют ряд собственных особенностей. Они нуждаются в создании определенных условий в процессе зарядки. Необходимо своевременно ограничить ток и напряжение, не допустить слишком сильного разряда и исключить перезарядку АКБ. Обеспечить эти условия может специальное устройство, наблюдающее за блоком батарей и своевременно прекращающее все процессы, когда они достигают критических значений.

Это устройство — контроллер солнечной батареи, обеспечивающий сохранность и долговечность аккумуляторов. Обойтись без этих приборов невозможно, так как бесконтрольный заряд или разрядка всегда заканчиваются выходом АКБ из строя.

Задачи, которые решают контроллеры заряда для солнечных батарей:

  • выполнение диспетчерских функций, определение текущего режим работы и изменение его при возникновении соответствующих условий
  • ограничение величины заряда, предотвращение излишнего поглощения электроэнергии
  • наблюдение за расходованием и своевременный перевод батарей в режим зарядки

Есть контроллеры, совмещающие функции источника питания. К ним подключаются низковольтные потребители, например — осветительные приборы или иная нагрузка подобного типа. Такие системы работают в малом составе и не используются в качестве полноценного источника питания для бытовой или хозяйственной техники.

Применяемые на практике виды

Существует две разновидности контроллеров, применяемых в солнечных системах:

  • PWM (в русскоязычных источниках их иногда именуют ШИМ — широтно-импульсная модуляция)
  • MPPT (аббревиатура с английского Maximum Power Point Tracking — отслеживание максимальной границы мощности)

Контроллеры, созданные на базе ШИМ, считаются устаревшими. Некоторые модели уже сняли с производства, но в продаже еще много образцов таких приборов. Они вполне эффективны и работоспособны, но по функциональным возможностям уступают новым и более совершенным контроллерам MPPT.

Специалисты отмечают, что старые виды контроллеров больше подходят для частных солнечных батарей, рассчитанных на питание сравнительно небольшого количества потребителей. Новые образцы ориентированы на работу с большими количествами панелей, дающих значительное количество энергии.

Их недостатком считают:

  • высокая цена, ограничивающая возможности массового покупателя
  • сложность настройки, требующей участия опытного специалиста

Контроллеры типа MPPT широко рекламируют, но получить заметный выигрыш в производительности и эффективности можно только на больших и мощных солнечных комплексах.

Структурные схемы контроллеров

Разбираться в принципиальных схемах приборов могут не все пользователи. Но это и не обязательно, вполне достаточно понять принцип их работы на уровне блоков или узлов прибора. Рассмотрим структурные схемы двух разновидностей контроллеров:

Устройства PWM

На входе контроллера установлен стабилизатор и токоограничивающий резистор. Этим достигается защита от превышения входного сигнала и нарушения режима работы устройства. Допустимый уровень входного сигнала у каждого прибора свой, он указан в паспортных данных. Значение определяется спецификой контроллера, зависит от особенностей схемы и параметров прибора.

После этого ток проходит через блок из двух силовых транзисторов, где происходит преобразование значений напряжения и тока. Управление этими процессами производится через микросхему драйвера, при помощи чипа контроллера. Сам драйвер предназначен для коррекции режима работы транзисторов. Одна из основных задач — регулировка уровня мощности нагрузки, предотвращающая глубокий разряд аккумуляторов.

Читайте также:  Дипломы по теме солнечных батарей

Помимо этих компонентов в состав схемы входит датчик температуры. Он обеспечивает поддержание заданного температурного режима работы прибора, ограничивая его мощность по необходимости. Перегрев весьма опасен для контроллера, поэтому датчик относят к основным узлам схемы.

Приборы MPPT

Контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи, созданный по схеме MPPT, представляет собой более сложное устройство, чем PWM. Увеличено количество узлов и деталей, поскольку более тщательное выполнение алгоритмов работы требует определенных ресурсов. Основная функция устройства заключается в определении максимальной мощности солнечных батарей в текущих условиях и соответствующей перенастройке их работы.

Компараторы производят сопоставление значений напряжения и тока, определяя максимально возможную выходную мощность. По умолчанию сканирование происходит 1 раз в 2 часа, но режим можно перенастроить на более частую проверку.

Производится определение точки максимальной мощности (ТММ), определяющей напряжение, при котором выходные показатели будут максимально высокими. Заряд АКБ происходит в 4 этапа:

  • объемный. Это первый этап после ночного перерыва. Аккумуляторы активно накапливают энергию, используя всю энергию солнечных батарей
  • повышающий. Начинается сразу по достижении максимального заряда аккумуляторов. Напряжение заряда снижается, чтобы исключить нагрев и выделение газов. Этот режим, как правило, длится 1-3 часа, после чего следует переход на следующую стадию зарядки
  • плавающий. Этот этап необходим для поддержания заряда на максимальном уровне и недопущения перегрева или газоотделения, а также снижения количества накопленной энергии. Если нагрузка начинает требовать повышенной отдачи, контроллер переводит систему из плавающего режима в повышающий. Как только мощность на выходе упадет, будет вновь задействован плавающий режим
  • выравнивание. Этап, при котором происходит выравнивание плотности электролита, восстановление состояния электродов, переработка сульфата свинца

Работа контроллеров MPPT зависит от окружающей температуры. В жару выработка энергии падает, при сильном охлаждении процессы в аккумуляторах замедляются, что грозит выходом их из строя. Встроенный датчик температуры постоянно контролирует состояние и дает команду на соответствующую корректировку режима работы.

Использование контроллеров MPPT рекомендовано при мощности системы от 200 В или при нестабильном производстве энергии. Постоянное определение максимальной эффективности улучшает работу комплекса и позволяет обходиться без установки дополнительных модулей.

Способы подключения контроллеров

Перед подключением необходимо убедиться, что напряжение солнечных панелей не превышает номинал контроллера. Если оно больше, надо сменить прибор на более мощный, способный работать с высокими показателями тока и напряжения.

Перед началом работ надо выделить для установки контроллера место с соответствующими условиями — сухое, чистое, отапливаемое. Не должно быть контакта с солнечными лучами, не допускается наличие поблизости механизмов, создающих вибрацию.

Порядок подключения контроллеров PWM состоит из следующих этапов:

  • присоединение аккумуляторов к соответствующим клеммам прибора. Важно проследить за соблюдением полярности
  • в точке подключения плюсового провода необходимо установить предохранитель
  • к соответствующим контактам подключить провода от солнечных панелей, соблюдая полярность
  • на выход нагрузки включить сигнальную лампу

Важно! Нарушать эту последовательность нельзя. Если сначала подключить солнечные модули, можно вывести контроллер солнечного заряда из строя, поскольку ему будет некуда отдавать полученное напряжение.

Кроме этого, не допускается присоединение на контакты, предназначенные для соединения с нагрузкой, инвертора. Его можно присоединять только к блоку АКБ.

Принцип подключения этих контроллеров не отличается от вышеизложенного, но могут потребоваться некоторые дополнения. Например, на мощных системах необходимо использовать кабель, выдерживающий плотность проходящего тока не менее 4 ампер на квадратный миллиметр сечения.

Перед присоединением рекомендуется еще раз выполнить несложный расчет (разделить максимальное значение силы тока на 4 и прибавить около 10-15 % на запас прочности). Это позволит обеспечить штатную работу коммутации, исключить нагрев и опасность возникновения пожара.

Перед началом подключения надо вынуть предохранители из солнечных панелей и блока АКБ. После соединения контроллера с аккумуляторами и солнечными модулями производится подключение заземляющего контура и датчика температуры. Проверяют правильность всех соединений, после чего обратно устанавливают предохранители и включают систему.

Простейшие контроллеры типа Откл/Вкл (или On/Off)

Контроллеры такого типа работают только на запуск или остановку зарядки АКБ при падении или повышении заряда. Они не учитывают дополнительные условия работы, не определяют оптимальный режим, выполняя только функции триггера, настроенного на переключение при достижении минимального и максимального значений.

Такие контроллеры в настоящее время сняты с производства и давно не используются, хотя в некоторых системах их еще можно встретить. Единственным достоинством можно назвать простоту схемы, делающую работу прибора надежной и устойчивой. Подключение выполняется путем присоединения входных и выходных проводов к аккумуляторам и солнечным панелям, никакой дополнительной коммутации не имеется.

Что лучше выбрать?

Выбор типа контроллера производится исходя из мощности и производительности системы. Если они невелики, можно ограничиться установкой контроллера PWM. Это дешевле и проще.

Однако, если комплект выдает значительную мощность и обеспечивает питание чувствительных приборов потребления, лучшим решением станет использование контроллера MPPT. Он гораздо дороже, но способен настроить максимально эффективную работу комплекса оборудования. В любом случае, окончательный выбор обусловлен возможностями владельца и особенностями имеющегося солнечного комплекса.

Видео-инструкция по сборке своими руками

Источник