Régulateur de charge solaire: circuit, principe de fonctionnement, méthodes de connexion

L'énergie solaire est jusqu'à présent limitée (au niveau des ménages) à la création de panneaux photovoltaïques de puissance relativement faible. Mais quelle que soit la conception du convertisseur photoélectrique de la lumière du soleil en courant, cet appareil est équipé d'un module appelé contrôleur de charge solaire.

En effet, un schéma d'installation de photosynthèse de batterie solaire comprend une batterie de stockage - un dispositif de stockage de l'énergie reçue d'un panneau solaire. C'est cette source d'énergie secondaire qui est principalement desservie par le contrôleur.

Dans l'article que nous présentons, nous allons comprendre l'appareil et les principes de fonctionnement de cet appareil, et également réfléchir à la manière de le connecter.

Régulateurs solaires

Le module électronique, appelé contrôleur de la batterie solaire, est conçu pour effectuer un certain nombre de fonctions de contrôle pendant le processus de charge / décharge batterie solaire.

Lorsque la lumière du soleil tombe sur la surface d'un panneau solaire installé, par exemple, sur le toit d'une maison, cette lumière est convertie en courant électrique par les photocellules de l'appareil.

L'énergie reçue, en effet, pourrait être fournie directement à la batterie d'accumulateurs. Cependant, le processus de charge / décharge d'une batterie a ses propres subtilités (certains niveaux de courants et de tensions). Si vous négligez ces subtilités, la batterie pendant une courte période de fonctionnement échouera tout simplement.

Afin de ne pas avoir de si tristes conséquences, un module appelé contrôleur de charge pour la batterie solaire est conçu.

En plus de surveiller le niveau de la batterie, le module surveille également la consommation d'énergie. Selon le degré de décharge, le circuit du contrôleur de charge de batterie de la batterie solaire régule et définit le niveau de courant nécessaire pour la charge initiale et ultérieure.

Selon la capacité du contrôleur de charge de batterie de la centrale solaire, les conceptions de ces appareils peuvent avoir une configuration très différente

En général, en termes simples, le module offre une "durée de vie" sans souci pour la batterie, qui s'accumule périodiquement et donne de l'énergie aux appareils grand public.

Types pratiques

Au niveau industriel, deux types d'appareils électroniques ont été lancés et sont en cours de fabrication, dont l'exécution convient à une installation dans le circuit du système d'énergie solaire:

1. Appareils de la série PWM.
2. Appareils de la série MPPT.

Le premier type de contrôleur pour une batterie solaire peut être appelé un "vieil homme". De tels projets ont été développés et mis en service à l'aube de la formation de l'énergie solaire et éolienne.

Le principe de fonctionnement du circuit contrôleur PWM est basé sur des algorithmes de modulation de largeur d'impulsion. La fonctionnalité de ces appareils est quelque peu inférieure aux appareils de la série MPPT les plus avancés, mais en général, ils fonctionnent également assez efficacement.

L'un des modèles les plus populaires du système de charge solaire pour le contrôleur de charge de batterie de la station solaire, malgré le fait que le circuit de l'appareil est fabriqué à l'aide de la technologie PWM, considérée comme obsolète

Les conceptions utilisant la technologie de suivi du point de puissance maximale (suivi de la limite de puissance maximale) se distinguent par une approche moderne des solutions de circuits et offrent plus de fonctionnalités.

Mais si vous comparez les deux types de contrôleurs et, surtout, avec un biais vers la sphère domestique, les appareils MPPT ne regardent pas sous la lumière vive dans laquelle ils sont traditionnellement annoncés.

Contrôleur de type MPPT:

• a un coût plus élevé;
• possède un algorithme de réglage sophistiqué;
• donne un gain de puissance uniquement sur les panneaux d'une zone importante.

Ce type d'équipement est plus adapté aux systèmes mondiaux d'énergie solaire.

Le contrôleur, conçu pour fonctionner dans le cadre de la conception d'une centrale solaire. Est un représentant de la classe d'appareils MPPT - plus avancé et plus efficace

Il est plus rentable d'acheter et d'utiliser le contrôleur PWM (PWM) avec le même effet pour les besoins d'un utilisateur ordinaire dans un environnement domestique, qui a généralement des panneaux de petite surface.

Schémas fonctionnels des contrôleurs

Diagrammes schématiques des contrôleurs PWM et MPPT à prendre en compte par leur aspect borné - c'est un moment trop compliqué, couplé à une compréhension subtile de l'électronique. Par conséquent, il est logique de ne considérer que les schémas structurels. Cette approche est compréhensible pour un large éventail de personnes.

Option # 1 - Périphériques PWM

La tension du panneau solaire à travers deux conducteurs (plus et moins) arrive à l'élément de stabilisation et à la chaîne résistive de division. Grâce à cette partie du circuit, une égalisation potentielle de la tension d'entrée est obtenue et, dans une certaine mesure, ils organisent la protection de l'entrée du contrôleur contre le dépassement de la limite de tension d'entrée.

Il convient de souligner ici: chaque modèle individuel de l'appareil a une limite spécifique pour la tension d'entrée (indiquée dans la documentation).

Voici à quoi ressemble le schéma structurel des appareils basés sur les technologies PWM. Pour un fonctionnement dans le cadre de petites stations domestiques, une telle approche de circuit offre une grande efficacité

De plus, la tension et le courant sont limités à la valeur requise par les transistors de puissance. Ces composants de circuit, à leur tour, sont contrôlés par la puce du contrôleur via la puce du pilote. En conséquence, la tension de sortie de la paire de transistors de puissance définit la valeur normale de tension et de courant pour la batterie.

Dans le circuit, il y a également un capteur de température et un pilote qui contrôle le transistor de puissance, qui régule la puissance de charge (protection contre les décharges profondes de la batterie). Le capteur de température surveille l'état de chauffage des éléments importants du contrôleur PWM.

Habituellement, le niveau de température à l'intérieur du boîtier ou sur les radiateurs des transistors de puissance. Si la température dépasse les limites définies dans les paramètres, l'appareil déconnecte toutes les lignes électriques actives.

Option # 2 - Instruments MPPT

La complexité du schéma dans ce cas est due à son ajout à un certain nombre d'éléments qui construisent plus soigneusement l'algorithme de contrôle nécessaire, en fonction des conditions de travail.

Les niveaux de tension et de courant sont contrôlés et comparés par des circuits de comparaison, et la puissance de sortie maximale est déterminée à partir des résultats de la comparaison.

Schéma de circuit structurel pour les contrôleurs de charge basés sur les technologies MPPT. Un algorithme plus sophistiqué pour contrôler et contrôler les périphériques est déjà noté ici.

La principale différence entre ce type de contrôleurs et les appareils PWM est qu'ils sont capables d'ajuster le module solaire d'énergie à la puissance maximale, quelles que soient les conditions météorologiques.

Le circuit de tels appareils met en œuvre plusieurs méthodes de contrôle:

• perturbations et observations;
• augmentation de la conductivité;
• balayage actuel;
• tension constante.

Et dans le dernier segment de l'action générale, un algorithme pour comparer toutes ces méthodes est également utilisé.

Façons de connecter les contrôleurs

En ce qui concerne le sujet des connexions, il convient de noter immédiatement: pour installer chaque appareil individuel, une caractéristique est le travail avec une série spécifique de panneaux solaires.

Ainsi, par exemple, si un contrôleur est conçu pour une tension d'entrée maximale de 100 volts, une série de panneaux solaires ne doit pas émettre plus que cette valeur à la sortie.

Toute centrale solaire fonctionne selon la règle d'équilibre des tensions de sortie et d'entrée du premier étage. La limite supérieure de la tension du contrôleur doit correspondre à la limite supérieure de la tension du panneau

Avant de connecter l'appareil, il est nécessaire de déterminer le lieu de son installation physique. Selon les règles, des pièces sèches et bien ventilées doivent être choisies comme site d'installation. La présence de matériaux inflammables à proximité de l'appareil est exclue.

La présence de sources de vibrations, de chaleur et d'humidité à proximité immédiate de l'appareil est inacceptable. Le site d'installation doit être protégé des précipitations et de la lumière directe du soleil.

Technique de connexion du modèle PWM

Presque tous les fabricants de contrôleurs PWM doivent suivre la séquence exacte des périphériques de connexion.

La technique de connexion des contrôleurs PWM aux périphériques n'est pas particulièrement complexe. Chaque carte est équipée de bornes étiquetées. Il vous suffit de suivre la séquence d'actions

Les périphériques doivent être connectés en totale conformité avec les désignations des bornes de contact:

1. Connectez les fils de la batterie aux bornes de l'appareil de batterie conformément à la polarité indiquée.
2. Au point de contact du fil positif, activez le fusible de protection.
3. Sur les contacts du contrôleur destinés au panneau solaire, fixez les conducteurs provenant des panneaux solaires. Observez la polarité.
4. Connectez une lampe de test de la tension correspondante (généralement 12 / 24V) aux bornes de la charge de l'appareil.

La séquence spécifiée ne doit pas être violée. Par exemple, il est strictement interdit de connecter des panneaux solaires en premier lieu avec une batterie non connectée. Par de telles actions, l'utilisateur risque de «brûler» l'appareil. Dans ce truc le schéma de montage des panneaux solaires avec une batterie est décrit plus en détail.

De plus, pour les contrôleurs de la série PWM, il n'est pas permis de connecter un onduleur aux bornes de charge du contrôleur. L'onduleur doit être connecté directement aux bornes de la batterie.

Procédure de connexion des appareils MPPT

Les exigences générales pour l'installation physique de ce type d'appareil ne diffèrent pas des systèmes précédents. Mais l'installation technologique est souvent quelque peu différente, car les contrôleurs MPPT sont souvent considérés comme des appareils plus puissants.

Pour les contrôleurs conçus pour des niveaux de puissance élevés, il est recommandé d'utiliser des câbles de grande section équipés de terminaisons métalliques sur les connexions des circuits de puissance

Par exemple, pour les systèmes puissants, ces exigences sont complétées par le fait que les fabricants recommandent de prendre un câble pour les lignes de connexion électrique, conçu pour une densité de courant d'au moins 4 A / mm². C'est-à-dire, par exemple, pour un contrôleur pour un courant de 60 A, vous avez besoin d'un câble pour vous connecter à la batterie avec une section d'au moins 20 mm².

Les câbles de connexion doivent être équipés de cosses en cuivre, bien serties avec un outil spécial. Les bornes négatives du panneau solaire et de la batterie doivent être équipées d'adaptateurs avec fusibles et interrupteurs.

Cette approche élimine les pertes d'énergie et garantit le fonctionnement sûr de l'installation.

Schéma fonctionnel de la connexion d'un puissant contrôleur MPPT: 1 - panneau solaire; 2 - Contrôleur MPPT; 3 - bornier; 4,5 - fusibles; 6 - interrupteur d'alimentation du contrôleur; 7.8 - pneu au sol

Avant de vous connecter panneaux solaires à l'appareil, assurez-vous que la tension aux bornes correspond ou est inférieure à la tension autorisée à appliquer à l'entrée du contrôleur.

Connexion de périphériques au périphérique MTTP:

1. Mettez le panneau et les interrupteurs de batterie en position «arrêt».
2. Retirez les fusibles de protection du panneau et de la batterie.
3. Connectez les bornes de la batterie aux bornes du contrôleur pour le câble de la batterie.
4. Connectez le câble aux bornes du panneau solaire avec les bornes du contrôleur marquées du signe correspondant.
5. Connectez la borne de terre au bus de terre avec un câble.
6. Installez le capteur de température sur le contrôleur conformément aux instructions.

Après ces étapes, il est nécessaire de remplacer le fusible de batterie précédemment retiré et de mettre l'interrupteur en position «on». Un signal de détection de batterie apparaîtra sur l'écran du contrôleur.

Ensuite, après une courte pause (1-2 minutes), mettez en place le fusible précédemment retiré du panneau solaire et placez l'interrupteur du panneau en position de marche.

L'écran de l'instrument affichera la valeur de tension du panneau solaire. Ce moment indique le lancement réussi d'une centrale solaire en fonctionnement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

L'industrie produit des appareils à multiples facettes en termes de solutions de circuits. Par conséquent, il est impossible de faire des recommandations sans ambiguïté concernant le raccordement de toutes les installations sans exception.

Cependant, le principe principal pour tous les types d'appareils reste le même: sans connecter la batterie aux bus du contrôleur, la connexion aux panneaux photovoltaïques est inacceptable. Des exigences similaires s'appliquent à l'inclusion dans le système. inverseur de tension. Il doit être considéré comme un module séparé connecté à la batterie par contact direct.

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