Régulateur de charge de batterie pour panneau solaire. Schéma et description

Ici vous découvrirez:

• Lorsque vous avez besoin d'un contrôleur
• Fonctions du contrôleur solaire
• Fonctionnement du contrôleur de charge de la batterie
• Caractéristiques de l'appareil
• Les types
• Options de sélection
• Méthodes de connexion des contrôleurs
• Contrôleur maison: caractéristiques, accessoires
• Comment puis-je remplacer certains composants
• Principe d'opération

Le contrôleur de charge de la batterie solaire est un élément obligatoire du système d'alimentation des panneaux solaires, à l'exception des batteries et des panneaux eux-mêmes. De quoi est-il responsable et comment le fabriquer soi-même?

Lorsque vous avez besoin d'un contrôleur

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

En effet, l'installation de photosynthèse à la lumière solaire comprend une batterie rechargeable, qui stocke l'énergie reçue du panneau solaire. C'est cette source d'énergie secondaire qui est principalement desservie par le contrôleur.

Ensuite, nous comprendrons l'appareil et les principes de fonctionnement de cet appareil, et parlerons également de la façon de le connecter.

Lorsque la batterie est à sa charge maximale, le contrôleur régulera l'alimentation en courant, la réduisant à la quantité requise de compensation pour l'autodécharge de l'appareil. Si la batterie est complètement déchargée, le contrôleur déconnectera toute charge entrante vers l'appareil.

La nécessité de cet appareil peut se résumer aux points suivants:

1. Chargement de la batterie en plusieurs étapes;
2. Réglage de l'allumage / extinction de la batterie lors du chargement / déchargement de l'appareil;
3. Connexion de la batterie à la charge maximale;
4. Connexion de charge à partir de photocellules en mode automatique.

Le contrôleur de charge de batterie pour les appareils solaires est important car l'exécution de toutes ses fonctions en bon état de fonctionnement augmente considérablement la durée de vie de la batterie intégrée.

Où est installé

Le contrôleur est connecté entre la batterie et le panneau solaire. Cependant, un onduleur solaire doit être inclus dans le schéma de câblage. L'onduleur est utilisé pour convertir le courant 12 V CC du panneau solaire en courant 220 V CA de n'importe quelle prise de la maison, monté après la batterie.

Il est également important d'avoir un fusible qui assure une fonction de protection contre diverses surcharges et courts-circuits. Par conséquent, afin de sécuriser votre maison, vous devez installer un fusible. En présence d'un grand nombre de panneaux solaires, il est souhaitable d'installer des fusibles entre chaque élément du circuit.

L'image ci-dessous montre à quoi ressemble l'onduleur (boîte noire):

Le schéma de connexion standard ressemble à celui illustré dans la figure ci-dessous.

Le diagramme montre que les panneaux solaires sont connectés au contrôleur, l'énergie électrique est fournie au contrôleur puis stockée dans la batterie. De la batterie, il retourne au contrôleur, puis va à l'onduleur. Et après l'onduleur, il y a une distribution pour la consommation.

Fonctions du contrôleur solaire

Le module électronique, appelé contrôleur de batterie solaire, est conçu pour exécuter une variété de fonctions de contrôle pendant le processus de charge / décharge de la batterie solaire.

Cela ressemble à l'un des nombreux modèles existants de contrôleurs de charge pour panneaux solaires. Ce module appartient au développement du type PWM

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

L'énergie résultante, en fait, pourrait être envoyée directement à la batterie de stockage. Cependant, le processus de charge / décharge de la batterie a ses propres subtilités (certains niveaux de courants et de tensions). Si vous négligez ces subtilités, la batterie tombera simplement en panne dans un court laps de temps.

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

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

En fonction de la capacité du contrôleur de charge de la batterie solaire, les conceptions de ces appareils peuvent avoir des configurations très différentes.

En général, en termes simples, le module offre une «vie» sans soucis à la batterie, qui s'accumule périodiquement et libère de l'énergie vers les appareils grand public.

Que se passe-t-il si vous n'installez pas

Si vous n'installez pas de contrôleurs MPPT ou PWM pour les panneaux solaires, vous devrez alors surveiller indépendamment le niveau de tension des batteries. Cela peut être fait à l'aide d'un voltmètre, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Cependant, avec une telle connexion, le niveau de charge de la batterie ne sera pas fixe, ce qui peut entraîner une brûlure et une panne. Cette méthode de connexion est possible lors de la connexion de petits panneaux solaires à des appareils d'alimentation d'une capacité ne dépassant pas 0,1 kW. Pour les panneaux qui alimenteront toute la maison, l'installation sans contrôleur n'est pas recommandée, car l'équipement tombera en panne beaucoup plus tôt. En outre, en raison de la surcharge de la batterie, ils peuvent tomber en panne: l'onduleur, étant donné qu'il ne supportera pas une telle tension, peut brûler le câblage, etc. Par conséquent, une installation correcte doit être effectuée, tous les facteurs doivent être pris en compte.

Fonctionnement du contrôleur de charge de la batterie

En l'absence de lumière solaire sur les photocellules de la structure, celle-ci est en mode veille. Une fois que les rayons sont apparus sur les éléments, le contrôleur est toujours en mode veille. Il ne s'allume que si l'énergie stockée du soleil atteint 10 volts en équivalent électrique.

Dès que la tension atteint cet indicateur, l'appareil s'allume et, à travers la diode Schottky, commence à fournir du courant à la batterie. Le processus de charge de la batterie dans ce mode se poursuivra jusqu'à ce que la tension reçue par le contrôleur atteigne 14 V. Si cela se produit, alors des changements se produiront dans le circuit du contrôleur pour une batterie solaire de 35 watts ou toute autre. L'amplificateur ouvrira l'accès au MOSFET et les deux autres, les plus faibles, seront fermés.

Cela arrêtera de charger la batterie. Dès que la tension chute, le circuit revient à sa position d'origine et la charge se poursuit. Le temps alloué pour cette opération au contrôleur est d'environ 3 secondes.

Contrôleur de charge DIY

Si vous avez de l'expérience dans l'utilisation d'équipements électriques, vous pouvez créer vous-même un contrôleur pour charger une batterie solaire. L'image ci-dessous montre le schéma le plus simple d'un tel appareil.

Considérons le principe de fonctionnement d'un tel schéma. Une cellule photoélectrique ou photorésistance LDR est un dispositif qui change sa résistance lorsque la lumière le frappe, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un panneau solaire. Contrôlé par des transistors. Lors d'une exposition au soleil, les transistors sont fermés. Le courant est transmis du panneau à la batterie à travers la diode D2, il est ici nécessaire pour que le courant ne circule pas dans l'autre sens.Lorsqu'il est complètement chargé, le régulateur ZD envoie un signal à la lampe LED rouge, qui s'allume en rouge, et la charge s'arrête. Lorsque la tension de la batterie diminue, le stabilisateur s'éteint et la charge a lieu. Des résistances sont nécessaires pour réduire l'ampérage afin que les éléments ne tombent pas en panne. Le schéma indique également un transformateur, à partir duquel une charge peut également se produire, le principe est le même. Un courant commence à circuler le long de cette branche la nuit ou par temps nuageux.

Caractéristiques de l'appareil

Faible consommation d'énergie au repos. Le circuit a été conçu pour les batteries au plomb-acide de taille petite à moyenne et consomme un faible courant (5 mA) lorsqu'il est inactif. Cela prolonge la durée de vie de la batterie.

Composants facilement disponibles. L'appareil utilise des composants conventionnels (pas SMD) qui peuvent être facilement trouvés dans les magasins. Rien n'a besoin d'être flashé, la seule chose dont vous avez besoin est un voltmètre et une alimentation réglable pour régler le circuit.

La dernière version de l'appareil. Il s'agit de la troisième version de l'appareil, donc la plupart des erreurs et des lacunes présentes dans les versions précédentes du chargeur ont été corrigées.

Régulation de tension. L'appareil utilise un régulateur de tension parallèle afin que la tension de la batterie ne dépasse pas la norme, généralement 13,8 volts.

Protection contre les sous-tensions. La plupart des chargeurs solaires utilisent une diode Schottky pour se protéger contre les fuites de batterie vers le panneau solaire. Un régulateur de tension shunt est utilisé lorsque la batterie est complètement chargée. L'un des problèmes de cette approche est les pertes de diode et, par conséquent, son échauffement. Par exemple, un panneau solaire de 100 watts, 12V, fournit 8A à la batterie, la chute de tension aux bornes de la diode Schottky sera de 0,4V, c'est-à-dire la dissipation de puissance est d'environ 3,2 watts. Il s'agit, d'une part, de pertes, et d'autre part, la diode aura besoin d'un radiateur pour évacuer la chaleur. Le problème est que cela ne fonctionnera pas pour réduire la chute de tension, plusieurs diodes connectées en parallèle réduiront le courant, mais la chute de tension restera ainsi. Dans le schéma ci-dessous, à la place des diodes conventionnelles, des mosfets sont utilisés, donc la puissance n'est perdue que pour la résistance active (pertes résistives).

À titre de comparaison, dans un panneau de 100 W lors de l'utilisation de mosfets IRFZ48 (KP741A), la perte de puissance n'est que de 0,5 W (à Q2). Cela signifie moins de chaleur et plus d'énergie pour les batteries. Un autre point important est que les mosfets ont un coefficient de température positif et peuvent être connectés en parallèle pour réduire la résistance.

Le diagramme ci-dessus utilise quelques solutions non standard.

Mise en charge. Aucune diode n'est utilisée entre le panneau solaire et la charge, à la place il y a un mosfet Q2. Une diode dans le mosfet permet au courant de circuler du panneau vers la charge. Si une tension significative apparaît sur Q2, alors le transistor Q3 s'ouvre, le condensateur C4 est chargé, ce qui oblige l'ampli-op U2c et U3b à ouvrir le mosfet de Q2. Maintenant, la chute de tension est calculée selon la loi d'Ohm, c'est-à-dire I * R, et c'est beaucoup moins que s'il y avait une diode là-bas. Le condensateur C4 est périodiquement déchargé à travers la résistance R7 et Q2 se ferme. Si un courant circule depuis le panneau, la CEM d'auto-induction de l'inducteur L1 force immédiatement Q3 à s'ouvrir. Cela se produit très souvent (plusieurs fois par seconde). Dans le cas où le courant va au panneau solaire, Q2 se ferme, mais Q3 ne s'ouvre pas, car la diode D2 limite l'auto-induction EMF de la self L1. La diode D2 peut être évaluée pour un courant de 1A, mais lors des tests, il s'est avéré qu'un tel courant se produit rarement.

Le trimmer VR1 règle la tension maximale. Lorsque la tension dépasse 13,8 V, l'amplificateur opérationnel U2d ouvre le mosfet de Q1 et la sortie du panneau est "court-circuitée" à la masse.De plus, l'amplificateur opérationnel U3b désactive Q2 et ainsi de suite. le panneau est déconnecté de la charge. Ceci est nécessaire car Q1, en plus du panneau solaire, "court-circuite" la charge et la batterie.

Gestion des mosfets à canal N. Les mosfets Q2 et Q4 nécessitent plus de tension pour conduire que ceux utilisés dans le circuit. Pour ce faire, l'ampli-op U2 avec un cerclage de diodes et de condensateurs crée une tension VH accrue. Cette tension est utilisée pour alimenter U3, dont la sortie sera une surtension. Un tas de U2b et D10 assurent la stabilité de la tension de sortie à 24 volts. Avec cette tension, il y aura une tension d'au moins 10 V à travers la grille-source du transistor, de sorte que la génération de chaleur sera faible. Habituellement, les mosfets à canal N ont une impédance beaucoup plus faible que ceux à canal P, c'est pourquoi ils ont été utilisés dans ce circuit.

Protection contre les sous-tensions. Les amplificateurs opérationnels Mosfet Q4, U3a avec cerclage externe des résistances et des condensateurs, sont conçus pour la protection contre les sous-tensions. Ici, Q4 est utilisé non standard. La diode mosfet fournit un flux constant de courant dans la batterie. Lorsque la tension est supérieure au minimum spécifié, le mosfet est ouvert, ce qui permet une petite chute de tension lors du chargement de la batterie, mais plus important encore, il permet au courant de la batterie de circuler vers la charge si la cellule solaire ne peut pas fournir une puissance de sortie suffisante. Un fusible protège contre les courts-circuits côté charge.

Ci-dessous, des images de la disposition des éléments et des cartes de circuits imprimés.

Configuration de l'appareil. Lors de l'utilisation normale de l'appareil, le cavalier J1 ne doit pas être inséré! La LED D11 est utilisée pour le réglage. Pour configurer l'appareil, connectez une alimentation réglable aux bornes «charge».

Réglage de la protection contre les sous-tensions Insérez le cavalier J1. Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 10,5 V. Tourner le trimmer VR2 dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la LED D11 s'allume. Tournez légèrement VR2 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le voyant s'éteigne. Retirez le cavalier J1.

Réglage de la tension maximale Dans l'alimentation, réglez la tension de sortie sur 13,8 V. Tourner le trimmer VR1 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la LED D9 s'éteigne. Tournez lentement VR1 dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la LED D9 s'allume.

Le contrôleur est configuré. N'oubliez pas de retirer le cavalier J1!

Si la capacité de l'ensemble du système est petite, les mosfets peuvent être remplacés par un IRFZ34 moins cher. Et si le système est plus puissant, les mosfets peuvent être remplacés par un IRFZ48 plus puissant.

Contrôleur de charge solaire

Cet appareil est le principal de tout le système - c'est le contrôleur qui assure l'interaction de tous les composants - le panneau solaire, la charge et la batterie (il n'est nécessaire que si nous voulons stocker de l'énergie dans la batterie, si nous fournissons l'énergie directement au réseau électrique, nous avons besoin d'un autre type de contrôleur de raccordement au réseau).
Il y a pas mal de contrôleurs pour les faibles courants (10-20A) sur le marché, mais depuis Dans notre cas, une batterie au lithium est utilisée à la place d'une batterie au plomb, vous devez alors choisir un contrôleur avec des paramètres réglables (réglables). Le contrôleur a été acheté, comme sur la photo, le prix de l'émission est de 13 $ sur eBay à 20-30 $, en fonction de l'avidité des vendeurs locaux. Le contrôleur est fièrement appelé "Intelligent PWM Solar Panel Charge Controller", bien qu'en fait toute son "intelligence" consiste en la possibilité de définir des seuils de charge et de décharge, et structurellement il ne diffère pas beaucoup d'un convertisseur DC-DC conventionnel.

La connexion du contrôleur est assez simple, il ne dispose que de 3 connecteurs - pour le panneau solaire, la charge et la batterie, respectivement. Dans mon cas, une bande de LED 12V a été connectée en tant que charge, la batterie est toujours la même batterie de test avec Hobbyking. Également sur le contrôleur, il y a 2 connecteurs USB, à partir desquels vous pouvez charger divers appareils.

Dans l'ensemble, cela ressemblait à ceci:

Avant d'utiliser le contrôleur, vous devez le configurer. Les contrôleurs de ce modèle sont vendus dans différentes modifications pour différents types de batteries, les différences ne sont probablement que dans les paramètres prédéfinis. Pour ma batterie au lithium à trois cellules (3S1P), j'ai défini les valeurs suivantes:

Comme vous pouvez le voir, la tension de coupure de charge (PV OFF) est réglée à 12,5 V (sur la base de 4,2 V, 12,6 pourraient être mis par cellule, mais une légère sous-charge a un effet positif sur le nombre de cycles de batterie). Les 2 paramètres suivants sont la déconnexion de la charge, dans mon cas, elle est réglée sur 10 V et la réactivation de la charge à 10,5 V. La valeur minimale pourrait être définie encore moins, jusqu'à 9,6V, une petite marge a été laissée pour le fonctionnement du contrôleur lui-même, qui est alimenté par la même batterie.

Les types

Allumé éteint

Ce type d'appareil est considéré comme le plus simple et le moins cher. Sa seule et principale tâche est de couper l'alimentation de la batterie lorsque la tension maximale est atteinte pour éviter la surchauffe.

Cependant, ce type présente un certain inconvénient, qui est un arrêt trop précoce. Après avoir atteint le courant maximum, il est nécessaire de maintenir le processus de charge pendant quelques heures, et ce contrôleur l'éteindra immédiatement.

En conséquence, la charge de la batterie sera de l'ordre de 70% du maximum. Cela affecte négativement la batterie.

PWM

Ce type est un marche / arrêt avancé. La mise à niveau est qu'il dispose d'un système de modulation de largeur d'impulsion (PWM) intégré. Cette fonction permettait au contrôleur, lorsqu'il atteignait la tension maximale, de ne pas couper l'alimentation en courant, mais de réduire sa puissance.

Pour cette raison, il est devenu possible de charger presque complètement l'appareil.

MRRT

Ce type est considéré comme le plus avancé à l'heure actuelle. L'essence de son travail repose sur le fait qu'il est capable de déterminer la valeur exacte de la tension maximale pour une batterie donnée. Il surveille en permanence le courant et la tension dans le système. En raison de la réception constante de ces paramètres, le processeur est capable de maintenir les valeurs les plus optimales de courant et de tension, ce qui vous permet de créer une puissance maximale.

Si nous comparons le contrôleur MPPT et PWN, l'efficacité du premier est supérieure d'environ 20 à 35%.

Appareils MRRT

Les contrôleurs les plus efficaces et les plus stables sont considérés comme des contrôleurs de batterie solaire de la modification MPRT - Maximum Power Point Tracking. Ces appareils surveillent la puissance de charge lorsque la limite maximale est atteinte. Ce processus utilise des algorithmes sophistiqués pour contrôler les lectures de tension et de courant, établissant le rapport de caractéristiques le plus optimal qui assure une efficacité maximale du système solaire.

En cours de fonctionnement, il a été pratiquement établi que le contrôleur solaire mppt est plus avancé et diffère considérablement des autres modèles. Comparé aux appareils PWM, il est environ 35% plus efficace, respectivement, le système lui-même s'avère être le même.

Une qualité et une fiabilité accrues de ces dispositifs sont obtenues grâce à un circuit complexe, complété par des composants qui fournissent un contrôle précis en fonction des conditions de fonctionnement. Des circuits spéciaux surveillent et comparent les niveaux de courant et de tension, puis déterminent la puissance de sortie maximale.

La principale caractéristique des contrôleurs MPRT est la possibilité d'ajuster le panneau solaire à la puissance maximale, quelle que soit la météo du moment. Ainsi, la batterie fonctionne plus efficacement et fournit la charge de batterie requise.

Options de sélection

Il n'y a que deux critères de sélection:

1. Le premier et très important point est la tension d'entrée. Le maximum de cet indicateur doit être supérieur d'environ 20% de la tension en circuit ouvert de la batterie solaire.
2. Le deuxième critère est le courant nominal.Si le type PWN est sélectionné, son courant nominal doit être supérieur au courant de court-circuit de la batterie d'environ 10%. Si MPPT est choisi, sa principale caractéristique est la puissance. Ce paramètre doit être supérieur à la tension de l'ensemble du système multipliée par le courant nominal du système. Pour les calculs, la tension est prise avec des batteries déchargées.

Sélection en fonction de la puissance du réseau de panneaux solaires

Le paramètre principal du contrôleur de charge solaire est la tension de fonctionnement et l'ampérage maximum avec lequel le contrôleur de charge peut fonctionner. Il est très important de connaître les paramètres des panneaux solaires tels que:

• Tension nominale - la tension de fonctionnement du circuit de batterie solaire, fermé à la charge, c.-à-d. par contrôleur;
• La tension en boucle ouverte est la tension maximale réalisable du circuit solaire, non connectée à la charge. Cette tension est également appelée tension en circuit ouvert. Lorsqu'il est connecté à un contrôleur solaire, le contrôleur doit être capable de résister à cette tension.
• Courant d'entrée solaire maximal, courant de court-circuit du circuit solaire. Ce paramètre est rarement indiqué dans les caractéristiques du contrôleur. Pour ce faire, vous devez connaître le calibre du fusible dans le contrôleur et calculer l'amplitude du courant de court-circuit des modules solaires dans le circuit. Pour les panneaux solaires, le courant de court-circuit est généralement toujours indiqué. Le courant de court-circuit est toujours supérieur au courant de service maximal.
• Courant opérationnel nominal. Le courant du circuit solaire connecté, qui est généré par les panneaux solaires dans des conditions de fonctionnement normales. Ce courant est généralement inférieur au courant spécifié dans les caractéristiques du contrôleur, car les fabricants, comme toujours, indiquent l'ampérage maximum du contrôleur.
• Puissance nominale des panneaux solaires connectés. Cette puissance représente le produit de la tension de fonctionnement et du courant de fonctionnement des panneaux solaires. La puissance des panneaux solaires connectés au contrôleur doit être égale ou inférieure à celle indiquée, mais pas plus. Si la puissance est dépassée, le contrôleur peut griller en l'absence de fusibles. Bien que la plupart des contrôleurs aient naturellement des fusibles évalués pour une surcharge de 10 à 20% pendant 5 à 10 minutes.

Méthodes de connexion des contrôleurs

Compte tenu du sujet des connexions, il convient de le noter tout de suite: pour l'installation de chaque appareil individuel, une caractéristique est le travail avec une série spécifique de panneaux solaires.

Ainsi, par exemple, si un contrôleur est utilisé qui est conçu pour une tension d'entrée maximale de 100 volts, une série de panneaux solaires doit produire une tension ne dépassant pas cette valeur.

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

Avant de connecter l'appareil, il est nécessaire de déterminer le lieu de son installation physique. Selon les règles, le lieu d'installation doit être choisi dans des zones sèches et bien ventilées. 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 atmosphériques et de la lumière directe du soleil.

Technique de connexion des modèles PWM

Presque tous les fabricants de contrôleurs PWM exigent une séquence exacte de dispositifs de connexion.

La technique de connexion des contrôleurs PWM avec des périphériques n'est pas particulièrement difficile. Chaque carte est équipée de bornes étiquetées. Ici, il vous suffit de suivre la séquence des actions.

Les périphériques doivent être connectés conformément aux désignations des bornes de contact:

1. Connectez les fils de la batterie aux bornes de la batterie de l'appareil conformément à la polarité indiquée.
2. Activez le fusible de protection directement au point de contact du fil positif.
3. Sur les contacts du contrôleur destinés au panneau solaire, fixez les conducteurs sortant des panneaux solaires des panneaux. Respectez la polarité.
4. Connectez une lampe de test de la tension appropriée (généralement 12 / 24V) aux bornes de 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 lorsque la batterie n'est pas connectée. Par de telles actions, l'utilisateur court le risque de «brûler» l'appareil. Ce matériel décrit plus en détail le schéma de montage des cellules solaires avec une batterie.

De plus, pour les contrôleurs de la série PWM, il est inacceptable de connecter un inverseur de tension 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 la configuration 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 grandes sections, équipés de terminaisons métalliques, au niveau des connexions du circuit de puissance.

Par exemple, pour les systèmes à forte puissance, ces exigences sont complétées par le fait que les fabricants recommandent de prendre un câble pour les lignes de raccordement électrique conçu pour une densité de courant d'au moins 4 A / mm2. C'est-à-dire, par exemple, pour un contrôleur avec un courant de 60 A, un câble est nécessaire pour se connecter à une batterie d'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 de fusibles et d'interrupteurs.

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

Schéma de principe pour connecter un puissant contrôleur MPPT: 1 - panneau solaire; 2 - contrôleur MPPT; 3 - bornier; 4,5 - fusibles; 6 - interrupteur d'alimentation du contrôleur; 7.8 - bus de masse

Avant de connecter des panneaux solaires à l'appareil, assurez-vous que la tension aux bornes correspond ou est inférieure à la tension qui peut être appliquée à l'entrée du contrôleur.

Connexion des périphériques au périphérique MTTP:

1. Placez le panneau et les interrupteurs de batterie en position d'arrêt.
2. Retirez le panneau et les fusibles de protection de la batterie.
3. Connectez le câble des bornes de la batterie aux bornes du contrôleur de la batterie.
4. Connectez les fils du panneau solaire aux bornes du contrôleur marquées du signe approprié.
5. Connectez un câble entre la borne de terre et le bus de terre.
6. Installez le capteur de température sur le contrôleur conformément aux instructions.

Après ces étapes, vous devez insérer le fusible de batterie précédemment retiré en place et tourner l'interrupteur en position «on». Le signal de détection de batterie apparaîtra sur l'écran du contrôleur.

Ensuite, après une courte pause (1 à 2 minutes), remplacez le fusible du panneau solaire précédemment retiré et mettez l'interrupteur du panneau en position «marche».

L'écran de l'instrument affichera la valeur de tension du panneau solaire. Ce moment témoigne du succès de la mise en service de la centrale solaire.

Sélection d'un contrôleur pour la tension et le courant des panneaux solaires et de la batterie

La plupart des panneaux solaires produits ont une tension nominale de 12 ou 24 volts. Ceci est fait pour que les batteries puissent être chargées sans conversion de tension supplémentaire. Les batteries rechargeables sont apparues beaucoup plus tôt que les panneaux solaires et ont une norme de tension nominale commune de 12 ou 24 volts. En conséquence, la plupart des contrôleurs solaires sont disponibles avec une tension de fonctionnement nominale de 12 ou 24 volts, ainsi que des 12 et 24 volts à double plage avec détection et commutation automatiques de la tension.

Les tensions nominales à 12 et 24 volts sont suffisamment faibles pour les systèmes à forte puissance. Pour obtenir la puissance requise, il est nécessaire d'augmenter le nombre de panneaux solaires et d'accumulateurs, en les connectant dans des circuits parallèles et en augmentant considérablement l'intensité du courant. Une augmentation de l'intensité du courant entraîne un échauffement du câble et des pertes électriques. Il est nécessaire d'augmenter l'épaisseur du câble, la consommation de métal augmente. De puissants contrôleurs à courant élevé sont également nécessaires, et de tels contrôleurs sont très coûteux.

Pour éliminer l'augmentation de courant, les contrôleurs pour systèmes haute puissance sont conçus pour des tensions de fonctionnement nominales de 36, 48 et 60 volts. Il est à noter que la tension des contrôleurs est un multiple de la tension de 12 volts, afin de pouvoir connecter des panneaux solaires et une batterie à des ensembles série. Plusieurs contrôleurs de tension sont disponibles pour la technologie de charge PWM uniquement.

Comme vous pouvez le voir, les contrôleurs PWM sont sélectionnés avec un multiple de tension de 12 volts, et dans eux la tension d'entrée nominale des panneaux solaires et la tension nominale du circuit des batteries connectées doivent être les mêmes, c'est-à-dire 12V de SB - 12V à la batterie, 24V à 24, 48V à 48V.

Pour les contrôleurs MPPT, la tension d'entrée peut être égale ou arbitrairement plus élevée plusieurs fois sans un multiple de 12 volts. En règle générale, les contrôleurs MPPT ont des tensions d'entrée solaires de 50 volts pour les modèles simples et jusqu'à 250 volts pour les contrôleurs haute puissance. Mais il convient de garder à l'esprit que, encore une fois, les fabricants indiquent la tension d'entrée maximale et, lors du raccordement de panneaux solaires en série, leur tension maximale, ou tension de circuit ouvert, doit être ajoutée. En termes simples: la tension maximale d'entrée est comprise entre 50 et 250V, selon le modèle, l'entrée nominale ou minimale sera de 12, 24, 36 ou 48V. Dans le même temps, la tension de sortie pour charger la batterie des contrôleurs MPPT est standard, souvent avec détection automatique et prise en charge des tensions à 12, 24, 36 et 48 volts, parfois 60 ou 96 volts.

Il existe des contrôleurs MPPT industriels très puissants en série avec une tension d'entrée provenant de panneaux solaires à 600V, 800V et même 2000V. Ces contrôleurs peuvent également être achetés gratuitement auprès de fournisseurs d'équipements russes.

Outre le choix d'un contrôleur en fonction de la tension de fonctionnement, les contrôleurs doivent être sélectionnés en fonction du courant d'entrée maximal des panneaux solaires et du courant de charge maximal de la batterie.

Pour un contrôleur PWM, le courant d'entrée maximal des panneaux solaires ira dans le courant de charge de la batterie, c.-à-d. le contrôleur ne se chargera pas avec plus de courant que les panneaux solaires qui y sont connectés ne le donnent.

Dans le contrôleur MPPT, tout est différent, le courant d'entrée des panneaux solaires et le courant de sortie pour charger la batterie sont des paramètres différents. Ces courants peuvent être égaux si la tension nominale des panneaux solaires connectés est égale à la tension nominale de la batterie connectée, mais alors l'essence de la conversion MPPT est perdue et l'efficacité du contrôleur diminue. Dans les contrôleurs MPPT, la tension d'entrée nominale des panneaux solaires doit être 2 à 3 fois supérieure à la tension nominale des batteries connectées. Si la tension d'entrée est inférieure à 2 fois plus élevée, par exemple 1,5 fois, alors il y aura moins d'efficacité et plus de 3 fois plus élevée, alors il y aura des pertes importantes pour la différence de conversion de tension.

En conséquence, le courant d'entrée sera toujours égal ou inférieur au courant de sortie maximal de la charge de la batterie. Par conséquent, il s'ensuit que les contrôleurs MPPT doivent être sélectionnés en fonction du courant de charge maximal de la batterie. Mais afin de ne pas dépasser ce courant, la puissance maximale des panneaux solaires connectés est indiquée, à la tension nominale du circuit des batteries connectées. Exemple pour un contrôleur de charge MPPT de 60 A:

• 800W à la tension de la batterie de la centrale électrique 12V;
• 1600W à une tension de batterie de la centrale électrique de 24V;
• 2400 W à une tension de batterie de la centrale électrique de 36 V;
• 3200W à une tension de batterie de la centrale électrique de 48V.

Il convient de noter que cette puissance à 12 volts est indiquée pour la tension de charge des panneaux solaires de 13 à 14 volts, et est un multiple pour les autres systèmes avec des tensions de 24, 36 et 48 volts.

Contrôleur maison: caractéristiques, accessoires

L'appareil est conçu pour fonctionner avec un seul panneau solaire, qui génère un courant d'une intensité ne dépassant pas 4 A. La capacité de la batterie, qui est chargée par le contrôleur, est de 3 000 A * h.

Pour fabriquer le contrôleur, vous devez préparer les éléments suivants:

• 2 microcircuits: LM385-2.5 et TLC271 (est un amplificateur opérationnel);
• 3 condensateurs: C1 et C2 sont de faible puissance, ont 100n; C3 a une capacité de 1000u, évalué pour 16 V;
• 1 voyant LED (D1);
• 1 diode Schottky;
• 1 diode SB540. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser n'importe quelle diode, l'essentiel est qu'elle puisse résister au courant maximal de la batterie solaire;
• 3 transistors: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 résistances (R1 - 1k5, R2 - 100, R3 - 68k, R4 et R5 - 10k, R6 - 220k, R7 - 100k, R8 - 92k, R9 - 10k, R10 - 92k). Ils peuvent tous être de 5%. Si vous voulez plus de précision, vous pouvez prendre des résistances de 1%.

Que peut remplacer certains composants

Chacun de ces éléments peut être remplacé. Lors de l'installation d'autres circuits, vous devez penser à changer la capacité du condensateur C2 et à sélectionner la polarisation du transistor Q3.

Au lieu d'un transistor MOSFET, vous pouvez en installer un autre. L'élément doit avoir une faible résistance de canal ouvert. Il vaut mieux ne pas remplacer la diode Schottky. Vous pouvez installer une diode ordinaire, mais elle doit être placée correctement.

Les résistances R8, R10 sont de 92 kOhm. Cette valeur n'est pas standard. Pour cette raison, de telles résistances sont difficiles à trouver. Leur remplacement à part entière peut être deux résistances de 82 et 10 kOhm. Ils doivent être inclus séquentiellement.

Si le contrôleur n'est pas utilisé dans un environnement hostile, vous pouvez installer une résistance de réglage. Il permet de contrôler la tension. Cela ne fonctionnera pas longtemps dans un environnement agressif.

S'il est nécessaire d'utiliser un contrôleur pour des panneaux plus puissants, il est nécessaire de remplacer le transistor MOSFET et la diode par des analogues plus puissants. Tous les autres composants n'ont pas besoin d'être modifiés. Cela n'a aucun sens d'installer un dissipateur thermique pour réguler 4 A. En installant le MOSFET sur un dissipateur thermique approprié, l'appareil pourra fonctionner avec un panneau plus efficace.

Types principaux

1. Contrôleurs de charge PWM (PWM)... Vous permet d'obtenir une charge de batterie à 100%. Mais en raison de l'absence d'un mécanisme pour convertir la tension excédentaire en ampérage et de la technologie pour suivre le point maximum, ce type de contrôleur n'est pas en mesure d'extraire tout ce dont ils sont capables des panneaux solaires. Les appareils de ce type sont généralement utilisés dans de petits systèmes jusqu'à 2 kW.
2. Contrôleurs de charge MRPT... Le plus avancé et le plus difficile à ce jour. Ils sont efficaces et fiables en fonctionnement, disposent d'un large éventail de paramètres et de divers éléments de sécurité. L'utilisation de contrôleurs de ce type vous permet d'accélérer le retour sur investissement des centrales solaires. En raison du mécanisme de conversion de la tension en courant et d'un système de suivi intelligent pour le point maximum, leur efficacité est de 20 à 30% supérieure à celle des modèles précédents. Ce type d'appareil est utilisé à la fois dans les petites et grandes installations (industrielles). Et aussi dans des endroits avec une surface limitée pour placer des panneaux solaires dans une situation où vous devez en tirer le meilleur parti (par exemple, sur des voitures, des bateaux ou des yachts)

Principe d'opération

En l'absence de courant de la batterie solaire, le contrôleur est en mode veille. Il n'utilise aucune laine de batterie. Une fois que les rayons du soleil ont frappé le panneau, le courant électrique commence à circuler vers le contrôleur. Il devrait s'allumer. Cependant, le voyant LED avec 2 transistors faibles ne s'allume que lorsque la tension atteint 10 V.

Après avoir atteint cette tension, le courant circulera à travers la diode Schottky vers la batterie.Si la tension monte à 14 V, l'amplificateur U1 commencera à fonctionner, ce qui activera le transistor MOSFET. En conséquence, la LED s'éteindra et deux transistors de faible puissance seront fermés. La batterie ne se charge pas. À ce moment, C2 sera déchargé. En moyenne, cela prend 3 secondes. Après la décharge du condensateur C2, l'hystérésis de U1 sera surmontée, le MOSFET se fermera, la batterie commencera à se charger. La charge se poursuivra jusqu'à ce que la tension atteigne le niveau de commutation.

La charge se produit périodiquement. De plus, sa durée dépend du courant de charge de la batterie et de la puissance des appareils qui y sont connectés. La charge se poursuit jusqu'à ce que la tension atteigne 14 V.

Le circuit se met en marche en très peu de temps. Son inclusion est affectée par le temps de charge C2 avec un courant qui limite le transistor Q3. Le courant ne peut pas être supérieur à 40 mA.