Контроллеры заряда

Видео: сравнение показаний контроллера ШИМ и МРРТ

 Принцип работы контроллера МРРТ:

МРРТ – Maximum power point tracker, переводится, как слежение за точкой максимальной мощности. Использование МРРТ контроллера позволяет не только увеличить эффективность зарядки аккумуляторов и увеличение срока их эксплуатации, но и позволяет увеличить эффективность использования солнечных батарей.
МРРТ контроллер утром раньше начинает заряжать аккумуляторы, чем контроллер ШИМ (PWM) и вечером будет продолжать заряжать АКБ, когда ШИМ контроллер уже перестанет. Так же в пасмурную погоду контролер МРРТ будет работать лучше, чем ШИМ контроллер. Это связано с тем, что напряжение на модуле достигает своего номинала даже при незначительной освещённости, в то время как для появления номинального тока необходимо прямое попадание солнечных лучей. Контроллер МРРТ высокое напряжение с модулей преобразует до необходимого напряжения для заряда аккумуляторов, но при этом в отличии от ШИМ контроллеров использует остаток напряжения и преобразует его в ток. Поэтому что бы было большое напряжение на солнечных модулях, для преобразования контроллером в ток- необходимо солнечные модули соединять последовательно.
Оптимизация параметров энергии от PV солнечных модулей, например, 12- вольтовыми, происходит так:
Солнечные модули 12-ти вольтовы, на самом деле выдают от 16 до 19 В при номинальной нагрузке. Но 12-вольтовые аккумуляторные батареи заряжаются от довольно близких показателей напряжения к фактическим 12 В - от 10,5 до 12,7 В, в зависимости от состояния заряда. Для успешной зарядки большинство аккумуляторных батарей требуют от 13,2 до 14,4 В. Допустим, мы приобрели солнечную панель XIMIN HG160 Вт. На практике солнечная панель выдает 160 Вт только при определенном напряжении и токе. Экспериментально эта солнечная батарея рассчитана на 8,38 А при 19,1 В, при определённых условиях: солнечные лучи попадают на солнечный модули под прямым углом, максимальная солнечная инсоляция (чистое небо), низкая температура самого солнечного модуля.

P=U×I (мощность солнечного модуля равно произведению его напряжению на его ток)

 19,1В×8,38А=160Вт

В идеале эта же мощность будет равна мощности переданной на аккумулятор

Ppv=Pзар.=160Вт

Теперь рассмотрим, почему солнечные модули 160 Вт не выдает 160 Вт зарядки или куда уходят недостающие Ватты. Так что же происходит, когда вы подключаете панель 160 Вт к аккумулятору через обычный ШИМ контроллер заряда. К сожалению, то, что происходит, далеко не дает 160 Вт. Ваша солнечная панель выдает 8,38 А. Контролер ШИМ обрезает напряжение с солнечного модуля с 19,1В до 15-13В.

Pзаряда акб =Uна выходе контроллера × Ipv 
14В×8,38А=117Вт

Вы потеряли более 40 Вт с солнечного модуля 160Вт! 40 Вт просто теряются из-за слабого преобразования (нет оптимизации параметров) между панелью и аккумулятором. При очень низком заряде батареи, скажем 10,5 В ситуация еще хуже - вы можете потерять целых 35% мощности
11В×8,38А=93Вт
.Вы потеряли около 67 Вт. Почему не сделать солнечные модули так, чтобы они вырабатывали 14 В или около того, чтобы соответствовать батарее. Есть много факторов почему так не делают: модули мощностью 160Вт рассчитаны при полном солнечном свете и при определенной температуре (STC - или стандартных условиях испытаний). Если к примеру, температура солнечной панели не стандартна, вы не получите 19,1 В. Чем выше эксплуатационная температура солнечного модуля, тем ниже он выдает напряжение, а следовательно - меньше энергии.

Солнечные модули должны иметь большой разброс параметров, чтобы в любых условиях выполнять свое предназначение. В связи с такой нестыковкой и нужен контроллер МРРТ. Выгода от использования контроллеров MPPT прямо пропорциональна сезонным условиям. MPPT контроллеры как правило основаны на цифровой технологии управления. Такой контроллер заряда постоянно прощупывает на выходе из панелей напряжение, и сравнивает его с напряжением батареи. Затем контроллер вычисляет оптимальное значение тока и напряжения в конкретный момент времени. Выполняет необходимую оптимизацию (преобразования) чтобы получить максимальную мощность зарядки. Большинство современных MPPT контроллеров имеют КПД 93-97% эффективности в преобразовании.
Увеличение мощности зимой от 15% до 35%
Увеличение мощности летом от 5% до 15%
Фактический коэффициент усиления может широко варьировать в зависимости от погоды, температуры, уровня зарядки аккумулятора, и других факторов. Как работает MPPT технология. Предположим, аккумулятор разряжен до 12 В. MPPT видит, что на солнечной батарее 19,1 В и 8,38 А и преобразует его вниз,
I(зар.)=(Upv × Ihv)/Uакб =  (19,1B×8,38A)/12B=13,3A

 так что то, что батарея получает теперь 13,3 А на 12 В. Теперь у вас реально получено почти 160 Вт. Контроллер заряда MPPT отслеживает точку максимальной мощности, которая будет отличаться от STC (стандартных условиях испытания) рейтинга в почти во всех ситуациях. При очень низких температурах 160 Вт панель на самом деле способны выработать более 160 Вт. В очень жарких условиях, мощность солнечного модуля падает - мы теряем мощность. Именно поэтому вы получите меньший прирост мощности в летнее время. MPPT контроллеры являются наиболее эффективным при следующих условиях: Зима, или облачные или туманные дни - когда дополнительная мощность необходима больше всего. МPPT может меняться постоянно для получения максимальной мощности заряда батареи. Холодная погода - солнечные батареи работают лучше при низких температурах, но без MPPT вы теряете большую часть этого преимущества, когда солнечные часы минимальны. Низкий заряд батареи - чем ниже состояние заряда батареи, тем больше контроллер MPPT вкладывает в них. При зарядке аккумулятора 12 В и расстоянии в 30 м до солнечных модулей потери мощности могут быть значительными. Но если у вас есть четыре 12 В солнечных модуля, соединены последовательно на 48 В, потери мощности значительно меньше, и контроллер будет конвертировать высокое напряжение до 12 В на батарею. Это также означает что, если у вас высокая напряжение на панелях достигнуто последовательным подключением. В основе контроллера MPPT лежит DC\ DC преобразователь. Он принимает входное напряжение постоянного тока от солнечных панелей, изменят его на высокочастотное переменное, и преобразовывает его обратно в другое постоянное напряжение и ток в точности совпадающими с панелями батарей. MPPT контроллеры работают как правило на очень высоких частотах, как правило, в 20-80 кГц. Есть несколько не цифровых (то есть линейных аналоговых) контроллеров заряда MPPT . Это гораздо проще и дешевле, чем цифровые. Они эффективнее (максимум на 10%), но их эффективность кратковременно может падать. К примеру, если пройдет облако над панелью. Вывод: Использование МРРТ контроллеров даёт возможность более полно использовать потенциал солнечных батарей и как следствие снимать на 15-35 % больше электроэнергии по сравнению с другими контроллерами!

Из всего выше сказанного можно сделать вывод:
Контроллеры МРРТ быстрее будут заряжать аккумуляторы зимой, а летом в солнечные дни контроллеры ШИМ.
Для максимальной эффективности использования солнечной системы в зимние время лучше использовать контроллер МРРТ, а солнечные модули соединять последовательно.
Если у Вас солнечных модулей меньше четырёх штук смысла нет переплачивать за МРРТ контролер, устанавливайте обычный ШИМ контроллер. См видео:

Если у вас солнечные модули соединены параллельно, и вы поменяете контролер ШИМ на МРРТ, то на аккумуляторы будет поступать больше тока, чем приходит ток с солнечных модулей, что не может делать ШИМ контроллер.

Как подобрать контроллер?

Если Вы знаете сколько у вас будет установлено солнечных модулей (батарей) и как они будут соединены, можно выбрать контроллер.

Вариант 1. Например у вас один солнечный модуль HG 240P, у него ток короткого замыкания: 8.4 A – это максимальное значение тока модуля. У контролера максимальный ток должен быть на 10-15% больше, значит для одного солнечного модуля HG-240P нужен контролер на 10А.

Кроме того нужно что бы контролер и модуль работали в одинаковой системе, если модуль на 12 В (то есть его напряжение (Um,B) для заряда АКБ должно быть 18-20 В, то и контролер должен быть на 12 В). На контроллере есть этикетка с его основными параметрами, где указывается ток и напряжение. Если написано 12 В – то контроллер работает только в системе 12 В, если на контроллере написано 12, 24 В автовыбор, то контролер при подключение к нему аккумуляторов понимает в каком нужно работать напряжении 12 или 24 (на 12 В – параллельное соединение аккумуляторов, на 24 последовательное если 2 шт., если 4 шт. – то последовательно параллельно парами).

Рассмотрим Вариант 2 когда у вас 4 штуки монокристаллических солнечных модулей ФСМ 200. 

Ток короткого замыкания каждого модуля 5,9 А. Если все модули будут подсоединяться параллельно, то суммарный ток будет 5,9 на 4 = 23,6 А. Значит с запасам нам нужен контроллер на 30 А.

Если Вы планируете постепенно увеличивать количество солнечных модулей, позаботьтесь сразу, что бы контролер был с запасом на планируемое приобретение дополнительного количества солнечных модулей, чтобы не покупать каждый раз новый более мощный. 

Вариант 3. Четыре модуля соединены попарно (последовательно-параллельная схема, см. рисунок ниже) 

Напряжение 88,8 В ток 11,8А (при максимальной инсоляции)

В этом случае нам нужен контролер на 48 В и с током 20 А с запасом. Например подойдет контроллер VS3048NА (12, 24, 48В автовыбор; 30 А).

Первым к контроллеру нужно подключать аккумуляторы. В зависимости как у вас соединены АКБ с них идет разное напряжение - контроллер у которого есть автовыбор напряжение сам настроит свою систему на 12, 24 и 48 В.

На контролере, согласно прилагающей инструкции, нужно выставить емкость АКБ и какие АКБ используются - гелиевые, герметичные или открытого типа.

ВАЖНО!!!!

Этот расчет касается контроллеров ШИМ заряда, такие модели контроллеров как LS, VS, но если вы хотите купить более эффективный контроллер MPPT, то количество солнечных модулей подбирается согласно указанной на этикетки контроллера мощности и напряжения. По току как с ШИМ контроллерами в этом случае уже нельзя делать расчет. Например, у нас контроллер Tracer-2215RN, на его этикетке указано:
1. Напряжение 12/24В (автовыбор 12В или 24В в зависимости как у вас будут соединены аккумуляторы).
2. Максимальная входная мощность: система 12В -260Вт, система 24В -520Вт.
3. Максимальное напряжение от солнечных модулей: 150В
К контроллеру первым подключают аккумуляторы, что бы он автоматически выбрал в какой системе работать в 12В или 24В системе.
Допустим у Вас один аккумулятор 12В, 100Ач –вы его подключаете к контроллеру, и он по напряжению выберет систему работы на 12В, при этом выборе вы можете подсоединить к нему солнечные модули общей мощности не более 260Вт (это может быть один модуль 250Вт или 2 по 100Вт или 5 солнечных моделей по 50Вт) и смотрите что бы напряжение максимальное на модулях не было боле указанного максимального напряжения на этикетки, в нашем случае это 150В., если одон модуль 250Вт –его мак. Напряжение 37В –это меньше, чем 150В –проходим, если 2 модуля по 100Вт соединены последовательно, то их ток не меняется, а напряжение растёт. Максимальное напряжение каждого модуля 100Вт – 22В умножаем на 2 = 44В – тоже проходим. Если 5-ть солнечных модулей по 50Вт соединить последовательно, то общие напряжение будет 110В – тоже проходим.
Контроллеры МРРТ – следят точкой максимальной мощности, что увеличивает эффективность на 20-30%, по сравнению с контроллерами ШИМ заряда. Котроллеры МРРТ – более эффективны в пасмурные дни.

Ещё хочется сказать, что если выбирать по моделям контроллеры, то лучше покупать МРРТ. 

Такие контроллеры используют технологию слежения за точкой максимальной мощности солнечного модуля для получения максимальной мощности от солнечного модуля. Алгоритм отслеживания полностью автоматический. Почти во всех МРРТ технология будет увеличивать ток от солнечного модуля. Например, система выдает 8 А от солнечного модуля в контроллер, далее контроллер преобразует ток 10 А и подает на АКБ до 10 А. Входящая и выходящая мощность будут одинаковая.

Если у вас остались вопросы по выбору контроллера, пишите нам на электронную почту:office@sunyour.ru

Мы обязательно вам ответим! Удачи!

Весь товар сертифицирован