- Controladores solares
- Especies practicas
- Diagramas de bloques del controlador
- Maneras de conectar los controladores
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!
Hasta ahora, la energía solar está limitada (a nivel doméstico) a la creación de paneles fotovoltaicos de potencia relativamente baja. Pero independientemente del diseño del convertidor de luz fotoeléctrica solar, este dispositivo está equipado con un módulo llamado controlador de carga solar.
De hecho, el esquema de instalación de la fotosíntesis de la luz solar incluye una batería recargable, un almacenamiento de la energía recibida del panel solar. Es esta fuente de energía secundaria que se sirve principalmente por el controlador.
A continuación, entenderemos el dispositivo y los principios de funcionamiento de este dispositivo, y también describiremos cómo conectarlo.
Controladores solares
Un módulo electrónico, llamado controlador de batería solar, está diseñado para realizar una variedad de funciones de control en el proceso de carga / descarga de una batería solar.
Esto parece uno de los muchos modelos existentes de controladores de carga para una batería solar. Este módulo es uno de los proyectos de desarrollo de PWM.
Cuando la luz del sol cae sobre la superficie de un panel solar instalado, por ejemplo, en el techo de una casa, las fotocélulas del dispositivo convierten esta luz en una corriente eléctrica.
La energía resultante, de hecho, podría alimentarse directamente a la batería de almacenamiento. Sin embargo, el proceso de carga / descarga de la batería tiene sus propias sutilezas (ciertos niveles de corrientes y voltajes). Si ignora estas sutilezas, la batería por un corto período de funcionamiento simplemente falla.
Para no tener consecuencias tan tristes, se diseña un módulo llamado controlador de carga solar.
Además de controlar el nivel de la batería, el módulo también controla el consumo de energía. Dependiendo del grado de descarga, el circuito del controlador de carga de la batería solar está regulado y se establece el nivel de corriente requerido para la carga inicial y posterior.
Dependiendo de la potencia del controlador de carga de la batería solar, los diseños de estos dispositivos pueden tener configuraciones muy diferentes
En general, en términos simples, el módulo proporciona una "vida" despreocupada para la batería, que se acumula periódicamente y da energía a los dispositivos de los consumidores.
Especies practicas
A nivel industrial, se han configurado y se están produciendo dos tipos de dispositivos electrónicos, cuya ejecución es adecuada para la instalación en el circuito del sistema de energía solar:
- Dispositivos de la serie PWM.
- Dispositivos de la serie MPPT.
El primer tipo de controlador para la batería solar puede llamarse "hombre viejo". Tales esquemas se desarrollaron y se pusieron en funcionamiento al comienzo de la formación de la energía solar y eólica.
El principio de funcionamiento del circuito controlador PWM se basa en algoritmos de modulación de ancho de pulso. La funcionalidad de tales dispositivos es algo inferior a los dispositivos más avanzados de la serie MPPT, pero en general, también funcionan con bastante eficacia.
Uno de los modelos más populares en la comunidad del controlador de carga de la batería de la estación solar, a pesar de que el circuito del dispositivo se realiza según la tecnología PWM, que se considera obsoleta
Las construcciones que utilizan la tecnología de seguimiento de punto de máxima potencia (siguiendo el límite de máxima potencia) se distinguen por un enfoque moderno de las soluciones de diseño de circuitos, proporcionan una mayor funcionalidad.
Pero si compara ambos tipos de controlador y, especialmente, con un sesgo hacia la esfera doméstica, los dispositivos MPPT no se ven en esa luz iridiscente en la que tradicionalmente se anuncian.
Tipo de controlador MPPT:
- tiene un costo mayor;
- Posee algoritmo de ajuste complejo;
- Da una ganancia de poder solo en paneles de un área grande.
Este tipo de equipo es más adecuado para sistemas solares globales.
Un controlador diseñado para operar como parte del diseño de una planta de energía solar. Es un representante de la clase de dispositivos MPPT, más avanzado y eficiente.
Es más rentable comprar y usar el controlador PWM (PWM) con el mismo efecto para satisfacer las necesidades del usuario promedio del entorno doméstico, que generalmente tiene un panel de área pequeña.
Diagramas de bloques del controlador
Los diagramas esquemáticos de los controladores PWM y MPPT para ser considerados por su mirada de mente estrecha son un momento demasiado complicado, junto con una comprensión sutil de la electrónica. Por lo tanto, es lógico considerar solo diagramas estructurales. Este enfoque es comprensible para una amplia gama de personas.
Opción # 1 - dispositivos PWM
El voltaje del panel solar a lo largo de dos conductores (positivo y negativo) llega al elemento estabilizador y al circuito de separación resistivo. Debido a esta parte del circuito, los potenciales del voltaje de entrada se igualan y, hasta cierto punto, organizan la protección de la entrada del controlador para que no exceda el límite de voltaje de entrada.
Se debe enfatizar aquí: cada modelo individual del dispositivo tiene un límite específico para el voltaje de entrada (indicado en la documentación).
Así que aproximadamente se ve un diagrama de bloques de dispositivos hechos sobre la base de la tecnología PWM. Para la operación como parte de pequeñas estaciones domésticas, tal enfoque de circuito proporciona una amplia eficiencia.
Además, el voltaje y la corriente están limitados al valor requerido por los transistores de potencia. Estos componentes del circuito, a su vez, son controlados por el chip del controlador a través del chip del controlador. Como resultado, la salida de un par de transistores de potencia se ajusta al valor normal de la tensión y la corriente de la batería.
También en el circuito hay un sensor de temperatura y un controlador que controla el transistor de potencia, que regula la potencia de carga (protección contra la descarga profunda de la batería). El sensor de temperatura controla el estado de calentamiento de los elementos importantes del controlador PWM.
Por lo general, el nivel de temperatura dentro de la caja o en los disipadores de calor de los transistores de potencia. Si la temperatura excede los límites establecidos en la configuración, el dispositivo apaga todas las líneas de energía activas.
Opción # 2 - dispositivos MPPT
La complejidad del esquema en este caso se debe a su adición a una serie de elementos que construyen el algoritmo de control necesario más cuidadosamente, según las condiciones de trabajo.
Los niveles de voltaje y corriente son monitoreados y comparados por comparadores, y se determina una potencia de salida máxima a partir de los resultados de la comparación.
Diagrama esquemático en forma estructural para controladores de carga basados en tecnologías MPPT. Aquí, se observa un algoritmo más complejo para monitorear y controlar dispositivos periféricos.
La principal diferencia de este tipo de controladores de los dispositivos PWM es que pueden ajustar el módulo de energía solar a la potencia máxima independientemente de las condiciones climáticas.
El esquema de tales dispositivos se implementa varios métodos de control:
- perturbaciones y observaciones;
- conductividad creciente;
- escaneo actual
- voltaje constante
Y en el segmento final de la acción general, se utiliza otro algoritmo para comparar todos estos métodos.
Maneras de conectar los controladores
Teniendo en cuenta el tema de las conexiones, debe tener en cuenta inmediatamente: para instalar cada dispositivo individual, una característica característica es el trabajo con una serie específica de paneles solares.
Entonces, por ejemplo, si se usa un controlador que está diseñado para un voltaje de entrada máximo de 100 voltios, una serie de paneles solares debe generar un voltaje que no exceda este valor.
Cualquier planta de energía solar funciona de acuerdo con la regla de balance de salida y voltajes de entrada de la primera etapa. El límite de voltaje superior del controlador debe corresponder al límite de voltaje superior del panel.
Antes de conectar el dispositivo, es necesario determinar el lugar de su instalación física. De acuerdo con las normas, el lugar de instalación debe ser en áreas secas y bien ventiladas. Se excluye la presencia de materiales inflamables cerca del dispositivo.
La presencia de fuentes de vibración, calor y humedad en las inmediaciones del dispositivo es inaceptable. El sitio de instalación debe estar protegido contra la precipitación y la luz solar directa.
Tecnología de conexión PWM
Casi todos los fabricantes de controladores PWM requieren observar la secuencia exacta de dispositivos de conexión.
La técnica de conectar controladores PWM con dispositivos periféricos no es particularmente difícil. Cada placa está equipada con terminales etiquetados. Aquí solo tienes que seguir la secuencia de acciones.
Es necesario conectar dispositivos periféricos en total acuerdo con la designación de los terminales de contacto:
- Conecte los cables de la batería en los terminales de la batería del dispositivo de acuerdo con la polaridad indicada.
- Directamente en el punto de contacto del cable positivo, encienda el fusible de seguridad.
- En los contactos del controlador, destinados al panel solar, fije los conductores que se extienden desde los paneles del panel solar. Observar la polaridad.
- Conecte a los terminales de carga del instrumento una lámpara de control del voltaje apropiado (generalmente 12 / 24V).
La secuencia especificada no debe ser violada. Por ejemplo, la conexión de paneles solares en primer lugar cuando la batería no está conectada está estrictamente prohibida. Por tales acciones, el usuario corre el riesgo de "quemar" el dispositivo. Este material describe con más detalle el esquema de montaje de las baterías solares con una batería.
También para los controladores de la serie PWM no está permitido conectar el inversor de voltaje a los terminales de carga del controlador. El inversor debe conectarse directamente a los terminales de la batería.
Procedimiento de conexión MPPT
Los requisitos generales para la instalación física para este tipo de dispositivos no difieren de los sistemas anteriores. Pero la instalación tecnológica a menudo es algo diferente, ya que los controladores MPPT a menudo se consideran dispositivos más potentes.
Para los controladores diseñados para niveles de alta potencia, se recomienda utilizar cables grandes de sección transversal equipados con terminadores de metal en las conexiones del circuito de alimentación
Por ejemplo, para sistemas de alta potencia, estos requisitos se complementan con el hecho de que los fabricantes recomiendan usar un cable para líneas eléctricas diseñadas para una densidad de corriente de no menos de 4 A / mm 2 . Es decir, por ejemplo, para un controlador con una corriente de 60 A, necesita un cable para conectarse a una batería con una sección transversal de al menos 20 mm 2 .
Los cables de conexión deben estar equipados con terminales de cobre, bien apretados con herramientas especiales. Los terminales negativos del panel solar y la batería deben estar equipados con adaptadores con fusibles e interruptores.
Este enfoque elimina las pérdidas de energía y garantiza un funcionamiento seguro de la instalación.
Diagrama de bloques de conexión de un potente controlador MPPT: 1 - panel solar; 2 - controlador MPPT; 3 - bloque de terminales; 4, 5 - fusibles; 6 - interruptor de encendido del controlador; 7.8 - neumático de tierra
Antes de conectar los paneles solares al dispositivo, asegúrese de que el voltaje en los terminales corresponda o sea menor que el voltaje aceptable para alimentar a la entrada del controlador.
Conexión de periféricos a una máquina MTTP:
- Cambie el panel y el interruptor de la batería a la posición "desactivado".
- Retire los fusibles del panel y la batería.
- Conecte el cable de la batería a los terminales del controlador de la batería.
- Conecte los cables del panel solar con los terminales del controlador marcados con la señal correspondiente.
- Conecte el cable de tierra al bus de tierra con un cable.
- Instale el sensor de temperatura en el controlador de acuerdo con las instrucciones.
Después de estas acciones, es necesario reemplazar el fusible de batería que se retiró anteriormente y colocar el interruptor en la posición "on". Aparece una señal de detección de batería en la pantalla del controlador.
Luego, después de una breve pausa (1-2 minutos), coloque el fusible del panel solar que se retiró anteriormente y gire el interruptor del panel a la posición de encendido.
La pantalla del instrumento mostrará el valor de voltaje del panel solar. Este momento da testimonio del lanzamiento exitoso de la planta de energía solar en operación.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
La industria produce dispositivos de múltiples capas desde el punto de vista de las soluciones de circuitos. Por lo tanto, es imposible dar recomendaciones inequívocas con respecto a la conexión de todas las instalaciones sin excepción.
Sin embargo, el principio fundamental para todos los tipos de dispositivos sigue siendo el mismo: la conexión de un panel fotovoltaico es inaceptable sin conectar la batería al bus del controlador. Se imponen requisitos similares para su inclusión en el circuito del inversor de voltaje. Debe considerarse como un módulo separado que está conectado a la batería por contacto directo.
Si tiene la experiencia o el conocimiento necesarios, compártala con nuestros lectores. Deja tus comentarios en el recuadro de abajo. Aquí puedes hacer una pregunta sobre el tema del artículo.