L'énergie solaire est jusqu'à présent limitée (au niveau des ménages) à la création de panneaux photovoltaïques de relativement faible puissance. Mais quelle que soit la conception du convertisseur photovoltaïque 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 lors du processus de charge / décharge de la 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.
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Le contrôleur est un composant obligatoire d'une station solaire qui génère un courant électrique à partir de l'énergie du soleil
Les propriétaires de mini-centrales privées et ceux qui souhaitent acquérir une installation d'énergie solaire se voient désormais proposer deux types de contrôleurs: PWM (ou PWM) et MPPT
Les contrôleurs PWM fournissent une charge de batterie à plusieurs niveaux. Avec leur aide, le remplissage, l'alignement, l'absorption et le support de charge sont effectués.
Les modèles bon marché de contrôleurs pour les installations solaires domestiques sont équipés d'indicateurs LED qui vous permettent de surveiller les performances et l'état technique de la batterie
MPPT (maximum power point tracking) - contrôleurs d'un niveau et d'un prix plus élevés. Ils permettent de suivre le point de puissance maximale
Pour les petites centrales solaires, qui comprennent un ou deux panneaux, les capacités des contrôleurs PWM (PWM) sont suffisantes
Les deux types de contrôleurs, ainsi que les batteries connectées au circuit, doivent être installés à l'intérieur, car leur conception comprend des capteurs sensibles à la température
Il n'est pas nécessaire d'acheter un contrôleur si vous achetez une station solaire intégrée. Dans son boîtier isolé, il y a tout un ensemble d'appareils requis pour le traitement et le stockage de l'électricité
Contrôleurs pour panneaux solaires
Contrôleur de modulation à impulsion large
Chargeur de batterie à plusieurs niveaux
Modèle de budget avec indicateurs LED
Le contrôleur de la station solaire MRPT
Petite héliostation pour donner
Connexion des panneaux solaires à l'équipement
Un complexe de panneaux solaires et d'équipements
L'énergie reçue, en effet, pourrait être fournie directement à l'accumulateur. 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 est appelé contrôleur de charge de la batterie solaire.
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:
- Appareils de la série PWM.
- 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 du développement 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 à celle des appareils plus avancés de la série MPPT, 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 qui utilisent 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, en outre, avec un parti pris vers la sphère domestique, les appareils MPPT ne regardent pas dans la lumière arc-en-ciel 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 grande surface.
Ce type d'équipement est plus adapté aux systèmes mondiaux d'énergie solaire.
Contrôleur conçu pour fonctionner dans le cadre de la construction 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 allure étroite - 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 - Appareils 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. En raison de 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 par 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 contrôle 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 surveillés 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 de surveillance et de contrôle des périphériques est déjà noté ici.
La principale différence entre ce type de contrôleur 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;
- courant continu.
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 appareils périphériques doivent être connectés conformément aux désignations des bornes de contact:
- Connectez les fils de la batterie aux bornes de l'appareil de batterie conformément à la polarité indiquée.
- Activez le fusible de protection directement au point de contact du fil positif.
- Sur les contacts du contrôleur destinés au panneau solaire, fixez les conducteurs provenant des panneaux solaires. Observez la polarité.
- 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. Ce matériau décrit plus en détail le schéma de montage des panneaux solaires avec une batterie.
De plus, pour les contrôleurs de la série PWM, il n'est pas autorisé de connecter un onduleur aux bornes de charge du contrôleur. L'onduleur doit être connecté directement aux bornes de la batterie.
Procédure de connexion d'un instrument 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 connecter les 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:
- Mettez le panneau et les interrupteurs de batterie en position «arrêt».
- Retirez les fusibles de protection du panneau et de la batterie.
- Connectez le câble aux bornes de la batterie avec les bornes du contrôleur pour la batterie.
- Connectez le câble aux bornes du panneau solaire avec les bornes du contrôleur marquées du signe correspondant.
- Connectez la borne de terre au bus de terre avec un câble.
- 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 min), placez le fusible précédemment retiré du panneau solaire et placez l'interrupteur du panneau en position «on».
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.
L'industrie produit des appareils à multiples facettes en termes de solutions de circuits. Par conséquent, il est impossible de donner 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 avec des panneaux photovoltaïques est inacceptable. Des exigences similaires sont présentées pour inclusion dans le circuit de l'onduleur de tension. Il doit être considéré comme un module séparé connecté à la batterie par contact direct.
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