+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание статьи:

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки — сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде — это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 — шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 — это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 — датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А — это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology — AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора — FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, — от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы — вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки — порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C 4.250±0.025 200 2.50±0.013
200±30
R5421N112C 4.350±0. 025
R5421N151F 4.250±0.025
R5421N152F 4.350±0.025

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
SA57608Y 4.350±0.050 180 2.30±0.070 150±30
SA57608B 4.280±0.025 180 2.30±0.058 75±30
SA57608C 4.295±0.025 150 2.30±0.058 200±30
SA57608D 4.350±0.050 180 2. 30±0.070 200±30
SA57608E 4.275±0.025 200 2.30±0.058 100±30
SA57608G 4.280±0.025 200 2.30±0.058 100±30

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме — порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor — контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET’ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда — 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 — 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6×4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты — в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда — это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV — постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество «заливаемой» в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты).

Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу — при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

Что такое контроллер заряда аккумуляторов и для чего он нужен

Что из себя представляет контроллер заряда АКБ и для чего он используется

Что такое контроллер заряда аккумуляторов и для чего он нужен

Зачем нужен контроллер заряда?

Контроллер заряда это устройство которое автоматически регулирует  уровень тока и напряжения от источника (например солнечных батарей) для обеспечения заряда аккумуляторных батарей, таким образом предохраняя аккумуляторы от повреждений.

Можно ли обойтись без контроллера заряда?

Имея некоторый опыт работы с электроприборами, умея пользоваться вольтметром и амперметром, внимательно изучив инструкцию аккумулятора на предмет зарядных и разрядных характеристик безусловно можно обойтись без контроллера заряда.

Заряд аккумулятора определяется напряжением между клеммами. Ничего не мешает подсоединить источник (например солнечные батареи) напрямую к аккумулятору, при этом контролируя значения напряжения на клеммах и силу тока от источника (чтобы аккумулятор не был поврежден). Когда напряжение на клеммах будет соответствовать максимуму заряда нужно просто отключить источник. Это позволит зарядить аккумулятор на 60-70% от максимальной емкости. Для того чтобы зарядить его на 100%, аккумулятору необходимо стабилизироваться – некоторое время после достижения максимального напряжения продолжать заряжаться при этом напряжении.

При таком способе заряда АКБ велика вероятность снижения номинальной емкости (в связи с систематическим недозарядом) или выхода из строя из-за высокого тока или напряжения. Именно поэтому используются различные контроллеры заряда.

Какие бывают контроллеры заряда?

В основном разделяют три типа контроллеров заряда – on/off контроллер, PWM (ШИМ)  контроллер и MPPT (ТММ) контроллеры.  В чем же их особенности и чем они отличаются:

on/off контроллер заряда

данное устройство выполняет функцию отключения аккумуляторов от источника при достижении определенного напряжения. Такой тип контроллеров на сегодняшний день практически не используется. Это простейшая альтернатива ручному контролю заряда аккумуляторов о котором мы говорили ранее.

PWM (ШИМ)  контроллер

Этот прибор является уже более продвинутым вариантом для заряда аккумуляторов, поскольку в автоматическом режиме контролирует уровень тока и напряжения, а также следит за наступлением максимума напряжения. После того как максимум напряжения достигнут, ШИМ контроллер удерживает его некоторое время для стабилизации аккумулятора и достижения его максимальной емкости. Как правило такие контроллеры стоят недорого и могут удовлетворить простым солнечным системам. 

О том как подобрать такой контроллер вы можете прочитать тут –

MPPT (ТММ) контроллеры

Данный контроллер является наиболее современным решением для солнечных электростанций. Солнечные панели вырабатывают дают мощность при строго определенном значении тока и напряжении (кривой ВАХ – вольт-амперной характеристики) – этот режим называется Точкой Максимальной Мощности (ТММ). MPPT контроллер позволяет отслеживать эту точку и может наиболее эффективно использовать энергию солнечных батарей, что в свою очередь увеличивает скорость заряда аккумуляторов. Такие контроллеры могут на 30-40% эффективнее заряжать аккумуляторы (банк аккумуляторов) , поэтому для резервных и автономных солнечных электростанций наиболее выгодным становится использование именно таких контроллеров не смотря на их высокую стоимость относительно ШИМ контроллеров.

Какой контроллер заряда выбрать?

Выбирая контроллер для солнечной системы прежде всего нужно понять масштаб самой системы. Если вы собираете небольшую солнечную системудля обеспечения наиболее необходимых бытовых приборов электричеством  (от 0.3 кВт до 2кВт) то вполне можно обойтись правильно подобранным ШИМ контроллером. Если же речь идет об автономной системе,  резервной системе или, возможно, о системе совместимой с сетевым электричеством, то в данном случае не обойтись без хорошего MPPT контроллера.

Вы также можете позвонить нам по телефону 8-800-100-82-43 или +7-499-7097509 и мы будем рады помочь вам подобрать контроллер в соответствии с вашей потребностью!

Контроллер заряда лития 1А

И снова устройство для самоделкиных.
Модуль позволяет заряжать Li-Ion аккумуляторы (как защищённые так и незащищённые) от порта USB посредством кабеля miniUSB.

Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит с металлизацией, монтаж аккуратный.


Собрана зарядка на базе специализированного контроллера заряда TP4056.
Реальная схема.

Со стороны аккумулятора, устройство ничего не потребляет и его можно оставлять постоянно подключенным к аккумулятору. Защита от КЗ на выходе — есть (с ограничением тока 110мА). Защита от переполюсовки аккумулятора отсутствует.
Питание miniUSB продублировано пятаками на плате.


Работает устройство так:
При подключении питания без аккумулятора, загорается красный светодиод, а синий периодически помаргивает.
При подключении разряженного аккумулятора, красный светодиод гаснет и загорается синий — начинается процесс заряда. Пока напряжение на аккумуляторе меньше 2,9V, ток заряда ограничен величиной 90-100мА. С повышением напряжения выше 2.9V, ток заряда резко возрастает до 800мА с дальнейшим плавным повышением до номинала 1000мА.
При достижении напряжения 4,1V, ток заряда начинает плавно снижаться, в дальнейшем происходит стабилизация напряжения на уровне 4,2V и после уменьшения зарядного тока до 105мА светодиоды начинают периодически переключаться, показывая окончание заряда, при этом заряд всё равно продолжается с переключением на синий светодиод. Переключение идёт в соответствии с гистерезисом контроля напряжения аккумулятора.
Номинальный ток заряда задаётся резистором 1,2кОм. При необходимости, ток можно уменьшить увеличивая номинал резистора согласно спецификации контроллера.
R (кОм) — I (mA)
10 — 130
5 — 250
4 — 300
3 — 400
2 — 580
1.66 — 690
1.5 — 780
1.33 — 900
1.2 — 1000

Конечное напряжение заряда жёстко задано на уровне 4,2V — т.е. не всякий аккумулятор будет заряжен на 100%
Спецификация контроллера.
www.vitexic.com/data/TP4056Eng.pdf

Вывод: устройство простое и полезное для выполнения конкретной задачи.

Контроллер заряда солнечной батареи

В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен контроллер солнечных батарей, какие бывают разновидности и как выбрать такое устройство.

Для чего нужен солнечный контроллер?

Как уже было сказано, контроллер заряда является ключевым элементом гелиосистемы. Это электронное устройство, работающее на базе чипа, который контролирует работу системы и управляет зарядом аккумулятора. Контроллеры для солнечных батарей не допускают полной разрядки аккумулятора и его излишнего заряда. Когда заряд аккумуляторной батареи находится на максимальном уровне, то величина тока от фотоэлементов уменьшается. В результате подаётся ток, необходимый для компенсации саморазряда. Если аккумулятор чрезмерно разряжен, то контроллер отключит от него нагрузку.

Итак, можно обобщить функции, которые выполняет контроллер солнечных батарей:

  • многостадийный заряд аккумулятора;
  • отключение зарядки или нагрузки при максимальном заряде или разряде, соответственно;

  • включение нагрузки, когда заряд батареи восстановлен;

  • автоматическое включение тока с фотоэлементов для зарядки аккумулятора.

Можно сделать вывод, что подобное устройство продлевает срок службы аккумуляторов и недопускает их поломку.

На что же следует обратить внимание при выборе контроллера для солнечных батарей?

Основные характеристики изложены ниже:

Входное напряжение. Максимальное напряжение, указанное в техническом паспорте, должно быть на 20 процентов выше напряжения «холостого хода» батареи фотоэлементов. Это требование появилось из-за того, что производители часто ставят завышенные параметры контроллеров в спецификациях. Кроме того, при высокой солнечной активности напряжение солнечных модулей может быть выше, чем указано в документации;

Номинальный ток. Для контроллера типа PWM номинал по току должен на 10 процентов превышать ток короткого замыкания батареи. Контроллер типа MPPT нужно подбирать по мощности. Его мощность должен быть равна или выше напряжения гелиосистемы умноженного на ток регулятора на выходе. Напряжение системы берётся для разряженных аккумуляторов. В период высокой солнечной активности к полученной мощности следует прибавить 20 процентов про запас.

Не нужно экономить на этом запасе. Ведь экономия может плачевно сказаться в период высокой солнечной инсоляции. Система может выйти из строя и убытки будут гораздо больше.

Виды контроллеров.

Контроллеры On/Off.

Эти модели являются самыми простыми из всего класса контроллеров заряда для солнечных батарей.

Модели типа On/Off предназначены для того, чтобы отключать заряд аккумулятора, когда достигается верхний предел напряжения. Обычно это 14,4 вольта. В результате предотвращается перегрев и излишний заряд.

С помощью контроллеров On/Off не получится обеспечить полную зарядку аккумуляторной батареи. Ведь здесь отключение происходит в том момент, когда достигнут максимальный ток. А процесс зарядки до полной ёмкости ещё необходимо поддерживать несколько часов. Уровень заряда в момент отключения находится где-то 70 процентов от номинальной ёмкости. Естественно, что это негативно отражается на состоянии аккумулятора и снижает срок его эксплуатации.

Контроллеры PWM

В поисках решения неполной зарядки аккумулятора в системе с устройствами On/Off были разработаны блоки управления, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции (сокращённо ШИМ) заряжающего тока. Смысл работы такого контроллера заключается в том, что он понижает заряжающий ток, когда достигается предельное значение напряжения. При таком подходе заряд аккумулятора доходит практически до 100 процентов. Эффективность процесса увеличивается до 30 процентов.

Есть модели PWM, которые умеют в зависимости от температуры ОС регулировать ток. Это хорошо сказывается на состоянии аккумулятора, уменьшается нагрев, лучше принимается заряд. Процесс становится регулируемым в автоматическом режиме.

ШИМ контроллеры заряда для солнечных батарей специалисты рекомендуют применять в тех регионах, где наблюдается высокая активность солнечных лучей. Их часто можно встретить в гелиосистемах маленькой мощности (менее двух киловатт). Как правило, в них работают аккумуляторные батареи небольшой ёмкости.

Регуляторы типа MPPT

Контроллеры заряда МРРТ сегодня являются самыми совершенными устройствами для регулирования процесса заряда аккумуляторной батареи в гелиосистемах. Эти модели увеличивают эффективность генерации электричества на одних и тех же солнечных батареях. Принцип работы устройств MPPT основан на определении точки максимального значения мощности.

MPPT в постоянном режиме следит за током и напряжением в системе. На основании этих данных микропроцессор подсчитывает оптимальное отношение параметров для того, чтобы достигнуть максимальной выработки по мощности. При регулировке напряжения и учитывается даже этап процесса зарядки. MPPT контроллеры солнечных батарей даже позволяют снимать большое напряжение с модулей, затем преобразовывая его в оптимальное. Под оптимальным понимается то, которое обеспечивает полную зарядку АКБ.

Если оценивать работу MPPT по сравнению с PWM, то эффективность функционирования гелиосистемы возрастёт от 20 до 35 процентов. К плюсам также стоит отнести возможность работы при затенении солнечной панели до 40 процентов. Благодаря возможности поддержания высокого значения напряжения на выходе контроллера можно использовать проводку небольшого сечения. А также можно поставить солнечные панели и блок на большее расстояние, чем в случае с PWM.

Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:

  • От неправильного подключения полярности;

  • От коротких замыканий в нагрузке и на входе;

  • От молнии;

  • От перегрева;

  • От входных перенапряжений;

  • От разряда аккумулятора в ночное время.

Кроме того, в них устанавливаются всевозможные электронные предохранители. Чтобы облегчить эксплуатацию гелиосистем, контроллеры заряда имеют информационные дисплеи. На них отображается информация о состоянии аккумуляторной батареи и системы в целом. Здесь могут быть такие данные, как:

  • Степень заряда, напряжение АКБ;

  • Ток, отдаваемый фотоэлементами;

  • Ток для заряда батареи и в нагрузке;

  • Запасённые и отданные ампер-часы.

На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.

Солнечные контроллеры заряда для солнечных батарей

Зачем нужны солнечные контроллеры

Любая автономная система электроснабжения, содержащая в своем составе аккумуляторные батареи, должна содержать в себе средства контроля заряда и разряда аккумуляторов. Контроллеры заряда используются в автономных фотоэлектрических системах для правильного заряда аккумуляторных батарей (АБ), для защиты перезаряда (когда батарея заряжена, а солнечная панель вырабатывает избыток электричества). Некоторые модели имеют также разъемы для подключения нагрузки постоянного тока и защищают АБ от глубокого разряда.

Использование контроллеров заряда настоятельно рекомендуется. Он обеспечивает трехстадийный (обычно) заряд аккумулятора. Стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов подробно расписаны в статье про контроллеры с ШИМ.

Особенно это относится к системам со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя. Если же аккумулятор заряжен, но через него продолжает протекать зарядный ток, то это может привести в закипанию электролита и бурному газовыделению (в случае с заливными батареями) или к вспучиванию и даже взрыву герметичных аккумуляторных батарей.

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда. Для литиевых аккумуляторов кроме защит от перезаряда и переразряда в обязательном порядке необходимо ставить систему балансировки напряжения между элементами последовательной цепочки.

Схема подключения солнечного контроллера заряда в фотоэлектрической системе

Поэтому в систему автономного электроснабжения вводятся устройства, которые отключают нагрузку от аккумуляторных батарей если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если аккумуляторы заряжены.

Контроллер разряда отключает нагрузку, когда аккумулятор недопустимо разряжен. Обычно фотоэлектрические солнечные комплекты снабжаются контроллером заряда-разряда. Никогда на подключайте нагрузку напрямую к АБ минуя контроллер заряда для того, чтобы получить “последнюю порцию” энергии от батареи. Этим вы можете вывести вашу АБ из стоя.

Напряжения отключения нагрузки для свинцово-кислотных батарей обычно лежат в пределах от 10,5 до 11,5 В. Для 12 В аккумуляторных батарей при более чем 10-часовом разряде это означает использование от 100% до 20% номинальной емкости. При более быстрых разрядах количество отбираемой емкости уменьшается.

Напряжение отключения источника энергии обычно равно 14-14,3 В. Это предотвращает газовыделение при заряде аккумуляторных батарей. Существуют контроллеры заряда, в которых предусмотрен режим “выравнивания”. Такой режим необходим периодически для заливных батарей, напряжение заряда при этом должно быть около 15 В. Для герметичных батарей такой режим запрещен.

Часто напряжения отключения можно регулировать при изготовлении или настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными “типовыми” уровнями напряжений отключения.

Какие бывают солнечные контроллеры заряда для аккумуляторов?

Современные контроллеры заряда аккумуляторов от солнечных батарей подразделяются на 2 большие группы – PWM (ШИМ) и MPPT (со слежением за ТММ).

Для заряда АБ от ШИМ контроллера нужно, чтобы напряжение солнечной батареи соответствовало напряжению аккумулятора. Так, для заряда 12В аккумулятора нужна солнечная батарея с 36 солнечными элементами, соединенными последовательно (для увеличения мощности таких цепочек параллельно может быть несколько). Подробно о соответствии напряжения АБ и количества солнечных элементов в панели расписано в статье Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?

Для заряда АБ через MPPT контроллер напряжение солнечной батареи просто должно быть выше напряжения аккумулятора. Также, нужно следить, чтобы напряжение холостого хода солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера.  Про порядок выбора мощности и тока солнечного контроллера подробно описано в разделе “Вопросы и ответы – Контроллеры-Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечных батарей?”

Солнечные контроллеры заряда могут быть встроены в инверторы или блоки бесперебойного питания. В ББП обычно встраиваются и зарядные устройства. См., например, ББП Prosolar Combi и инверторы Studer AJ-S

Мы не рекомендуем экономить на хорошем контроллере заряда для солнечной энергосистемы. Типичное распределение стоимости элементов энергосистемы следующее:

Элемент Срок службы, лет Цена
Солнечный модуль 20-30 25-30%
Контроллер заряда 10 2-4%
Аккумуляторы 2-6 50-60%
Остальное более 10 10%

Как видим, стоимость солнечного контроллера составляет малую часть от общей стоимости энергосистемы. Однако, технологии заряда очень сильно влияют как на эффективность использования солнечной энергии, так и на срок службы одной из самых дорогостоящих частей системы автономного электроснабжения – аккумуляторных батарей.

Контроллеры заряда отличаются по

  1. алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения заряженного аккумулятора,
  2. по способам регулирования тока (шунтовые и последовательные),
  3. по возможности слежения за точкой максимальной мощности (СТММ) солнечного модуля.

Методы регулирования, применяемые в солнечных контроллерах

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на аккумуляторной батарее примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12В). При снижении напряжения на АБ до примерно 12,5-13 В снова подключается солнечная батарея и заряд возобновляется. При этом максимальный уровень заряженности АБ при этом составляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит сульфатация пластин и резкое сокращение срока службы АБ. Такие контроллеры уже серийно практически не выпускаются, и с основном с таким типом контроллеров можно встретиться у различных “самоделкиных”, которые или не имеют возможности купить современный контроллер, или пытаются “сэкономить” (экономии, в конечном счете, никакой не будет – см. про преимущества контроллеров с ШИМ и CTMM)

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда – по английски PWM (pulse-width modulation). ШИМ контроллеры обеспечивают 100% заряд аккумуляторов. Более подробно о контроллерах с ШИМ здесь…

Наиболее сложные контроллеры умеют следить за точкой максимальной мощности фотоэлектрических батарей. Такие контроллеры называются MPPT контроллерами (Maximum Power Point Tracking – Слежение за Точкой Максимальной Мощности). Причем MPPT контроллеры также используют ШИМ для регулирования тока заряда аккумуляторов.

ШИМ контроллеры также делятся на шунтовые и последовательные.

В шунтовых контроллерах солнечная батарея замыкается накоротко; таким образом, ток от солнечной батареи течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать ко входу контроллера другие источники энергии, кроме фотоэлектрических батарей.

В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки. Напряжение на источнике энергии поднимается до значения напряжения холостого хода.

Каждый тип регулирования имеет свои преимущества и недостатки.

Вычисление степени заряженности аккумуляторной батареи

Контроллеры также отличаются по алгоритму регулирования. Большинство контроллеров обеспечивает регулирование по напряжениям, или по степени заряженности аккумулятора (SOC – state of charge). SOC могут считать только продвинутые контроллеры. Многие недорогие контроллеры, которые отображают степень заряженности АБ в %, на самом деле не могут вычислять SOC и дают примерную цифру в зависимости от напряжения на АБ и, в лучшем случае, скорости его изменения.

Считается, что регулирование по SOC обеспечивает лучшие режимы работы аккумуляторов и продлевает срок их службы.

По-настоящему SOC могут вычислять следующие модели контроллеров при условии, что контроллер учитывает весь ток заряда и разряда аккумулятора (может потребоваться измерительный шунт на аккумуляторе):

  • Steca серий PR и Tarom
  • Prosolar SunStar MPPT (c дополнительным шунтом)
  • Outback FlexMax (с дополнительным шунтом и системой контроля FlexNet DC)

Полный список статей  на нашем сайте:

  1. про MPPT контроллеры
  2. про ШИМ контроллеры
  3. Часто задаваемые вопросы и ответы по солнечным контроллерам

Дополнительная информация также содержится в разделе “Основы возобновляемой энергетики”, подраздел Фотоэлектричество, а также в разделе “Библиотека“.

Настоятельно рекомендуем также ознакомиться с ответами на часто задаваемые вопросы по контроллерам заряда.

Эта статья прочитана 21434 раз(а)!

Продолжить чтение

Как выбрать контроллер заряда для солнечной батареи?

Солнце — хороший источник энергии, альтернатива электричеству. Частицы света — фотоны — преобразуются в энергию устройствами, называемыми солнечными батареями. Данная технология уже активно используется как в сугубо научных целях, так и обычными людьми по всему миру. Солнечные батареи обладают рядом существенно выгодных для использования преимуществ:

  • Это хорошее вложение средств. В регионам с хорошей погодой, где нет недостатка в солнечном свете, использование солнечных батарей полностью экономически оправдано. Это позволяет существенно сэкономить денежные средства по сравнению с использованием электроэнергии. Такой подход называется вложением в энергоэффективность.
  • Благодаря использованию контроллеров энергии и инверторов есть возможность регулировать работу солнечной батареи и предотвращать выработку излишней энергии.
  • Помимо экономии денежных средств установка солнечной батареи поможет повысить стоимость жилья в глазах покупателей и увеличить его рыночную цену.
  • Ну и не стоит забывать, что использование альтернативных источников энергии помогает сохранить окружающую среду, бороться с глобальным потеплением и загрязнением атмосферы вредными выбросами химических веществ и сжиганием топлива.

Принцип действия солнечной батареи весьма прост. На открытых и хорошо освещаемых поверхностях устанавливаются специальные модули, которые захватывают частицы света. Фотоны передаются непосредственно в батарею, которая вырабатывает электрический ток определённой силы и величины. Аккумулятор в батарее призван накапливать заряд и контролировать действие солнечной батареи, чтобы она не вырабатывала излишки тока.

Что такое контроллер и его основные функции

Контроллер заряда — это модуль, который обеспечивает нормальное функционирование аккумулятора солнечной батареи. Если не использовать контроллер, то за достаточно короткие сроки использования аккумулятор может перестать работать или попросту «перегореть» в следствие перепадов напряжения производимого электрического тока. Кроме того контроллер регулирует уровень заряда аккумулятора, что позволяет контролировать действие солнечной батареи и не вырабатывать излишнее количество электрического тока.

Основные принципы выбора контроллера для солнечной батареи

Выбор контроллера происходит, учитывая несколько основным параметров его действия и действия всей солнечной батареи в целом. Его выбирают, исходя из:

  • выполняемых контроллером функций;
  • мощности контроллера;
  • типа используемого аккумулятора;
  • по мощности применяемых комплектующих солнечной батареи;
  • в зависимости от цены;
  • в зависимости от производителя;

Следует остановиться на каждом из них подробнее.

Выбор контроллера по функциям, которые он выполняет

В наш век высоких технологий даже к контроллеру предъявляются высокие требования. В первую очередь, он должен быть удобен в использовании и хорошо оснащён. На контроллере должен находиться дисплей, отображающий основные показатели работы. Производители должны обеспечивать удобный ввод необходимых параметров работы контроллера. Помимо дисплея контроллер должен содержать приборы отображения уровня электрического тока в цепи и управления другими агрегатами в составе батареи.

Одна из основных функций контроллера — предохранение аккумулятора от перегрева. Он должен хорошо сочетаться с различными моделями аккумуляторов, чтобы обеспечивать каждому устройству комплексную защиту от перегрева, перепада напряжения электрического тока и других неблагоприятных факторов.

Уровень напряжения в цепи должен определяться устройством автоматически. Он должен отображать, в достаточном или в избыточном количестве вырабатывается электрический ток, а таймер должен показывать, через какое время отключится нагрузка солнечной батареи.

Выбор контроллера по мощности

В случае, если аккумулятор имеет большую ёмкость, то необходимо, чтобы контроллер, а также модули солнечной батареи, обладали высокой мощностью. В противном случае аккумулятор просто не будет должным образом заряжаться, а при длительном использовании без достаточной подзарядки электрическим током просто перестанет работать в достаточно короткие сроки.

Другой вариант, если аккумулятор имеет маленькую ёмкость. Эта проблема была актуальная скорее для старых контроллеров. Даже при достаточном наполнении аккумулятора электрический ток продолжал вырабатываться, и контроллеры, не имевшие на тот момент механизмов контроля питания, продолжали подзаряжать аккумулятор. Это приводило к выходу из строя электролитов, повреждению схем и, в конечном итоге, порче самого аккумулятора. Современные контроллеры оснащены встроенными компьютерами, позволяющими контролировать уровень подачи электрического тока в аккумулятор.

Выбор контроллера в зависимости от типа используемого аккумулятора

Каждый вид аккумулятора изготавливается из строго определённых химических веществ, поэтому они могут существенно отличаться друг от друга, в том числе по используемой программе заряда. В зависимости от выбранной программы регулируются электрический ток и напряжение.

Правила подбора контроллера по используемым комплектующим

Для нормального функционирования контроллера необходимо знать параметры батареи в целом. В частности, номинальные ток и напряжение. Контур солнечной батареи находится под напряжением, контролируемым контроллером, это и есть номинальное напряжение. При правильных условиях эксплуатации контур солнечной батареи вырабатывает электрический ток, так называемый номинальный ток. Произведение номинального тока и номинального напряжения представляет собой номинальную мощность. Производители должны указывать максимальную мощность мощность солнечной батареи. Но в ходе работы она, как правило, меньше. При достижении уровня мощности, который выше указанного производителем, происходит перегрев контроллера, и он может сгореть. Поэтому крайне важно выбирать контроллеры, оснащённые предохранителями. Они позволяют устройству действовать где-то ещё около 10 минут после достижения максимальной мощности и выше.

Выбор контроллера по цене

Контроллеры, как и все товары, могут иметь разную стоимость в зависимости от технологического обеспечения и выполняемых функций. Человеку, педантично относящемуся к установке солнечной батареи, обычно важно соблюсти все необходимые параметры и даже чуть больше. В таком случае можно выбрать контроллер с возможностью удалённого управления, оснащённый встроенным компьютером, микрочипами и всевозможными датчиками. Это современно и удобно, но и стоить такое удовольствие будет достаточно дорого. Если же вопрос технологического оснащения стоит недостаточно остро, можно значительно сэкономить деньги, выбрав достаточно простой контроллер без излишеств. На сэкономленные деньги вполне возможно купить ещё одну солнечную батарею.

Выбор контроллера в зависимости от производителя

Следует помнить, что контроллер — это важная составляющая солнечной батареи. Поэтому необходимо разумно подойти к вопросу выбора производителя. В первую очередь нужно обратить внимание на страну производства. Наиболее качественные устройства выпускают европейские и американские производители, а также китайские фирмы известных брендов. Более мелкие предприятия Китая могут выпускать менее качественные комплектующие для солнечных батарей, которые отличаются низкой ценой. Поэтому стоит с опаской относиться к данным фирмам. Российский рынок контроллеров развит ещё недостаточно хорошо.

Другим моментом является специализация предприятия. Стоит выяснить, занимается ли фирма выпуском комплектующих для солнечных батарей, или контроллеры являются лишь частью продукции её выпуска. В первом случае приборы будут отличаться более высоким качеством, ведь, как правило, для их разработки и тестирования создаётся специальный отдел, в котором работают грамотные специалисты. Во втором случае к разработке контроллеров подходят менее тщательно, так как это лишь один из немногих продуктов выпуска фирмы.

Таким образом, солнечные батареи — это экономически выгодный источник энергии. Правильный подбор комплектующих позволит обеспечить её высокую мощность и долгий срок службы.

Контроллер заряда литиевой батареи SL1051 | hardware

Компания SiliconLake выпустила недорогой линейный контроллер для заряда литий-ионных батарей SL1051, который попался мне в зарядном устройстве электронных сигарет Pons. Там стояло целых 2 таких микросхемы — SL1051B.

Основные возможности контроллера SL1051:

• Предназначен для устройства зарядки литий-ионного или литий-полимерного аккумулятора, состоящего из одной энергетической ячейки.
• Точность контроля и регулировки напряжений не хуже 1%.
• Для стадии предварительной зарядки, пользователь может изменить ток предварительного заряда.
• Имеется стадия заряда постоянным током, ток зарядки регулируется.
• Имеется завершающая стадия заряда постоянным напряжением.
• Во время зарядки может контролироваться температура батареи.
• Есть выход для индикации состояния зарядки светодиодом (LED).
• Контроллер может обнаружить аномальное состояние батареи и отключиться.
• Требуется низкое напряжение питания. Контроллер имеет низкое энергопотребление в спящем режиме. Ток утечки от батареи очень мал.
• Требуется минимальное количество внешних компонентов.
• Миниатюрный корпус MSOP8 или SOP8.

SL1051 является специальным высокоточным контроллером заряда литиевых батарей, который работает по линейному принципу. Это недорогая микросхема, идеально подходящая для дешевых портативных зарядных устройств. Контроллер SL1051 сочетает в себе высокую точность предварительной зарядки, постоянный зарядный ток, постоянное напряжение зарядки, проверку состояния аккумулятора, контроль температуры, низкий ток утечки, когда батарея поддерживается в заряженном состоянии. Микросхема контроллера может широко использоваться в маломощных КПК, мобильных телефонах, портативных переносных устройствах и других областях.

SL1051 управляет процессом заряда с помощью определения напряжения батареи. Различают состояния предварительной зарядки, постоянного тока зарядки, постоянного напряжения зарядки. Когда напряжение аккумулятора меньше порогового напряжения VO(MIN), то предварительный низкий ток для зарядки аккумулятора можно регулировать с помощью внешнего резистора. Когда напряжение батареи достигает VO(MIN), контроллер переходит в состояние быстрого заряда, при этом зарядный ток также задается внешним резистором. Когда напряжение батареи поднимается до конечного, когда заряд окончен VO(REG) (как правило 4.2V), контроллер переходит в состояние постоянного напряжения зарядки, которое определяется с точностью не хуже ±1%. В этом состоянии ток зарядки будет постепенно уменьшаться, и когда ток заряда упадет меньше порогового значения, то зарядка завершается. После окончания зарядки контроллер будет проверять напряжение на батарее, и когда оно окажется меньше порогового значения Vo(RCH), то процесс заряда аккумулятора повторяется в следующем цикле.

В целях безопасности может использоваться контроль температуры на основе термистора, встроенного в батарею.

 

Вывод Назначение
VDD Плюс питания.
TS Вход для подключения датчика контроля температуры. Входное напряжение должно быть между VTS1 и VTS2, в противном случае контроллер считает, что температура батареи превышает допустимый диапазон.
STAT Индикатор состояния заряда, сюда через резисторы можно подключить светодиоды для отображения состояния зарядки. Во время зарядки на выходе высокий уровень напряжения относительно GND. После завершения зарядки выход будет подтянут к GND. Когда с батареей есть проблема или температура, которую показывает TS, превышает заданный диапазон, выход переключается в состояние высокого сопротивления.
GND Земля, общий провод, минус питания.
CC Выход для управления регулирующим транзистором. Соединяется либо с базой биполярного транзистора структуры PNP, либо с затвором полевого транзистора PMOS.
CE Управление зарядкой.
CS Вход для выбора тока зарядки. Ток заряда определяется падением напряжения на резисторе — датчике тока, подключенном между между источником питания и входом регулирующего элемента (эмиттер биполярного транзистора или исток полевого).
BATT Вход для обнаружения батареи.

Максимально допустимые параметры:

Параметр Значение
VDD -0.3V .. +7.5V
Температура хранения -65°C .. 150°C
Рассеиваемая мощность PD (TA = 25°C) 300mW
Температура кристалла 150°C
Рабочая температура TA -40°C .. +125°C
Защита от статического электричества (ESD HBM) 2KV

Электрические параметры (TA = 25°C):

Параметр Обозначение Условия испытаний Min Typ Max Ед.
Рабочий ток IDD(OPE) 4.5V < VDD < 7.5V (за исключением внешней нагрузки) 1 2 mA
Ток утечки через контроллер в режиме ожидания (сон) IDD(sleep) VBATT — VDD ≥ 0.2V 3 μA
Входной ток вывода BATT IBATT VBATT=VO(REG),
VBATT-VDD≥0.2V
1.5 2.6 μA
Входной ток вывода TS ITS VTS=5V, VBATT-VDD≥0.2V 1.1 μA
Входной ток вывода CS ICS VCS=5V, VBATT-VDD≥0. 2V 1.1 μA
Входной ток вывода CE ICE VCE=5V, VBATT-VDD≥0.2V 1.1 μA
CE лог. 0 VCE   1.2 V
CE лог. 1 VCE   VDD-1.2V V
Выходное регулируемое напряжение VO(REG)   4.160 4.20 4.240 V
Порог напряжения для регулирования тока зарядки VI(SNS) По отношению к VDD, VI(SNS)=VDD-VCS 95 110 125 mV
Precharge (предварительный заряд), напряжение на клеммах CS V(PRE) V(PRE) относительно VDD, V(PRE)=VDD-VCS 4 14 24 mV
Напряжение порога предварительной зарядки VO(MIN)   2. 7 2.9 3.1 V
Напряжение порога перезарядки VO(RCH)   VO(REG)
-170mV
VO(REG)
-110mV
VO(REG)
-50mV
V
Напряжения порога окончания зарядки V(TERM) по отношению к VDD, V(TERM)=VDD-VCS 2 12 22 mV
STAT, низкий уровень VSTAT(LOW) IOL=10mA 0.4 0.6 V
STAT, высокий уровень VSTAT(HIGH) IOH=5mA VDD-0.5V V
Напряжение порога низкой температуры VTS1   29 31 33 %VDD
Напряжение порога высокой температуры VTS2   57. 5 59.5 61.5 %VDD

[Схемы включения, описание функционирования]

На рис. 1a и 1b показана схема с силовым регулирующим элементом на транзисторе PMOS, и на рис. 2 схема с силовым транзистором PNP. Схемы 1a и 1b отличаются подключением индикационных светодиодов. Рис. 3 показывает график тока и напряжения в процессе заряда. По горизонтальной оси условно показано время, по вертикальной ток (синий график) и напряжение (красный график).

Рис. 1a. Схема зарядного устройства на полевом транзисторе с P-каналом.

Рис. 1a. Схема зарядного устройства на полевом транзисторе с P-каналом.

Рис. 3. Диаграммы тока и напряжения процесса заряда.

Процесс заряда можно разделить на несколько стадий — обнаружение аккумулятора, предзаряд, заряд постоянным током, заряд постоянным напряжением, окончание заряда, перезапуск заряда.

Обнаружение аккумулятора. Вывод CE подключен к VDD или высокому логическому уровню. Может быть один из следующих двух случаев включения SL1051, когда может начаться процесс зарядки:

а) Питание VDD подается, после чего подключен литиевый аккумулятор (VBATT < VO(REG)).
б) Подключен литиевой батареи (VBATT < VO(REG)), после чего подано питание VDD.

Предзаряд. Если начальное напряжение литиевой батареи ниже, чем порог предварительного заряда VO(MIN), то сначала контроллер входит в фазу предварительной зарядки (Precharge). На данном этапе ток приблизительно постоянный, и он равен примерно 10% от максимального тока, который течет на стадии зарядки постоянным током.

Заряд постоянным током. Когда напряжение батареи достигает VO(MIN), контроллер SL1051 переключается в режим постоянного тока зарядки. Ток через батарею IO(REG) регулируется по падению напряжения VI(SNS) на резисторе RCS.

          VIN(SNS)
IO(REG) = ———
            RCS

Заряд постоянным напряжением. Когда напряжение на батарее достигает VO(REG), то есть батарея почти заряжена, контроллер переходит в фазу зарядки постоянным напряжением. На этом этапе напряжение батареи больше не растет, а ток зарядки постепенно уменьшается.

Мониторинг температуры. На протяжении всего процесса зарядки SL1051 через вывод TS контролирует температуру с помощью термистора, встроенного в батарею, как показано на рисунке 5. Отслеживание температуры происходит в режиме реального времени. Это позволяет избежать ситуаций, когда температура батареи слишком низкая или слишком высокая, что может повредить батарею или представлять опасность для потребителя.

При нормальных обстоятельствах напряжение VTS, поступающее на вывод TS контроллера, находится между пределами VTS1 и VTS2. Когда VTS выходит за эти пределы, т. е. VTS < VTS1 или VTS > VTS2, то это означает, что температура батареи слишком высокая или слишком низкая, и процесс зарядки приостанавливается. VTS восстанавливает свой нормальный уровень между VTS1 и VTS2, когда температура батареи нормальная, и тогда зарядка продолжается.

Мы можем определить в соответствии с диапазоном заданной температуры номиналы резисторов RT1 и RT2. Предположим, что для контроля температуры используется термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), и диапазон рабочих температур находится между температурами TL (низкая температура) и TH (высокая температура). Т. е. для термистора с отрицательным коэффициентом его сопротивление будет RTL > RTH. Напряжение на входе TS при низкой температуре будет равно:

         RT2RTL
VTSL = ———- * VDD
      RT1 + RT2RTL

 Соответственно для высокой температуры напряжение на выводе TS будет равно:

         RT2RTH
VTSH = ———- * VDD
      RT1 + RT2RTH

Примем как допущение, что в первом случае для VTSL=VTS2 и напряжение VDD умножается на коэффициент k2, и для VTSH=VTS1 и напряжение VDD умножается на коэффициент k1, тогда получим следующие формулы для номиналов резисторов RT1 и RT2:

      RTLRTH(k2-k1)
RT1 = —————
      (RTL-RTH)k1k2

            RTLRTH(k2-k1)
RT2 = ————————-
      RTH(k1-k1k2)-RTL(k2-k1k2)

Аналогично для термистора с положительным температурным коэффициентом (PTC) получится RTH > RTL, и формулы для резисторов RT1 и RT2 будут следующие:

      RTLRTH(k2-k1)
RT1 = —————
      (RTH-RTL)k1k2

            RTLRTH(k2-k1)
RT2 = ————————-
      RTH(k1-k1k2)-RTL(k2-k1k2)

Как видно из формул, для мониторинга температуры диапазон напряжения питания не имеет значения, важны только соотношения RT1, RT2, RTH, RTL, где номиналы RTH и RTL могут быть получены из соответствующей документации на батарею или с помощью экспериментальной проверки.

Для отключения функции проверки температуры Вы можете установить резисторы RT1 = RT2 и отключить термистор, просто подключив вывод TS к точке соединения резисторов RT1 и RT2.

Индикация заряда выводом STAT показана в таблице ниже. 

Режим SL1051 Состояние выхода STAT
Зарядка
Высокий уровень
Зарядка окончена Низкий уровень
Проблема с температурой батареи или CE в низком уровне (контроллер SL1051 находится в режиме сна) Выход отключен (высокое сопротивление)

Перезапуск заряда. После того, как напряжение на батарее понизится ниже VO(RCH), произойдет перезапуск зарядки, и контроллер перейдет в режим заряда постоянным током.

[Замечания по использованию]

Выбор силового элемента — транзистор PMOS или PNP. SL1051 может управлять PNP или PMOS транзистором для регулирования зарядного тока. При выборе транзистора PNP или PMOS следует рассматривать максимально допустимый ток, максимально допустимую рассеиваемую мощность и рабочее напряжение. Максимальная рассеиваемая мощность будет в режиме зарядки постоянным током, её можно вычислить по формуле:

PD(MAX) = I(SNS) * (VDD — 0.1V — 2.8V)

Здесь минимальное падение напряжения на датчике тока RCS составляет 0.1V, минимальное напряжение предварительного заряда 2.8V.

Выбор входных и выходных конденсаторов. Между выводами питания VDD и заземления важно поставить керамический конденсатор емкостью порядка 0.1 мкф. Между VBATT и GND рекомендуется поставить конденсатор 1 мкф. Он поможет сохранить напряжение на некоторое время, пока батарея не установлена.

[Ссылки]

1. Контроллер заряда литиевой батареи SL1053.
2. MCP73831/2 — Miniature Single-Cell, Fully Integrated Li-Ion, Li-Polymer Charge Management Controllers site:microchip.com.

RV Solar 101: контроллеры заряда (часть 4)

RV Solar 101: контроллеры заряда (часть 4)

Контроллер заряда солнечной батареи является важным компонентом солнечной системы вашего дома на колесах. Контроллер продлевает срок службы батареи, предотвращая перезарядку. Когда ваши батареи разряжены, контроллер обеспечивает полный поток тока от ваших солнечных панелей для пополнения ваших батарейных банков. Когда ваши батареи достигают 100% заряда, контроллер ограничивает ток, протекающий от ваших солнечных панелей к батареям.

Существуют различные типы контроллеров заряда солнечных батарей. В то время как простые одно- или двухступенчатые контроллеры отключают солнечный ток, когда ваша батарея полностью заряжена, контроллеры с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) предлагают больше функций. Они обеспечивают больший контроль над током, протекающим от ваших солнечных панелей, и лучшую «непрерывную зарядку» ваших батарей по экономичной цене. Эти контроллеры — хорошие контроллеры начального уровня для нерегулярного использования

Контроллеры

Maximum Power Point Tracking (MPPT) дороже ШИМ, но предоставляют более широкий спектр преимуществ.Они до 30% более эффективны, чем ШИМ, и предоставляют еще больше возможностей управления и расширяемости.

Мы предлагаем ШИМ-контроллер для небольших солнечных установок начального уровня и MPPT для более крупных. Как и в случае с большинством солнечных компонентов, при выборе подходящего для вас солнечного контроллера все сводится к личным предпочтениям и практичности.

Советы по покупке
  • Недорогие контроллеры заряда могут издавать много электрического «шума» и мешать работе некоторых электронных устройств, таких как стереосистемы и телевизоры.Найдите контроллер заряда, который прошел сертификацию UL или другие независимые стандарты.
  • Рассмотрите новые возможности — такие опции, как подключение по Bluetooth, которые позволят вам удаленно контролировать и управлять своим контроллером.

Как работает солнечная энергия — быстрые ссылки

Часть 1 — Как работает солнечная энергия

Часть 2 — Солнечные панели

Часть 3 — Аккумуляторы

Часть 4 — Контроллеры заряда

Часть 5 — Преобразователи мощности

Часть 6 — Преобразователи мощности / переключатели / зарядные устройства

Сводка

Теги: MPPT, Контроллер солнечной энергии MPPT, PWM, Контроллер солнечной энергии PWM, Солнечные контроллеры

Основы работы с контроллером заряда солнечной энергии | Северная Аризона Wind & Sun

Купите наш выбор контроллеров заряда от солнечных батарей здесь .

Что такое контроллер заряда от солнечных батарей?

Контроллер заряда или регулятор заряда — это, по сути, регулятор напряжения и / или тока, предназначенный для предотвращения перезарядки аккумуляторов. Он регулирует напряжение и ток, поступающие от солнечных панелей к батарее. Большинство панелей «12 вольт» выдают от 16 до 20 вольт, поэтому, если нет регулирования, батареи будут повреждены из-за перезарядки. Большинству аккумуляторов для полной зарядки требуется от 14 до 14,5 вольт.

Всегда ли нужен контроллер заряда?

Не всегда, но обычно.Как правило, нет необходимости в контроллере заряда с небольшими частями обслуживания или панелях постоянного заряда, таких как панели от 1 до 5 Вт. Приблизительное правило состоит в том, что если панель выдает около 2 Вт или меньше на каждые 50 ампер-часов батареи, то она вам не нужна.

Например, стандартный залитый аккумулятор для гольф-кара составляет около 210 ампер-часов. Таким образом, чтобы поддерживать последовательную пару из них (12 В) только для обслуживания или хранения, вам понадобится панель мощностью около 4,2 Вт. Популярные 5-ваттные панели достаточно близки и не нуждаются в контроллере.Если вы обслуживаете батареи AGM глубокого разряда, такие как Concorde Sun Xtender, вы можете использовать панель меньшего размера на 2–2 Вт.

Почему панели на 12 вольт — это 17 вольт?

Тогда возникает очевидный вопрос — «почему панели не созданы только для вывода 12 вольт». Причина в том, что если вы это сделаете, панели будут обеспечивать питание только в прохладном месте, в идеальных условиях и на ярком солнце. В большинстве случаев это не то, на что можно рассчитывать. Панели должны обеспечивать дополнительное напряжение, чтобы, когда солнце находится низко в небе, или у вас сильная дымка, облачность или высокие температуры *, вы все равно получаете некоторую мощность от панели.Полностью заряженная «12-вольтовая» батарея составляет около 12,7 вольт в состоянии покоя (примерно от 13,6 до 14,4 в режиме зарядки), поэтому панель должна выдержать, по крайней мере, столько же в наихудших условиях.

* Вопреки интуиции, солнечные батареи лучше всего работают при более низких температурах. Грубо говоря, панель мощностью 100 Вт при комнатной температуре будет панелью на 83 Вт при температуре 110 градусов.

Подробная информация о контроллерах заряда MPPT.

Контроллер заряда регулирует этот выходной сигнал панели от 16 до 20 вольт до уровня, необходимого для батареи в данный момент.Это напряжение будет варьироваться от 10,5 до 14,6, в зависимости от состояния заряда батареи, типа батареи, режима работы контроллера и температуры. (см. полную информацию о напряжениях аккумуляторов в нашем разделе о аккумуляторах).

Использование панелей высокого напряжения (стяжки) с батареями

Почти все фотоэлектрические панели мощностью более 140 Вт НЕ являются стандартными 12-вольтовыми панелями и не могут (или, по крайней мере, не должны) использоваться со стандартными контроллерами заряда. Напряжения на решетчатых панелях сильно различаются, обычно от 21 до 60 вольт или около того.Некоторые из них представляют собой стандартные панели на 24 В, но большинство — нет.

Что происходит при использовании стандартного контроллера

Standard (то есть все, кроме типов MPPT), часто будет работать с панелями высокого напряжения, если не превышается максимальное входное напряжение контроллера заряда. Однако вы потеряете много энергии — от 20 до 60% от того, на что рассчитана ваша панель. Элементы управления зарядкой принимают выход панелей и подают ток на батарею до тех пор, пока она не будет полностью заряжена, обычно около 13.От 6 до 14,4 вольт. Панель может выдавать только определенное количество ампер, поэтому, хотя напряжение снижается, скажем, с 33 вольт до 13,6 вольт, сила тока с панели не может превышать номинальный ток — так что с панелью на 175 ватт, рассчитанной на 23 в / 7,6 вольт. ампер, вы получите только 7,6 ампер при напряжении 12 вольт или около того. Закон Ома гласит, что ватт — это вольт x ампер, поэтому ваша 175-ваттная панель потребляет только около 90 ватт в батарее.

Использование контроллера MPPT с панелями высокого напряжения

Единственный способ получить полную мощность от солнечных панелей с высоковольтной сеткой — это использовать контроллер MPPT.См. Ссылку выше для получения подробной информации о контроле заряда MPPT. Поскольку большинство элементов управления MPPT могут потреблять до 150 В постоянного тока (некоторые могут быть выше, до 600 В постоянного тока) на стороне входа солнечной панели, вы часто можете последовательно соединить две или более панели высокого напряжения, чтобы уменьшить потери в проводе или использовать провод меньшего размера. . Например, с упомянутой выше 175-ваттной панелью 2 из них последовательно дадут вам 46 вольт при 7,6 ампер на контроллер MPPT, но контроллер преобразует это примерно до 29 ампер при 12 вольт.

Типы контроллеров зарядного устройства
Элементы управления зарядкой

бывают всех форм, размеров, функций и цен. Они варьируются от небольшого блока управления на 4,5 А (Sunguard) до программируемых контроллеров MPPT от 60 до 80 А с компьютерным интерфейсом. Часто, если требуются токи более 60 ампер, два или более блока от 40 до 80 ампер подключаются параллельно. Наиболее распространенные элементы управления, используемые для всех систем на батарейках, находятся в диапазоне от 4 до 60 ампер, но некоторые из новых элементов управления MPPT, такие как Outback Power FlexMax, достигают 80 ампер.

Элементы управления зарядкой бывают 3 основных типов (с некоторым перекрытием):

Простые одно- или двухступенчатые устройства управления , которые используют реле или шунтирующие транзисторы для управления напряжением в один или два этапа. По сути, они просто замыкают или отключают солнечную панель при достижении определенного напряжения. С практической точки зрения это динозавры, но некоторые из них все еще встречаются на старых системах, а некоторые из супердешевых продаются в Интернете. Их единственная реальная претензия на славу — их надежность — у них так мало компонентов, что сломать нечего.

3-ступенчатый и / или ШИМ , такие как Morningstar, Xantrex, Blue Sky, Steca и многие другие. Сейчас это в значительной степени отраслевой стандарт, но иногда вы все еще можете встретить некоторые из старых типов шунтов / реле, например, в очень дешевых системах, предлагаемых дискаунтерами и массовыми маркетологами.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT), например, производства Midnite Solar, Xantrex, Outback Power, Morningstar и других. Это лучшие контроллеры с соответствующими ценами, но с эффективностью в диапазоне от 94% до 98% они могут сэкономить значительные деньги на более крупных системах, поскольку они обеспечивают на 10–30% больше энергии для батареи.Для получения дополнительной информации см. Нашу статью о MPPT.

Большинство контроллеров поставляются с каким-либо индикатором: простым светодиодом, серией светодиодов или цифровыми индикаторами. Многие новые модели, такие как Outback Power, Midnite Classic, Morningstar MPPT и другие, теперь имеют встроенные компьютерные интерфейсы для мониторинга и управления. В самых простых обычно есть всего пара маленьких светодиодных ламп, которые показывают, что у вас есть питание и что вы получаете какой-то заряд. Большинство тех, у кого есть измерители, будут показывать как напряжение, так и ток, исходящий от панелей, и напряжение батареи.Некоторые также показывают, сколько тока снимается с клемм НАГРУЗКИ.

Все контроллеры заряда, которые мы имеем в наличии, относятся к трехступенчатым ШИМ-модулям и модулям MPPT. (на самом деле «4 ступени» — это своего рода рекламный ажиотаж — раньше это называлось эквалайзером, но кто-то решил, что 4 ступени лучше 3). А сейчас мы даже видим такую, которая рекламируется как «5-ступенчатая» ….

Что такое выравнивание?

Equalization делает то, что следует из названия, — пытается уравновесить — или делает все элементы в батарее или блоке батарей точно равным зарядом.По сути, это период перезаряда, обычно в диапазоне от 15 до 15,5 вольт. Если у вас некоторые ячейки в цепочке ниже, чем другие, они все будут загружены на полную мощность. В залитых батареях он также выполняет важную функцию перемешивания жидкости в батареях, вызывая пузырьки газа. Конечно, в фургоне или лодке это обычно не имеет для вас большого значения, если вы не стояли на стоянке в течение нескольких месяцев, поскольку обычное движение приведет к тому же. Кроме того, в системах с небольшими панелями или крупногабаритными аккумуляторными системами вам может не хватить тока, чтобы действительно сильно пузыриться.Во многих автономных системах аккумуляторы также могут быть уравновешены с помощью генератора + зарядного устройства.

Что такое ШИМ?

Довольно много регуляторов заряда имеют режим «ШИМ». ШИМ расшифровывается как широтно-импульсная модуляция. ШИМ часто используется как один из методов подзарядки. Вместо постоянного выходного сигнала контроллера он посылает на батарею серию коротких зарядных импульсов — очень быстрое переключение «включено-выключено». Контроллер постоянно проверяет состояние батареи, чтобы определить, насколько быстро посылать импульсы и насколько длинными (широкими) будут импульсы.В полностью заряженном аккумуляторе без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и посылать на аккумулятор короткий импульс. В разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными, или контроллер может перейти в режим «полного включения». Контроллер проверяет уровень заряда аккумулятора между импульсами и каждый раз настраивается сам.

Обратной стороной ШИМ является то, что он также может создавать помехи в радиоприемниках и телевизорах из-за генерируемых им резких импульсов. Если у вас проблемы с шумом от вашего контроллера, см. Эту страницу.

Что такое выход «нагрузка» или «отключение при низком напряжении»?

Некоторые контроллеры также имеют выход «LOAD» или LVD, который можно использовать для небольших нагрузок, таких как небольшие приборы и освещение. Преимущество заключается в том, что клеммы нагрузки имеют низковольтный разъединитель, поэтому он отключит все, что подключено к клеммам нагрузки, и не даст батарее разрядиться слишком сильно. Выход НАГРУЗКА часто используется для небольших некритических нагрузок, таких как освещение. Некоторые из них, такие как Schneider Electric C12, также можно использовать в качестве контроллера освещения, чтобы включать свет в темноте, но контроллер освещения Morningstar SLC обычно является лучшим выбором для этого. Не используйте выход LOAD для работы любых инверторов, кроме очень маленьких. Инверторы могут иметь очень высокие импульсные токи и могут привести к выходу контроллера из строя.

Большинство систем не нуждаются в функции LVD — они могут управлять только небольшими нагрузками. В зависимости от номинала контроллера это может быть от 6 до 60 ампер. Вы не можете запустить какой-либо инвертор, кроме самого маленького, с выхода LOAD. На некоторых контроллерах, таких как серия Morningstar SS, выход нагрузки может использоваться для управления сверхмощным реле для управления нагрузкой, запуска генератора и т. Д.Выход LOAD или LVD чаще всего используется в RV и удаленных системах, таких как камеры, мониторы и сайты сотовых телефонов, где нагрузка невелика и сайт не обслуживается.

Какие терминалы «Sense» на моем контроллере?

Некоторые контроллеры заряда имеют пару «сенсорных» терминалов. Сенсорные клеммы пропускают очень низкий ток, самое большее около 1/10 миллиампера, поэтому нет падения напряжения. Что он делает, так это «смотрит» на напряжение батареи и сравнивает его с тем, что выдает контроллер.Если есть падение напряжения между контроллером заряда и аккумулятором, он немного поднимет выходной сигнал контроллера для компенсации.

Они используются только тогда, когда у вас есть длинный провод между контроллером и аккумулятором. Эти провода не пропускают ток и могут быть довольно маленькими — от №20 до №16 AWG. Мы предпочитаем использовать №16, потому что его нелегко разрезать или случайно раздавить. Они подключаются к клеммам SENSE на контроллере и к тем же клеммам, что и два провода зарядки на конце аккумулятора.

Что такое «Монитор аккумуляторной системы»?

Системные мониторы аккумуляторных батарей, такие как Bogart Engineering TriMetric 2025A, не являются контроллерами. Вместо этого они контролируют вашу систему батарей и дают вам довольно хорошее представление о состоянии вашей батареи, а также о том, что вы используете и генерируете. Они отслеживают общее количество ампер-часов в батареях и разрядах, состояние заряда батареи и другую информацию. Они могут быть очень полезны для средних и крупных систем для точного отслеживания того, что ваша система делает с различными источниками зарядки.Они несколько излишни для небольших систем, но являются своего рода забавной игрушкой, если вы хотите увидеть, что делает каждый усилитель :-). Новая модель TriMetric PentaMetric также имеет компьютерный интерфейс и многие другие функции.

Для получения полного списка всех наших контроллеров заряда, чтобы узнать цены или сделать заказ в Интернете, посетите нашу страницу Контроллеры заряда в нашем интернет-магазине. Информацию о мониторах батарей, измерителях и шунтах см. На нашей странице «Измерители и мониторы».

Контроллер заряда — обзор

9.3.1 Системы зарядки аккумуляторов

Эти системы основаны на контроллере заряда. Контроллер заряда батареи (BCC) регулирует поток электроэнергии от фотоэлектрического генератора к батарее. Его функция состоит в том, чтобы регулировать напряжение и ток от фотоэлектрической батареи, чтобы предотвратить перезарядку, а также переразряд батареи.

Существует четыре основных типа контроллеров заряда, разделенных на категории по методу, используемому для регулирования заряда от солнечных модулей к батареям: контроллеры заряда шунтового типа; контроллеры заряда серийного типа; контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией и контроллеры заряда MPPT.

Контроллер заряда шунта был первым типом разработанного зарядного устройства и является самым простым из имеющихся на рынке сегодня. Солнечная панель закорочена, чтобы предотвратить дальнейший поток энергии, когда аккумулятор полностью заряжен. В целом, контроллеры заряда шунтового типа дешевы и надежны, с простой конструкцией, подходящей для небольших автономных фотоэлектрических систем.

Контроллеры заряда серии

очень похожи на контроллеры заряда шунтового типа, но вместо короткого замыкания выхода солнечной панели они размыкают цепь, прерывая путь к батареям.Для отключения цепи этот тип контроллера использует реле или твердотельный переключатель. После того, как аккумуляторы достигают установленного значения напряжения, солнечный модуль отключается от аккумуляторов. Когда уровень заряда батареи уменьшается, переключатель сбрасывается, и панель снова подключается к батареям.

Контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией обеспечивают переменный зарядный ток, задаваемый переменной выходной мощностью солнечной панели или SOC батареи, переключая последовательный элемент с высокой частотой в течение переменных периодов.

Контроллеры MPPT — это преобразователи постоянного тока в постоянный, обеспечивающие согласованный интерфейс между фотоэлектрическим генератором и батареей. Основная функция контроллера MPPT — регулировать мощность фотоэлектрического генератора для передачи максимальной энергии батареям. Это обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне рабочих точек.

Что касается их электрических характеристик, необходимо учитывать четыре важных параметра: номинальное напряжение батареи, количество входов MPPT, входное напряжение и теневыносливость MPPT.Обзор текущих контроллеров заряда MPPT на рынке с учетом этих параметров показан в Таблице 9.2.

Таблица 9.2. Некоторые важные параметры, относящиеся к контроллерам заряда MPPT

Производитель XW MPPT 80600 модель Входной номер MPPT Номинальное напряжение батареи (В) Максимальный ток батареи (A) Максимальное напряжение холостого хода ( V)
Leonics SCM-480200 1 480 200 & lt; 550
Морнингстар TS-MPPT-60 1 48 60 & lt; 150
Outback Flexmax 60 1 12–60 60 & lt; 150
Schneider XW MPPT 80 600 1 24–48 80 & lt; 500
SMA Контроллер заряда Sunny Island 50 1 12–24–48 50 & lt; 140
Steca Tarom MPPT 6000-M 2 10–60 60 & lt; 200
Studer VT-80 1 12–48 80 & lt; 150
Victron BlueSolar MPPT 150/85 1 12–48 85 & lt; 150

Что касается номинального напряжения батареи, обнаружены два диапазона: первый с 12, 24 или 48 В DC (низкое напряжение) и другой с 120, 240 и 480 В DC (высокое напряжение ).Входное напряжение связано с максимальным напряжением холостого хода фотоэлектрической батареи, которое может быть подключено к оборудованию. Итак, можно выделить два диапазона: низкое напряжение и высокое напряжение (600 В, , DC ), также называемые HVI-MPPT. Преимущество использования высоковольтного контроллера заряда заключается в возможности иметь одну длинную последовательную цепочку солнечных панелей, соединенных вместе, или меньшее количество цепочек в системе. Это уменьшает количество кабелей, уменьшает размер проводов и проблемы, связанные с падением напряжения, а также уменьшает количество автоматических выключателей в системе, что упрощает электромонтаж и ускоряет установку.

Еще одним важным параметром является возможность получения MPPT в затемненных условиях массива PV. Однако на практике эта тема ориентирована на отечественные приложения.

Кроме того, эти продукты часто имеют до четырех стадий загрузки: насыпную, абсорбционную, плавающую и дополнительное выравнивание; они часто включают температурную компенсацию на контроллере или на батарее при использовании дополнительного дистанционного датчика температуры вместе с защитой от обратной полярности, короткого замыкания, перегрузки по току, молнии и переходных скачков, высокой температуры и обратного тока в ночное время.

В настоящее время контроллеры заряда предоставляют несколько вариантов связи. Они могут использовать собственный протокол и / или непатентованный открытый стандарт, такой как протоколы Modbus и Modbus TCP / IP для сетей RS-232, EIA-485 и Ethernet. Кроме того, HTTP, SMTP и SNMP часто поддерживаются для поддержки веб-страниц, электронной почты и сетевых сообщений.

Контроллеры заряда солнечных систем Аккумулятор глубокого цикла

Заряд Контроллеры — это штуковина, которая проходит между солнечной батареей и батареями и рассчитана на системы, которые они защищают, с помощью тока массива короткого замыкания и мощности, согласованной с напряжением батареи.Наиболее распространены 12, 24 и 48 вольт. Из-за низких температур и «края эффект облака », спорадически повышенные уровни тока не являются редкостью. По этим и другим причинам сила тока контроллера должна быть увеличена минимум на двадцать пять процентов от пикового значения солнечной батареи. текущие округлены в большую сторону. Вы также можете использовать калькулятор строки производителя, чтобы правильно выбрать контроллер заряда для вашей аккумуляторной системы с учетом вашего почтового индекса.

Контроллер заряда какого размера мне нужен?

Возьмите количество панелей x Вт, чтобы получить общую мощность солнечной батареи.Затем вы делите его на напряжение вашей аккумуляторной батареи, чтобы получить ток, добавляете 25%, чтобы учесть низкие температуры, и, как всегда, округляете. Пример: 2 солнечные панели мощностью 140 Вт последовательно = 280 Вт / 12 В постоянного тока + 25% = 29,18 ампер. В этом примере вы должны выбрать зарядное устройство на 30 А, 12 В постоянного тока. Другой пример: 4 — солнечные панели 250 Вт = 1000 Вт / блок батарей 24 В = 41,7 А + 25% = 52,09 с округлением в большую сторону = контроллер на 60 А. Примечание; Контроллеры солнечного заряда рассчитываются и рассчитываются по солнечной панели ток массива и напряжение системы.Эти примеры представляют собой простые вычисления для небольших систем. Если у вас есть более крупная система с несколькими струнами, которую вы рассматриваете, вам следует взглянуть на нашу Страница Off-Grid Living для некоторых предварительно сконфигурированных систем, которые включают контроллер заряда подходящего размера, или проконсультируйтесь с калькулятором строки производителя контроллеров заряда.

Контроллеры заряда от солнечных батарей MidNite

Midnite Solar — это американский производитель, который производит широкий спектр продуктов на основе альтернативных источников энергии, которые в основном используются в автономных аккумуляторных приложениях.Классическая серия MidNite максимальной мощности Контроллеры заряда Point Tracking (MPPT) — это самые мощные, полнофункциональные контроллеры на рынке, а также единственные контроллеры из списка ETL, предназначенные для работать с солнечными, ветровыми и микрогидроэлектрическими системами.

Типичная солнечная цепочка для систем на батарейках это три обычные солнечные панели на 60 ячеек, соединенные последовательно. По всей Северной Америке 3 последовательно соединенных провода являются безопасной цепью для большинства контроллеров MPPT. Midnite Classic более высокого напряжения Контроллеры могут принимать цепочки по 4 или даже 5 штук, в зависимости от солнечных панелей и местного климата.

Большинство контроллеров заряда MPPT работают с более высокими напряжениями массива, что может значительно уменьшить требуемый размер провода между массивом и контроллером заряда. Хотя контроллеры заряда MPPT более дороги, чем контроллеры PWM, они могут повысить производительность системы до 30%, что делает их очень экономичными.

Outback FlEXmax Контроллеры заряда

OutBack Power Technologies — ведущий разработчик и производитель надежной силовой электроники для систем солнечной энергии, включая солнечную, ветровую, микрогидравлические и аккумуляторные энергетические системы.Продукция OutBacks установлена ​​в домах, на предприятиях, на промышленных и государственных объектах. вокруг света.

Контроллеры заряда Номер детали Входной ток Напряжение системы Тип Цена
OutBack FLEXmax 60 5200078 60 А 12/24/48 В постоянного тока * MPPT
OutBack FLEXmax 80 5200055 80 А 12/24/48 В постоянного тока * MPPT

Контроллеры заряда Morningstar

С 1995 года контроллеры и инверторы Morningstar помогают обеспечивать автономную солнечную электроэнергию для многих удаленных домов, мобильных и морских систем, установки промышленных систем и коммерческих приложений по всему миру.Продукция Morningstar является неотъемлемой частью силовых электронных компонентов более чем в 2 млн. внесетевые солнечные энергосистемы. Контроллеры и инверторы Morningstar известны своей надежной тепловой, механической и электронной схемой; высокое качество, выдающаяся надежность, долгий срок службы и безотказная работа.

На холоде ясно утром, если ваша солнечная панель или набор панелей Voc превысит предел контроллера, контроллер заряда защитит себя, отказавшись включиться.Если вы сильно превысите Voc, например, подключив большой например, если вы не сопоставите одну панель с контроллером, вы получите дым. Дым, идущий от вашего контроллера заряда, — это плохо.

Понижающие преобразователи постоянного тока Samlex

Преобразователи постоянного тока

используются для вывода определенного напряжения (обычно обычного напряжения батареи) из Источник питания постоянного тока с другим напряжением. Samlex America производит продукты для преобразования энергии, которые распространяются по всему миру.Это синоним предоставления качественной продукции по конкурентоспособным ценам при поддержке лучшего обслуживания клиентов в отрасли. 2 года гарантии Зарегистрировано в UL

Модель / Номер детали Вход В постоянного тока Выход В постоянного тока Выход AMPS Лист данных Цена
IDC-100B-12 / BP03008741 20-35 В постоянного тока 12.5 В постоянного тока 8 ампер
IDC-360B-12 / BP03008756 20-35 В постоянного тока 12,5 В постоянного тока 30 А

* Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — эффективное средство для достижения постоянного напряжения зарядки аккумулятора путем переключения (или импульса) контроллера заряда. силовые устройства.При ШИМ-регулировании ток от солнечной батареи уменьшается в соответствии с состоянием батареи и потребностями в подзарядке. Контроллер заряда PWM постоянно проверяет состояние аккумулятора, чтобы определить, как быстро отправить электрический импульсы, и как долго они будут. В полностью заряженном аккумуляторе без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и отправлять короткий импульс на батарею. В разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными. Контроллер заряда проверяет состояние заряда аккумулятора между импульсами и каждый раз регулирует себя.

** Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — Идеальное напряжение солнечных панелей — это такое, при котором они могут выдавать максимальную мощность. Точка максимальной мощности, также называемая пиковым напряжением мощности, сокращенно Vpp. это максимальная произведенная энергия. Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — это электронная конструкция, которую производители контроллеров заряда используют для получения максимально возможной мощности от солнечная панель. Элементы, из которых состоит солнечная панель, имеют сложную взаимосвязь между солнечным излучением, температурой и сопротивлением. который дает нелинейную выходную эффективность, известную как ВАХ.Целью контроллера MPPT является выборка выходных данных. ячеек и приложите соответствующую нагрузку, чтобы получить максимальную мощность для любых данных условий окружающей среды. По сути, это определяет ток, который инвертор должен потреблять от солнечной панели, чтобы получить максимально возможную мощность, поскольку мощность равна напряжению, умноженному на Текущий. Контроллеры MPPT более эффективны, чем контроллеры ШИМ, и позволяют сэкономить значительные средства на более крупных системах, поскольку они обеспечивают на 16–30% больше энергии для батареи.

Контроллер заряда панели солнечных батарей PWM Контроллер банка PWM daul

Этот контроллер разработан специально для зарядки двух независимых батарейных блоков.

Контроллер заряда для систем с двумя аккумуляторами
Модель EP Duo 12 / 24V 10A (для 50-140 Вт солнечной энергии)
Model EP Duo 12 / 24V 20A (для 150-280 Вт солнечной энергии)

Оба модели предлагают следующие расширенные функции:

Зарядка двух независимых батарейных блоков:
Владелец может установить приоритет зарядки между двумя батареями с шагом 10%.Например, вы можете решить, что 90% солнечного тока должно идти на батарею дома, а 10% — на пусковую батарею. Когда один аккумуляторный блок полностью заряжен, вся мощность перенаправляется на другой аккумулятор.

Оптимизированные для аккумулятора алгоритмы зарядки:
• Усовершенствованный четырехступенчатый алгоритм ШИМ с объемной, абсорбционной, плавающей и ускоренной (выравнивающей) зарядкой.
• Зарядные напряжения оптимизированы для выбранного типа свинцово-кислотных аккумуляторов (жидких, герметичных или гелевых).
• Выбираемая частота зарядки PWM (25, 50 или 100 Гц)
• Зарядка с температурной компенсацией с использованием встроенного датчика температуры или дополнительного дистанционного датчика.

Внешний дисплей с данными зарядки (опция):
• Внешний ЖК-дисплей с подсветкой может быть установлен в углублении или в предоставленной раме на расстоянии до 10 м (33 футов) от контроллера заряда.
• Дисплей показывает напряжение зарядки, фактический ток, максимальный ток и общее количество ампер-часов, обеспечиваемое солнечными панелями.
• Дисплей показывает ток, минимальное и максимальное напряжение каждого блока батарей, а также заряд в ампер-часах.
• Другая информация включает в себя температуру, время, настройки приоритета заряда и частоты, а также информацию по поиску и устранению неисправностей.

Размеры:
Контроллер заряда: 6 дюймов x 3 1/16 дюйма x 1 3/8 дюйма (155 x 77 x 35 мм).
Вес 8,8 унций (250 г) для модели 10A, 10,6 унции. (300 г) для модели 20A.
• Выносной дисплей: вырез при установке заподлицо: 3 дюйма (75 мм), лицевая панель 3 3/4 дюйма x 3 3/4 дюйма x 5/16 дюйма.
Размеры для монтажа на раме 4 1/2 «x 41/2» x 1 9/16 «(112 x 112 x 40 мм). Вес 5,3 унции. (150 г)

Технические характеристики — Контроллер:

  • Для систем 12 В и 24 В (номинальное напряжение), определяется автоматически.Приведенные ниже значения зарядного напряжения следует умножить на 2 для работы на 24 В.
  • Максимальный солнечный ток 10 А для небольших панелей или 20 А для больших панелей (более 150 Вт)
  • Напряжение поглощения 14,2 В (герметичный аккумулятор), 14,4 В (залитый аккумулятор), 14,6 В (промышленный аккумулятор) или
  • Boost напряжение 30 мин. 14,4 В (герметичный аккумулятор), 14,6 В (залитый аккумулятор), 14,8 В (промышленный аккумулятор)
  • Напряжение холостого хода 13,7 В (все типы аккумуляторов)
  • Максимальное потребление внутренней мощности 4 мА ночью, 10 мА при зарядке
  • Защита от коротких замыканий, сверхтоков, обратных токов и молний
  • Диапазон рабочих температур: от -35 ° C до + 55 ° C
  • Температурная компенсация -30 мВ / ° C
  • 4 мм2 (10-12 AWG ) клеммы максимального размера провода к солнечной панели и батареям
  • 1.Клеммы 5 мм2 (16 AWG) для дополнительного выносного датчика температуры
  • Разъем RJ45 для кабеля к дополнительному выносному дисплею
  • Защита от проникновения IP22
  • Цепь защищена от высокой влажности
  • Минимальное рабочее напряжение: 8 Вольт
Нажмите здесь, чтобы увидеть Duo Руководство по эксплуатации контроллера

Техническое описание BQ24650, информация о продукте и поддержка

Устройство BQ24650 представляет собой высокоинтегрированный импульсный контроллер заряда аккумулятора. Он обеспечивает регулировку входного напряжения, что снижает ток заряда, когда входное напряжение падает ниже запрограммированного уровня.Когда вход питается от солнечной панели, контур регулирования входа снижает ток заряда, чтобы солнечная панель могла обеспечивать максимальную выходную мощность.

BQ24650 предлагает синхронный ШИМ-контроллер с постоянной частотой с высокоточным регулированием тока и напряжения, предварительной подготовкой заряда, прекращением заряда и контролем состояния заряда.

BQ24650 заряжает аккумулятор в три фазы: предварительное кондиционирование, постоянный ток и постоянное напряжение. Заряд прекращается, когда ток достигает 1/10 скорости быстрой зарядки.Таймер предварительной зарядки установлен на 30 минут. BQ24650 автоматически перезапускает цикл зарядки, если напряжение батареи падает ниже внутреннего порогового значения, и переходит в спящий режим с низким током покоя, когда входное напряжение падает ниже напряжения батареи.

BQ24650 поддерживает питание от батареи от 2,1 В до 26 В с VFB, установленным на опорное напряжение обратной связи 2,1 В. Ток заряда программируется путем выбора подходящего чувствительного резистора. BQ24650 выпускается в тонком корпусе QFN с 16 выводами, 3,5 мм × 3,5 мм 2 .

Устройство BQ24650 представляет собой высокоинтегрированный импульсный контроллер заряда аккумулятора. Он обеспечивает регулировку входного напряжения, что снижает ток заряда, когда входное напряжение падает ниже запрограммированного уровня. Когда вход питается от солнечной панели, контур регулирования входа снижает ток заряда, чтобы солнечная панель могла обеспечивать максимальную выходную мощность.

BQ24650 предлагает синхронный ШИМ-контроллер с постоянной частотой с высокоточным регулированием тока и напряжения, предварительной подготовкой заряда, прекращением заряда и контролем состояния заряда.

BQ24650 заряжает аккумулятор в три фазы: предварительное кондиционирование, постоянный ток и постоянное напряжение. Заряд прекращается, когда ток достигает 1/10 скорости быстрой зарядки. Таймер предварительной зарядки установлен на 30 минут. BQ24650 автоматически перезапускает цикл зарядки, если напряжение батареи падает ниже внутреннего порогового значения, и переходит в спящий режим с низким током покоя, когда входное напряжение падает ниже напряжения батареи.

BQ24650 поддерживает батарею от 2.От 1 В до 26 В с VFB, установленным на опорное значение обратной связи 2,1 В. Ток заряда программируется путем выбора подходящего чувствительного резистора. BQ24650 выпускается в тонком корпусе QFN с 16 выводами, 3,5 мм × 3,5 мм 2 .

Лучший контроллер заряда от солнечных батарей MPPT

Контроллеры заряда

от Iron Edison

Magnum PT-100 MPPT Контроллер заряда с выходом 100 А.Отлично подходит для зарядки никель-железных и литий-железных аккумуляторов.

$ 1 123,98

Подробнее

MidNite Classic — это контроллер заряда американского производства. Мы предлагаем Classic с максимальным входным напряжением 150 В постоянного тока, максимальным входным напряжением 200 В постоянного тока и максимальным входным напряжением 250 В постоянного тока.

начиная с $ 710.98

Подробнее

30-амперный MPPT-контроллер заряда MidNite Solar.

Розничная цена: 439,00 $
Наша цена: $ 376.98

Подробнее

Контроллеры заряда TriStar от

компании Morningstar с технологией TrakStar ™ представляют собой усовершенствованные контроллеры отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) для фотоэлектрических (PV) систем мощностью до 3 кВт.

начиная с $ 441.98

Подробнее

TS-MPPT-600V использует технологию Morningstar TrakStar ™ MPPT в сочетании с самым широким диапазоном входных рабочих напряжений фотоэлектрических модулей, доступным для фотоэлектрических контроллеров.

начиная с $ 1 575,98

Подробнее

Семейство контроллеров заряда FLEXmax — это новейшие контроллеры заряда с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) от OutBack Power Systems.

начиная с $ 400,98

Подробнее

MPPT 60-150 может поддерживать солнечную батарею с напряжением до 150 В постоянного тока и 60 А в батарею на 12, 24 или 48 В.

Розничная цена: 730 долларов.00
Наша цена: $ 664,98

Подробнее

Conext MPPT 80-600 — первый контроллер заряда фотоэлектрической батареи, использующий входное напряжение постоянного тока до 600 В.Этот революционный контроллер заряда значительно снижает ток, необходимый в массиве, чтобы уменьшить размеры проводки и затраты, а также увеличить длину струны

.

$ 1 433,98

Подробнее

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.