В составе любой автономной сети электрического питания на базе солнечных батарей присутствует специальное устройство, которое должно контролировать процесс накопления и расходования энергии. Его называют контроллер заряда. Необходимость применения контроллеров обусловлена тем, что альтернативные источники работают не постоянно, их работоспособность зависит от погодных условий - Солнечные батареи обеспечивают заряд аккумуляторов только в светлое время суток.

 

Контроллеры заряда обеспечивают не только контроль накопления энергии, но и безопасность работы всей системы в целом. Они могут выполнять следующие функции:

 • автоматическое подключение аккумуляторных батарей на зарядку от солнечных панелей;

• выбор оптимального режима зарядки;

• контроль разряда батареи путём отключения потребителей;

 • защита от неправильной полярности при подключении, КЗ или обрыва цепи;

 • регулирование степени заряда батареи;

 • подключение нагрузки при восполнении заряда;

 • учёт расхода электроэнергии и т. д.

 

Все эти функции значительно продлевают срок службы аккумуляторных батарей, а также оптимизируют процесс хранения и расхода энергии. Как правило, контроллеры поступают в эксплуатацию с уже заданными параметрами напряжений контроля и отключения. Однако некоторые модели позволяют настраивать граничные уровни напряжения в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

 Сегодня наиболее распространёнными являются свинцово-кислотные аккумуляторы, в том числе: AGM, GEL, OPzV и OPzS, которые широко применяются в автономных системах. Особенностью их эксплуатации, в отличие от щелочных аккумуляторных батарей, является чувствительность к пере зарядам и полным разрядам. Каждый глубокий разряд или перезаряд отражаются на их характеристиках, в частности, существенно сокращается срок службы, а в худшем случае это может привести к выходу из строя аккумулятора. Поэтому при достижении полного заряда АБ, необходимо ограничивать силу тока. В ином случае, это приведёт к закипанию электролита и выделению газов, что в свою очередь, создает давление внутри аккумуляторного корпуса и может спровоцировать взрыв аккумуляторной батареи.

 

Щелочные аккумуляторы менее чувствительны к пере зарядам. Однако отсутствие контроля этой процедуры также оставляет негативные последствия. Чтобы избежать таких последствий и максимально продлить срок службы аккумуляторных батарей, в этих системах также необходимо использовать контроллеры заряда

Типы контроллеров

Самыми простыми контроллерами являются автоматы отключения. При снижении напряжения батареи они подключают источник энергии и автоматически отключают при повышении напряжения АБ до установленного значения. Но из-за низкого КПД, такие устройства оказались малоэффективными и в настоящее время практически не применяются. Использование новейших технологий позволяет создавать более совершенные устройства для обеспечения корректной работы автономных систем электропитания.

 Сегодня существуют два основных вида контроллеров заряда, для систем на основе солнечных батарей:

 • контроллеры с широтно-импульсной модуляцией - ШИМ (PWM);

 • контроллеры слежения за максимальной точкой мощности: МРРТ.

 ШИМ – контролеры обеспечивают многоуровневый процесс заряда батареи: наполнение, поглощение, выравнивание и подзарядка (поддержание). На первом уровне, при максимально разряженной батарее, происходит прямое подключение солнечных батарей к аккумулятору. Заряд осуществляется максимальным током.

 При достижении определённого напряжения происходит переключение на второй уровень с включением режима широтно-импульсной модуляции. Напряжение в системе поддерживается постоянным, а ток заряда постепенно снижается, пропорционально заряду.

 На третьем уровне включается режим подзарядки для герметичных батарей, т.к. данные аккумуляторы не требуют выравнивающего заряда. А для жидко электролитных сначала включается режим выравнивания, а затем режим поддержания.

 

ШИМ- контролеры, изменяя силу зарядного тока пропорционально степени заряда АБ и в последующем выравнивания напряжение банок, предотвращают перегрев и образование газов, формируют эффект десульфурации пластин. В конечном счёте контроллеры на основе широтный-импульсной модуляции значительно продлевают срок эксплуатации аккумулятора.

 ШИМ - контроллеры подразделяются на два типа: последовательные и шунтовые.

 Последовательные контроллеры обеспечивают безопасность подключения источника энергии к потребителям и к аккумуляторам. При отключениинагрузки и батарей напряжение источника питания поддерживается на уровне холостого хода.

 Шунтовые контроллеры замыкают источник питания (солнечные батареи) накоротко минуя аккумуляторные батареи.

 

Достоинства Недостатки      Последовательные контроллеры

 • Позволяют использовать одновременно различные источники энергии;

 • Низкий нагрев во время регулирования;

 • При полном заряде источник отключается. • Наличие потерь в последовательных ключах;

 • Значительные электромагнитные помехи, вызванные большими скачками токов регулирования.

Шунтовые контроллеры

  Низкий уровень потери мощности за счёт прямого подключения;

 • Слабая степень электромагнитных помех;

 • Слабый уровень падения величины напряжения в ключах. • Значительный нагрев во время регулирования;

 • Невозможно использовать иные источники энергии, за исключением солнечных панелей

МРРТ -контроллер

МРРТ – контроллеры обеспечивают постоянный контроль над точками максимальной мощности солнечных батарей (Рис 2). Этим достигается самое эффективное использование вырабатываемой энергии. Автоматика постоянно оценивает силу тока и уровень напряжения, выдаваемые солнечными батареями, для определения оптимального соотношения пар: напряжение-ток. Кроме этого, производится контроль степени заряженности АБ для пропорционального снижения силы тока зарядки.

 

МРРТ - контроллеры позволяют снимать более высокое напряжение с источника питания, а затем его конвертировать в наиболее эффективное напряжение для заряда батарей. При этом оптимальное напряжение заряда всегда будет отличаться от стандартного напряжения батареи. При низком заряде батареи эта величина будет выше для обеспечения насыщения (абсорбции). При слабой освещенности, когда величина напряжения на фотоэлементах будет ниже, чем напряжение АБ, контроллеры повысят его для обеспечения заряда.

 

По сравнению с ШИМ контроллерами МРРТ устройства более эффективны, они обеспечивают более высокий КПД и хорошо работают даже при затенении 30—40% солнечных панелей. При снижении освещенности, наличии облаков или снижении температуры, они увеличивают отдачу энергии, следовательно, увеличивают мощность системы. Существенным преимуществом МРРТ – контроллеров является то, что высокое напряжение на входе даёт возможность уменьшить сечение используемых кабелей и увеличить расстояние от солнечных панелей до контроллера. Применение МРРТ-контроллеров позволяет увеличить на 15—35% эффективность использования солнечных батарей. Благодаря МРРТ-устройствам процесс заряда батарей производится при достаточно низкой освещённости.

 

 

 

страница в разработке