Як вибрати контролер для сонячної батареї - ЗелЕнерго - Інтернет-магазин сонячних батарей

Для правильної установки та ефективного використання сонячного модуля необхідно мінімум загалом знати фізику процесів, що відбуваються в ньому.

Влаштування сонячного модуля

Кожен сонячний модуль збирається з одиничних сонячних елементів, що між собою з'єднуються послідовно та/або паралельно. Кожен окремий елементарний сонячний елемент розвиває занадто невелику напругу і струм, непридатні безпосередньо для живлення електроніки або заряджання акумуляторів. Зрозуміло, струм, що знімається з елемента, пропорційний його площі, проте чисто технологічно її не можна нескінченно збільшувати - і для збільшення загальної вихідної напруги окремі сонячні елементи з'єднуються послідовно (в "батарею"). Для збільшення ж струму, що знімається сусідні ланцюжки сонячних елементів з'єднують паралельно.

Вольт-амперна характеристика сонячного елемента дуже хитромудра - відповідно, залежність знімається з окремого елемента, а отже, і з модуля в цілому, струму/напруги теж носить складний характер. За відсутності навантаження ("холостий хід") напруга на виході модуля максимальна. Якщо його почати закорочувати (наприклад, змінним резистором), то струм, що знімається, зростатиме, а вихідна напруга - падати. Коли ж величина опору навантаження стає дуже малою в порівнянні з внутрішнім опором модуля (режим "короткого замикання"), вихідний струм модуля максимальний, а напруга - мінімально.

Оскільки потужність, що знімається з модуля - це твір струму і напруги, між обома крайнощами знаходиться динамічна точка перегину кривої потужності, що вказує оптимум. Динамічна вона тому, що залежить від освітлення, температури та ще цілого ряду"плаваючих" у часі характеристик модуля та навколишнього середовища.

Поведінка акумулятора, що підключається для заряджання.

Зарядно/розрядні криві акумуляторів незалежно від використовуваної ними технології також мають непростий вигляд: наприклад, досягнення свинцево-кислотної акумуляторної батареї номінальної робочої напруги на висновках зовсім не означає, що вона заряджена.

Заряд батареї - це електрохімічний процес, ступінь заряду пропорційна струму, що пройшов через акумулятор. Для штатного завершення зарядки через батарею потрібно пропустити весь відповідний її ємності струм, причому на завершальному етапі зовнішня напруга має бути більшою за номінальний робочий - для підтримки заданого зарядного струму (насправді, тонкощів тут багато більше - тому відішлемо зацікавленого читача до спецлітератури ).

На даному етапі достатньо запам'ятати, що типовий зарядний струм становить одну десяту ємності акумулятора (тобто, наприклад, 5.5 А для батареї на 55 А * год).

Навіщо потрібний контролер

З уже сказаного очевидно, що для ефективної роботи сонячного модуля і акумулятора, що підключається, необхідна деяка "проміжна ланка", що виконує стежить-узгоджувальну роль - тобто перетворює за деякими алгоритмами струму/напруги пристрій між модулем і батареєю (інакше кажучи - контролер).

Найбільшого поширення набули два типи контролерів - MPPT та PWM:

контролер MPPT (абревіатура від Maximum Power Point Tracking) є високоінтелектуальним пристроєм, що динамічно відстежує згадану точку "максимальної потужності" СЕ/модуля і здійснює повне перетворення струму/напруги;
контролер PWM (скорочення від Pulse Width Modulation) – простішепристрій, по суті дозуючий час, на який СЕ/модуль підключається/відключається до/від навантаження (тим самим регулюючи струм і потужність, що віддається в навантаження/акумулятор);

Приклад вибору контролера PWM

Для вибору контролера PWM необхідно взяти до уваги струм короткого замикання сонячного модуля: якщо модуль номіналом 100 Вт в оптимальній робочій точці має струм

5.9 А, то його короткозамкнутий струм буде не меншим

6.8 А - звідси випливає, що номінальний струм контролера повинен бути більшим за нього із запасом у 10% (

Відповідно, вибирається близький по струму контролер, із заокругленням у велику сторону - наприклад, на струм 10 А. Якщо ж пристрій додатково має опцію контролю струму навантаження, то струм виставляється в одну десяту від ємності батареї (див. примітку вище), а номінальні напруги виходу контролера та батареї повинні збігатися. Якщо контролер опції регулювання струму зарядки не має, рекомендується вибирати ємність АКБ виходячи з параметрів контролера.

Приклад вибору контролера MPPT

Для MPPT контролера важлива загальна потужність, оскільки він здійснює повне перетворення струму/напруги: наприклад, якщо його максимальний вихідний струм становить 50 А, а робоча напруга - 48 В, то повна потужність перетворення (номінальна потужність контролера) становитиме 50 А * 48 В = 2400 Вт.

Понад цю потужність він "пропустити через себе" не зможе, тобто велика потужність масиву модулів, що підключаються, буде явно надмірна. Якщо збільшувати кількість модулів з міркувань "умов недостатнього освітлення", то виробники контролерів зазвичай обмежують верхню допустиму межу підключення подвоєної/потроєної максимальною потужністю модулів від потужності контролера - інакше він вийде з ладу (для зимових умовНеобхідно брати до уваги можливу "перезасвітку" через відбиття від снігу і підвищення ККД модулів при негативній температурі).