Как да изберем контролер за соларен панел

За правилната инсталация и ефективно използване на слънчевия модул е ​​необходимо да се знае поне в общи линии физиката на процесите, протичащи в него.

Слънчево модулно устройство

Всеки слънчев модул е ​​сглобен от единични слънчеви клетки, свързани последователно и/или паралелно помежду си. Всяка една елементарна слънчева клетка развива твърде ниско напрежение и ток, неподходящи директно за захранване на електроника или зареждане на батерии. Разбира се, токът, взет от клетката, е пропорционален на нейната площ, но чисто технологично той не може да бъде безкрайно увеличен - и за да се увеличи общото изходно напрежение, отделни слънчеви клетки се свързват последователно (в „батерия“). За да се увеличи изваденият ток, съседните вериги от слънчеви клетки са свързани паралелно.

Характеристиката на токовото напрежение на слънчевата клетка е много сложна - съответно зависимостта на тока/напрежението, взето от отделен елемент и следователно от модула като цяло, също е сложна. При липса на товар ("празен ход") напрежението на изхода на модула е максимално. Ако започнете да го късо съединение (например с променлив резистор), тогава изваденият ток ще се увеличи и изходното напрежение ще падне. Когато стойността на съпротивлението на товара стане незначителна в сравнение с вътрешното съпротивление на модула (режим "късо съединение"), изходният ток на модула е максимален, а напрежението е минимално.

Тъй като мощността, извлечена от модула, е произведение на ток и напрежение, има динамична точка на прегъване в кривата на мощността между двете крайности, което показва оптимума. Той е динамичен, защото зависи от осветлението, температурата и цяла поредица от характеристики на модула и околната среда, "плаващи" във времето.

Поведение на зареждане на батерията

Кривите на зареждане/разреждане на батериите, независимо от използваната от тях технология, също имат сложна форма: например достигането на номиналното работно напрежение на клемите на оловно-киселинна батерия не означава, че тя е заредена.

Зареждането на батерията е електрохимичен процес, степента на зареждане е пропорционална на тока, преминал през батерията. За редовното завършване на зареждането през акумулатора трябва да премине целият ток, съответстващ на неговия капацитет, а на последния етап външното напрежение трябва да е по-голямо от номиналното работно напрежение - за да се поддържа посоченият ток на зареждане (всъщност там има много повече тънкости тук - затова ще насочим заинтересования читател към специалната литература за зарядните устройства).

На този етап е достатъчно да се помни, че типичният ток на зареждане е една десета от капацитета на батерията (т.е., например 5,5 A за батерия 55 A * h).

Защо имате нужда от контролер

От вече казаното е очевидно, че за ефективната работа на слънчевия модул и свързаната батерия е необходима някаква „междинна връзка“, която изпълнява ролята на проследяване-съвпадение - тоест устройство, преобразуващо според някои алгоритми на токове/напрежения между модула и батерията (с други думи, контролер).

Най-широко разпространени са два вида контролери - MPPT и PWM:

  • MPPT контролер (съкращение от Maximum Power Point Tracking) е силно интелигентно устройство, което динамично проследява споменатата точка „максимална мощност“ на слънчевата клетка/модул и извършва пълно преобразуване на ток/напрежение;
  • PWM контролер (съкращение от Pulse Width Modulation) е по-просто устройство, което по същество измерва времето, за което слънчевата клетка/модул е ​​свързан/изключен към/от товара (като по този начин регулира тока и мощността, подавана към товара/батерията);

Пример за избор на ШИМ контролер

За да изберете ШИМ контролер, е необходимо да вземете предвид тока на късо съединение на слънчевия модул: ако модул с номинална стойност 100 W има ток

5.9 A, тогава токът му на късо съединение ще бъде поне

6.8 A - следва, че номиналният ток на контролера трябва да е по-голям от него с запас от 10% (

Съответно се избира контролер, близък по ток, със закръгляване нагоре - например с ток от 10 А. Ако устройството допълнително има опция за управление на тока на натоварване, токът е настроен на една десета от капацитета на батерията ( вижте бележката по-горе), а изходите на контролера за номинално напрежение и батерията трябва да съвпадат. Ако контролерът няма опция за регулиране на тока на зареждане, препоръчително е да изберете капацитета на батерията въз основа на параметрите на контролера.

Пример за избор на MPPT контролер

Общата мощност е важна за MPPT контролера, тъй като той извършва цялостно преобразуване на ток/напрежение: например, ако максималният му изходен ток е 50 A и работното напрежение е 48 V, тогава общата мощност на преобразуване (номинална мощност на контролера) ще бъде 50 A * 48 VDC 2400 Wt.

Над този капацитет той няма да може да "премине през себе си", тоест големият капацитет на масива от приставки ще бъде явно излишен. Ако увеличите броя на модулите поради "недостатъчни условия на осветление", тогава производителите на контролери обикновено ограничават горната допустима граница на свързване, за да удвоят/утроят максималната мощност на модулите от мощността на контролера - в противен случай той ще се провали (за зимата условия, трябва да вземете предвид възможното "преекспониране" поради отражения от сняг и повишаване на ефективността на модулите при отрицателни температури).