(067) 468-68-36
(067) 468-68-36
(093) 468-68-36

Прием звонков:

Пн-Пт9:00-18:00
Сб-ВсВыходной

ШІМ (РWM) і MPPT контролери: який вибрати

06/07/2018
Головний недолік сонячної електростанції полягає в тому, що вона не може забезпечити стабільну і постійну генерацію енергії. Обсяг вироблення електрики пов'язаний з кількістю сонячної енергії, яка надходить на сонячні батареї. Установка систем накопичення енергії (акумуляторних груп) - це можливість забезпечити безперервне енергопостачання споживачів. При цьому дуже важливо правильно вибрати контролер, який буде забезпечувати і контролювати процес зарядки акумуляторів.
 
 
Правильний вибір контролера особливо важливий для систем, в яких встановлені свинцево-кислотні акумулятори, які треба берегти як від глибокого розряду, так і перезарядження. При глибокому розряді відбувається різке скорочення терміну служби АКБ, вона навіть може вийти з ладу. Якщо акумулятор вже зарядився, але через нього продовжує протікати струм заряду, то це може стати причиною спочатку закипання електроліту, а потім - бурхливого газовиділення. Це може викликати спучування і навіть вибух герметичних акумуляторних АКБ.
 
 
Лужні акумулятори хоч і менш чутливі до глибокого розряду, але їх необхідно оберігати від перезарядження.
 
 
Для чого потрібен контролер заряду батареї
 
Якщо безпосередньо з'єднати джерело енергії - сонячні батареї - і акумулятор, то процес заряду буде протікати в міру вироблення електрики. Незалежно від ступеня заряду АКБ, на її клеми буде подаватися напруга, навіть в повністю заряджений акумулятор триватиме надходження струму - це викличе зростання напруги на кілька вольт. В результаті настане перезаряд АКБ, температура електроліту почне рости, дійшовши до точки кипіння. Кипіння електроліту буде супроводжуватися викидом з банок акумулятора парів, що в підсумку може призвести до повного випаровування електроліту і висихання банок. В кінцевому підсумку, такий неконтрольований процес призведе до швидкого виходу АКБ з ладу, вже не кажучи про неефективність використання виробленої сонячною електростанцією енергії.
 
 
Контролер для заряду акумуляторів в системі сонячної електростанції призначений для оптимізації процесу заряду/розряду, забезпечуючи оптимальний режим на кожній стадії заряду акумулятора:
 
  • стадія 1 - заряджання максимальним струмом - батарея отримує весь струм, який виробляється сонячними батареями
  • стадія 2 – насичення - при досягненні певного рівня напруги на АКБ, контролер переходить в режим підтримки постійної напруги. Це дозволяє запобігти перегріву акумулятора та виникнення газоутворення. У міру того, як акумуляторна батарея буде заряджатися, струм буде поступово зменшуватися
  • стадія 3 - вирівнювання (для батарей з рідким електролітом) - для батарей такого типу періодичне проведення заряду до моменту початку газоутворення дозволяє поліпшити роботу АКБ. Це відбувається за рахунок вирівнювання напруги на різних банках в акумуляторі, перемішуванні електроліту і очищення пластин
  • стадія 4 - підтримуючий заряд - якщо АКБ повністю зарядилася, відбувається зменшення напруги заряду, щоб не допустити подальшого нагріву батареї. Контролер підтримує батарею в зарядженому стані.
 
 
Типи контролерів: переваги і недоліки
 
Перш за все, виключаємо з огляду найпростіші контролери релейного типу (їх ще називають «on-off» контролери). Їх принцип роботи дуже простий - вони пропускають струм, поки напруга на АКБ не досягає значення близько 14,5 В (при номінальному - 12 В). Коли напруга на акумуляторі падає до 12,5-13 В, контролер знову підключає джерело струму - сонячні батареї - і відбувається дозаряд акумулятора. У такому режимі неможливо зарядити акумулятор більше 60-70% його номінальної ємності. В результаті систематичний недозаряд викликає сульфатацію пластин, що призводить до різкого зниження терміну експлуатації АКБ. Спроба заощадити на покупці контролера в майбутньому призводить до швидкого зносу акумуляторної групи, вартість якої значно більше, ніж у контролера. Тому розглянемо і проаналізуємо два типи контролерів - ШІМ- контролери і MPPT
 
 
ШІМ контролер
 
ШІМ контролери (часто зустрічається і англомовне найменування - PWM) використовують принцип широтно-іпульсной модуляції. При досягненні певного значення напруги на АКБ, ШІМ контролер починає поступово зменшувати зарядний струм. Це дозволяє запобігти перегріву, спухання і закіпання АКБ, при цьому сама батарея продовжує заряджатися, поки не досягне накопичення максимально можливої кількості енергії. ШІМ контролер дозволяє забезпечити заряд АКБ на рівні 90-95% від її максимальної потужності.
 
Струм і напруга до необхідної величини коригуються силовими транзисторами, управління якими здійснюється чипом контролера. Також управління силовими транзисторами дозволяє уникнути глибокої розрядки акумулятора при видачі струму споживачеві. Крім того, до складу ШІМ контролера входить датчик температури, який контролює рівень температури на радіаторах силових транзисторів і всередині корпусу. При перевищенні показниками температури допустимого рівня, датчик відключає всі лінії активного живлення.
 
 
МРРТ контролер
 
 MPPT - абревіатура від англійського «maximum power point tracking», що в прямому перекладі означає «відстеження точки максимальної потужності». Робота ММРТ контролера основа на тому, що пристрій буде періодично сканувати/вимірювати значення сили струму і напруги від джерела генерації електричного струму, в якості якого можуть використовуватися сонячні батареї або вітрогенератор. Іншими словами, контролер визначає такі значення сили струму і напруги, при яких забезпечується максимальна вихідна потужність - таку функцію прийнято називати пошуком точки максимальної потужності. Крім того, контролер відстежує процес зарядки акумуляторних батарей, регулюючи силу струму в залежності від стадії заряду - накопичення енергії, насичення, вирівнювання заряду або підтримка напруги.
 
 
Точка максимальної потужності (ТММ) може визначатися різними методами. Найпростіший з них - це послідовне зниження напруги від точки холостого ходу до значення напруги на акумуляторі. При цьому положення точки максимальної потужності залежить від декількох факторів - освітленість сонячних батарей, їх температура, різнорідність використовуваних сонячних модулів і т.п. Періодично контролер автоматично робить в обидві сторони (збільшуючи силу струму або напруги) зміщення точки максимуму від визначеної на попередньому етапі. Якщо при цьому значення потужності збільшується, то контролер переходить на функціонування на новій точці. При зміщенні ТММ в різні боки неминуче відбувається втрата деякої кількості енергії, але вона значно менша від тієї додаткової, яку вдається отримати за рахунок корекції роботи контролера. Особливо ефективно проявляє себе МРРТ колектор в похмуру погоду, додаючи в систему 10-30% потужності шляхом перетворення надмірної напруги від сонячних панелей в струм заряду акумуляторних батарей.
 
 
Порівняння МРРТ і ШІМ контролерів
 
 Переваги ммрт-контролерів:
 
  • можливість використання їх в різних системах, що використовують альтернативні джерела енергії - вітрові генератори, сонячні батареї або комбіновані системи
  • за рахунок постійного відстеження стану акумуляторної батареї контролер створює оптимальні умови для її роботи, тим самим не допускаючи падіння її ємності і продовжуючи термін роботи
  • найвищий ККД в порівнянні з іншими типами контролерів
  • зниження опору за рахунок створення високої напруги на вході дає можливість зменшити діаметр проводів і кабелів, комутуючих всі елементи системи. Інший варіант - можливість збільшити відстань від контролера до джерела енергії з мінімальними втратами електроенергії
  • висока ефективність роботи при частковому затіненні (низькій освітленості) сонячних панелей.
 
 
Головний недолік ММРТ контролерів пов'язаний з більш складною технологією виготовлення, тому вони мають високу вартість.
 
 
Головне перевага ШІМ (PWM) контролерів - їх більш низька вартість, ніж у МРРТ контролерів. Інші переваги і недоліки залежать від типу використовуваного пристрою:
 
  • послідовні моделі - дозволяють підключати одночасно різні джерела електроенергії, слабкий нагрів під час регулювання. Недоліки цього типу контролерів - вони створюють сильні електромагнітні перешкоди. Після повного заряду АКБ відбувається повне відключення джерела енергії.
  • шунтові моделі - забезпечують низькі втрати при перетворенні напруга/струм, незначний рівень падіння напруги на ключах, низький рівень електромагнітних завад. Недоліки - цей тип контролерів можна використовувати тільки з сонячними батареями. Крім того, необхідно передбачити можливість примусового охолодження контролера, який сильно нагрівається під час роботи.
 
 
Загальні рекомендації
 
ШІМ контролери найбільш ефективні в системах, які мають малу потужність. Крім того, їх доцільно використовувати в районах з високим рівнем інсоляції (великою сонячною активністю).
 
 
Збільшення ефективності роботи сонячної електростанції (особливо в умовах недостатньої освітленості або якщо панелі встановлюються так, що вони будуть систематично затінюватися оточуючими спорудами) за рахунок установки МРРТ контролера згодом компенсує витрати на його придбання. МРРТ контролер найбільш ефективно реалізує свої переваги при роботі в системах великої потужності. Відмова від установки МРРТ контролера - це фактично втрата частини вкладених коштів за рахунок недобору електроенергії.
 
Якісний МРРТ контролер завжди має в своєму складі трансформатор - в іншому випадку він просто не буде перетворювати енергію. Зараз у продажу з'явилося досить багато «псевдо ММРТ» noname-брендів, які коштують значно дешевше, але при цьому мають низьку ефективність. Тому якщо хочете купити МРРТ контролер, то варто довіряти тільки перевіреним брендам.
 
 
Якщо у вас залишилися питання і необхідна консультація фахівців з підбору контролера для сонячної електростанції - наші інженери допоможуть зробити оптимальний вибір, взявши до уваги всі характеристики і особливості експлуатації сонячної електростанції.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв