אנרגיה סולארית מוגבלת עד כה (ברמה הביתית) ליצירת לוחות פוטו-וולטאיים בעלי צריכת חשמל נמוכה יחסית. אך ללא קשר לעיצוב הממיר הפוטו-וולטאי של אור השמש לזרם, מכשיר זה מצויד במודול הנקרא בקר טעינה סולארית.
אכן, מערך התקנת פוטוסינתזה של סוללה סולרית כולל סוללת אחסון - מכשיר אחסון לאנרגיה המתקבלת מלוח סולארי. מקור האנרגיה המשני הזה משמש בעיקר על ידי הבקר.
במאמר אותו אנו מציגים, נבין את המכשיר ואת עקרונות הפעולה של מכשיר זה, ונשקול גם כיצד לחבר אותו.
בקרי שמש
המודול האלקטרוני, הנקרא בקר לסוללה הסולארית, מיועד לבצע מספר פונקציות בקרה בתהליך טעינה / פריקה של סוללת השמש.
כאשר אור השמש נופל על פני השטח של פאנל סולארי המותקן, למשל, על גג הבית, האור הזה מומר לזרם חשמלי על ידי תאי הצילום של המכשיר.
גלריית תמונות
תמונה מאת
הבקר הוא רכיב חובה בתחנת שמש המייצר זרם חשמלי מאנרגית אור השמש
לבעלי תחנות כוח פרטיות ואלו המבקשים לרכוש התקנת אנרגיה סולארית מוצגים כעת שני סוגים של בקרים: PWM (או PWM) ו- MPPT
בקרי PWM מספקים סוללה רב-שלבית. בעזרתם מתבצעות מילוי, יישור, קליטה ותמיכת מטען.
דגמי בקרים זולים להתקנות סולאריות ביתיות מצוידים במדדי LED המאפשרים לעקוב אחר הביצועים והמצב הטכני של הסוללה.
MPPT (מעקב אחר נקודת כוח מקסימלית) - בקרים ברמה גבוהה ומחיר גבוהה יותר. הם מספקים מעקב אחר נקודת ההספק המרבית
עבור תחנות כוח סולאריות קטנות, הכוללות פאנל אחד או שניים, יכולות בקרי PWM (PWM) מספיקות
יש להתקין את שני סוגי הבקרים, כמו גם את הסוללות המחוברות למעגל, שכן לעיצובם יש חיישנים רגישים לטמפרטורה.
אין צורך לרכוש בקר אם אתה רוכש תחנת שמש משולבת. במעטפת המבודדת שלו, יש מערכת שלמה של מכשירים הנדרשים לעיבוד ואחסון חשמל
בקרי פאנלים סולאריים
בקר אפנון דופק רחב
מטען סוללות רב-שכבתי
מודל תקציבי עם חיווי LED
בקר לתחנת השמש MRPT
הליו סטיישן קטן לנתינה
חיבור פאנלים סולאריים לציוד
מתחם של פאנלים סולאריים וציוד
האנרגיה שהתקבלה, למעשה, יכולה להימסר ישירות לסוללת האחסון. עם זאת, לתהליך טעינה / פריקה של מצבר יש דקויות משלו (רמות מסוימות של זרמים ומתחים). אם תזניח את הדקויות האלה, הסוללה לתקופת פעולה קצרה פשוט תיכשל.
על מנת שלא יהיו השלכות עצובות כל כך, מכונה מודול בקר טעינה עבור סוללת השמש.
בנוסף לניטור רמת הסוללה, המודול עוקב גם אחר צריכת אנרגיה. בהתאם למידת הפריקה, המעגל של בקר טעינת הסוללה מהסוללה הסולרית מווסת וקובע את הרמה הנוכחית הנחוצה לטעינה הראשונית והעקבית אחר כך.
בהתאם לכוחו של בקר טעינת הסוללה של תחנת הכוח הסולארית, לעיצוב מכשירים אלה יכולה להיות תצורה שונה מאוד
באופן כללי, במילים פשוטות, המודול מספק "חיי" חסרי דאגה לסוללה, המצטברת מעת לעת ומעניקה אנרגיה למכשירים צרכניים.
סוגים מעשיים
ברמה התעשייתית הושקו שני סוגים של מכשירים אלקטרוניים אשר מיוצרים וביצועם מתאים להתקנה במעגל מערכות האנרגיה הסולארית:
- מכשירי סדרת PWM.
- מכשירי סדרת MPPT.
הסוג הראשון של בקר לסוללה סולארית יכול להיקרא "זקן". תוכניות כאלה פותחו והופעלו עם שחר פיתוח האנרגיה הסולארית והרוח.
עקרון הפעולה של מעגל הבקר של PWM מבוסס על אלגוריתמים של אפנון רוחב הדופק. הפונקציונליות של מכשירים כאלה נחותה במקצת מהמכשירים המתקדמים יותר מסדרת MPPT, אך באופן כללי הם גם עובדים בצורה יעילה למדי.
אחד הדגמים הפופולריים ביותר במערכת הטעינה הסולארית עבור בקר טעינת הסוללה של התחנה הסולארית, למרות העובדה שמעגל ההתקנים מיוצר בטכנולוגיית PWM שנחשבת למיושנת.
עיצובים המשתמשים בטכנולוגיית מעקב נקודת הספק מרבית (מעקב אחר מגבלת הספק המרבית), נבדלים על ידי גישה מודרנית לפתרונות מעגלים, מספקים פונקציונליות רבה יותר.
אך אם משווים בין שני סוגי הבקר ויתרה מכך, עם הטיה כלפי התחום הביתי, מכשירי MPPT אינם נראים באור הבהיר בו הם מפרסמים באופן מסורתי.
בקר מסוג MPPT:
- יש עלות גבוהה יותר;
- יש אלגוריתם כוונון מתוחכם;
- נותן עלייה בחשמל רק בפאנלים בשטח גדול.
ציוד מסוג זה מתאים יותר למערכות אנרגיה סולארית עולמיות.
בקר שתוכנן להפעלה כחלק מהקמת תחנת כוח סולארית. הוא נציג של סוג המכשירים MPPT - מתקדם ויעיל יותר
כדאי יותר לקנות ולהפעיל את בקר ה- PWM (PWM) באותה השפעה לצרכיו של משתמש רגיל מסביבה ביתית, שלרוב יש לוחות שטח קטנים.
דיאגרמות חסימות של בקרים
דיאגרמות סכמטיות של בקרי PWM ו- MPPT להתחשבות במבטם הצר אופקים - זהו רגע מסובך מדי, יחד עם הבנה עדינה של האלקטרוניקה. לכן הגיוני לקחת בחשבון רק תוכניות מבניות. גישה זו מובנת למגוון רחב של אנשים.
אפשרות מס '1 - מכשירי PWM
המתח מלוח השמש דרך שני מוליכים (פלוס מינוס) מגיע לגורם המייצב ולשרשרת ההתנגדות המתחלקת. עקב חלק זה של המעגל מתקבלת השוואה פוטנציאלית של מתח הקלט ובמידה מסוימת הם מארגנים את ההגנה על כניסת הבקר מפני חריגה מגבול מתח הקלט.
יודגש כאן: לכל דגם בודד של המכשיר יש גבול ספציפי למתח הכניסה (המצוין בתיעוד).
כך נראית התרשים המבני של מכשירים המבוססים על טכנולוגיות PWM. להפעלה כחלק מתחנות ביתיות קטנות, גישה סכמטית כזו מספקת יעילות רבה
יתר על כן, המתח והזרם מוגבלים לערך הנדרש על ידי טרנזיסטורים כוח. רכיבי מעגל אלה, בתורם, נשלטים על ידי שבב הבקר דרך שבב הנהג. כתוצאה מכך, מתח היציאה של צמד טרנזיסטורי הכוח קובע את הערך הרגיל של המתח והזרם עבור הסוללה.
כמו כן במעגל יש חיישן טמפרטורה ונהג השולט בטרנזיסטור הכוח, השולט בעוצמת העומס (הגנה מפני פריקה עמוקה של הסוללה). חיישן הטמפרטורה עוקב אחר מצב החימום של אלמנטים חשובים בבקר ה- PWM.
בדרך כלל רמת הטמפרטורה בתוך התיק או ברדיאטורים של טרנזיסטורי כוח. אם הטמפרטורה חורגת מהמגבלות שנקבעו בהגדרות, המכשיר מנתק את כל קווי החשמל הפעילים.
אפשרות מס '2 - מכשירי MPPT
מורכבות התוכנית במקרה זה נובעת מהתוספת שלה למספר אלמנטים הבונים את אלגוריתם הבקרה הדרוש ביתר זהירות, על סמך תנאי עבודה.
רמות המתח והזרם מנוטרות ומשוואות על ידי מעגלי השוואה, ועוצמת היציאה המרבית נקבעת מתוצאות ההשוואה.
תרשים מעגלי מבנה לבקרי טעינה המבוססים על טכנולוגיות MPPT. כבר צוין כאן אלגוריתם מורכב יותר לשליטה ובקרה על התקנים היקפיים.
ההבדל העיקרי בין סוג זה של בקר לבין התקני PWM הוא שהם מסוגלים להתאים את מודול השמש האנרגטי לכוח מרבי, ללא קשר לתנאי מזג האוויר.
המעגל של מכשירים כאלה מיישם מספר שיטות בקרה:
- הפרעות ותצפיות;
- הגדלת מוליכות;
- לטאטא נוכחי;
- מתח קבוע.
ובקטע האחרון של הפעולה הכללית, משתמשים גם באלגוריתם להשוואה בין כל השיטות הללו.
דרכים לחיבור בקרים
בהתחשב בנושא החיבורים, יש לציין מיד: להתקנת כל מכשיר נפרד, תכונה אופיינית היא העבודה עם סדרה ספציפית של לוחות סולאריים.
כך, למשל, אם משתמשים בבקר המיועד למתח כניסה מרבי של 100 וולט, סדרת פאנלים סולאריים לא צריכה להפיק יותר מערך זה בפלט.
כל תחנת כוח סולארית פועלת על פי כלל האיזון של מתח המוצא והכניסה של השלב הראשון. הגבול העליון של מתח הבקר חייב להיות תואם את הגבול העליון של המתח של הלוח
לפני חיבור המכשיר, יש לקבוע את מקום ההתקנה הפיזית שלו. על פי הכללים, יש לבחור בחדרים יבשים ומאווררים היטב כאתר ההתקנה. נוכחותם של חומרים דליקים בסמוך למכשיר אינה נכללת.
הימצאות מקורות רטט, חום ולחות בסביבתו הקרובה של המכשיר אינה מקובלת. יש להגן על אתר ההתקנה מפני משקעים ואור שמש ישיר.
טכניקת חיבור מודל PWM
כמעט כל יצרני בקרי ה- PWM דורשים לעקוב אחר הרצף המדויק של התקני החיבור.
הטכניקה של חיבור בקרי PWM למכשירים היקפיים אינה מורכבת במיוחד. כל לוח מצויד במסופים שכותרתו. זה רק מחייב אותך לעקוב אחר רצף הפעולות
התקני היקפי חייבים להיות מחוברים בהתאמה מלאה ליעדי מסופי המגע:
- חבר את חוטי הסוללה במסופי התקן הסוללה בהתאם לקוטביות המצוינת.
- הפעל את הנתיך המגן ישירות בנקודת המגע של החוט החיובי.
- במגעי הבקר המיועדים ללוח הסולארי, יש לתקן את המוליכים המגיעים מלוחות הפאנל הסולארי. שימו לב לקוטביות.
- חבר מנורת בדיקה של המתח המקביל (בדרך כלל 12 / 24V) למסופי העומס של המכשיר.
אסור להפר את הרצף שצוין. לדוגמא, חל איסור מוחלט לחבר פאנלים סולאריים מלכתחילה עם סוללה לא מחוברת. על ידי פעולות כאלה, המשתמש מסתכן "לשרוף" את המכשיר. חומר זה מתאר ביתר פירוט את תרשים ההרכבה של לוחות סולאריים עם סוללה.
גם עבור בקרי סדרת PWM, אסור לחבר מהפך מתח למסופי העומס של הבקר. יש לחבר את המהפך ישירות למסופי הסוללה.
נוהל חיבור מכשיר MPPT
הדרישות הכלליות להתקנה פיזית עבור מכשירים מסוג זה אינן שונות מהמערכות הקודמות. אך לעתים קרובות ההתקנה הטכנולוגית שונה במקצת, מכיוון שבקרי MPPT נחשבים לרוב להתקנים חזקים יותר.
לבקרים המיועדים לרמות הספק גבוהות, מומלץ להשתמש בכבלים חתכים גדולים המצוידים בסיומי מתכת בחיבורי מעגלי חשמל.
לדוגמה, עבור מערכות עוצמתיות, דרישות אלו משלימות על ידי העובדה כי היצרנים ממליצים לקחת כבל לקווי חיבורי חשמל, המיועד לצפיפות זרם של לפחות 4 A / mm2. כלומר, למשל, לבקר לזרם של 60 A, אתה זקוק לכבל לחיבור לסוללה עם חתך רוחב של לפחות 20 מ"מ2.
חיבור כבלים חייב להיות מצויד במנעלי נחושת, מכווצים היטב בכלי מיוחד. על המסופים השליליים של לוח השמש והסוללה להיות מצוידים במתאמים עם נתיכים ומתגים.
גישה זו מבטלת הפסדי אנרגיה ומבטיחה הפעלה בטוחה של ההתקנה.
תרשים בלוקים של חיבור בקר MPPT רב עוצמה: 1 - פאנל סולארי; 2 - בקר MPPT; 3 - בלוק מסוף; 4,5 - נתיכים; 6 - מתג הפעלה של בקר; 7.8 - צמיג טחון
לפני חיבור הלוחות הסולאריים למכשיר, יש לוודא שהמתח במסופים מתאים או פחות ממתח המותר להחיל על כניסת הבקר.
חיבור ציוד היקפי למכשיר MTTP:
- החלף לוח וסוללה עובר למצב "כבוי".
- הסר את נתיכי ההגנה בלוח ובסוללה.
- חבר את הכבל למסופי הסוללה עם מסופי הבקר של הסוללה.
- חבר את הכבל למסופי לוח השמש בעזרת מסופי הבקר המסומנים בשלט המתאים.
- חבר את מסוף האדמה לאוטובוס היבשתי באמצעות כבל.
- התקן את חיישן הטמפרטורה בבקר בהתאם להוראות.
לאחר שלבים אלה, יש צורך להחליף את נתיך הסוללה שהוסר בעבר ולהכניס את המתג למצב "דולק". אות גילוי סוללה יופיע על מסך הבקר.
לאחר מכן, לאחר הפסקה קצרה (1-2 דקות), הכניסו את הנתיך שהוסר בעבר לפאנל הסולארי והניחו את מתג הלוח במצב “on”.
מסך המכשירים יציג את ערך המתח של לוח השמש. רגע זה מציין את ההשקה המוצלחת של תחנת כוח סולארית במבצע.
התעשייה מייצרת מכשירים רב-צדדיים מבחינת פתרונות מעגלים. לכן אי אפשר לתת המלצות חד משמעיות לגבי חיבור כל ההתקנות ללא יוצא מן הכלל.
עם זאת, העיקרון העיקרי לכל סוגי המכשירים נותר זהה: מבלי לחבר את הסוללה לאוטובוסים של הבקר, חיבור עם לוחות פוטו וולטיים אינו מקובל. דרישות דומות מוצגות לכלול במעגל מהפך המתח. יש לראות בו מודול נפרד המחובר לסוללה על ידי מגע ישיר.
אם יש לך את הניסיון או הידע הדרושים, אנא שתף אותו עם הקוראים שלנו. השאר את התגובות שלך בתיבה למטה. כאן תוכלו לשאול שאלה בנושא המאמר.