تقتصر الطاقة الشمسية حتى الآن (على مستوى الأسرة) على إنشاء الألواح الكهروضوئية منخفضة الطاقة نسبيًا. ولكن بغض النظر عن تصميم المحول الكهروضوئي لضوء الشمس إلى التيار ، فإن هذا الجهاز مجهز بوحدة تسمى وحدة التحكم بالشحن الشمسي.
في الواقع ، يشتمل مخطط تركيب التمثيل الضوئي للبطارية الشمسية على بطارية تخزين - جهاز تخزين للطاقة المستلمة من لوحة شمسية. هذا هو مصدر الطاقة الثانوي الذي يتم تقديمه في المقام الأول بواسطة وحدة التحكم.
في المقالة التي نقدمها ، سوف نفهم الجهاز ومبادئ تشغيل هذا الجهاز ، وننظر أيضًا في كيفية توصيله.
تحكم بالطاقة الشمسية
تم تصميم الوحدة الإلكترونية ، التي تسمى وحدة تحكم البطارية الشمسية ، لأداء عدد من وظائف التحكم في عملية شحن / تفريغ البطارية الشمسية.
عندما يسقط ضوء الشمس على سطح لوحة شمسية مثبتة ، على سبيل المثال ، على سطح منزل ، يتم تحويل هذا الضوء إلى تيار كهربائي بواسطة الخلايا الضوئية للجهاز.
معرض الصور
صورة من
وحدة التحكم هي عنصر إلزامي لمحطة شمسية تولد تيارًا كهربائيًا من طاقة ضوء الشمس
يتم تقديم مالكي محطات الطاقة الصغيرة الخاصة وأولئك الذين يرغبون في الحصول على تركيب للطاقة الشمسية مع نوعين من وحدات التحكم: PWM (أو PWM) و MPPT
توفر وحدات التحكم PWM شحن بطارية متعدد المراحل. بمساعدتهم ، يتم تنفيذ التعبئة والمحاذاة والامتصاص ودعم الشحن.
تم تجهيز نماذج غير مكلفة من وحدات التحكم للتركيبات الشمسية المنزلية بمؤشرات LED التي تسمح لك بمراقبة أداء البطارية وحالتها التقنية
MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) - وحدات تحكم من مستوى أعلى وسعر أعلى. أنها توفر لتتبع أقصى نقطة قوة
بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الصغيرة ، التي تتضمن لوحة واحدة أو لوحين ، تكون قدرات وحدات التحكم PWM (PWM) كافية
يجب تركيب كلا النوعين من وحدات التحكم ، وكذلك البطاريات المتصلة بالدائرة ، في الداخل ، لأن تصميمها يحتوي على أجهزة استشعار حساسة لدرجة الحرارة
ليست هناك حاجة لشراء وحدة تحكم إذا قمت بشراء محطة شمسية متكاملة. في غلافه المعزول ، هناك مجموعة كاملة من الأجهزة اللازمة لمعالجة وتخزين الكهرباء
وحدات تحكم للألواح الشمسية
تحكم تعديل النبض واسعة
شاحن بطارية متعدد المستويات
نموذج الميزانية مع مؤشرات LED
وحدة التحكم لمحطة MRPT الشمسية
heliostation صغير للعطاء
توصيل الألواح الشمسية بالمعدات
مجمع من الألواح الشمسية والمعدات
في الواقع ، يمكن توفير الطاقة المستلمة مباشرة إلى بطارية التخزين. ومع ذلك ، فإن عملية شحن / تفريغ البطارية لها تفاصيلها الخاصة (مستويات معينة من التيارات والفولتية). إذا أهملت هذه التفاصيل الدقيقة ، فستفشل البطارية لفترة قصيرة من التشغيل بكل بساطة.
من أجل عدم الحصول على مثل هذه العواقب المحزنة ، تسمى وحدة التحكم في شحن البطارية الشمسية.
بالإضافة إلى مراقبة مستوى البطارية ، تراقب الوحدة أيضًا استهلاك الطاقة. اعتمادًا على درجة التفريغ ، تنظم دائرة وحدة تحكم شحن البطارية من البطارية الشمسية وتعيين المستوى الحالي اللازم للشحن الأولي واللاحق.
اعتمادًا على سعة وحدة تحكم شحن البطارية لمحطة الطاقة الشمسية ، يمكن أن يكون لتصميمات هذه الأجهزة تكوين مختلف تمامًا
بشكل عام ، بعبارات بسيطة ، توفر الوحدة "عمرًا" خاليًا للبطارية ، والذي يتراكم بشكل دوري ويمنح الطاقة للأجهزة الاستهلاكية.
أنواع عملية
على المستوى الصناعي ، تم إطلاق نوعين من الأجهزة الإلكترونية ويتم تصنيعهما ، ويكون تنفيذهما مناسبًا للتركيب في دائرة نظام الطاقة الشمسية:
- سلسلة أجهزة PWM.
- سلسلة أجهزة MPPT.
يمكن تسمية النوع الأول من أجهزة التحكم الخاصة بالبطارية الشمسية باسم "الرجل العجوز". تم تطوير مثل هذه المخططات وتشغيلها في فجر تطوير الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
يعتمد مبدأ تشغيل دائرة تحكم PWM على خوارزميات تعديل عرض النبضة. وظائف مثل هذه الأجهزة أدنى إلى حد ما من أجهزة سلسلة MPPT الأكثر تقدمًا ، ولكنها بشكل عام تعمل أيضًا بكفاءة.
أحد أشهر الموديلات في نظام الشحن الشمسي لوحدة التحكم بشحن البطارية في المحطة الشمسية ، على الرغم من حقيقة أن دائرة الجهاز مصنوعة باستخدام تقنية PWM ، والتي تعتبر قديمة
تتميز التصميمات التي تستخدم تقنية Maximum Power Point Tracking (تتبع حد الطاقة الأقصى) بمقاربة حديثة لحلول الدوائر وتوفر المزيد من الوظائف.
ولكن إذا قارنت بين كلا النوعين من المتحكمين ، علاوة على ذلك ، مع التحيز تجاه المجال المحلي ، فإن أجهزة MPPT لا تنظر في ضوء قوس قزح الذي يتم الإعلان عنه تقليديًا.
تحكم نوع MPPT:
- لديها تكلفة أعلى ؛
- لديها خوارزمية ضبط معقدة ؛
- يعطي اكتساب الطاقة فقط على ألواح مساحة كبيرة.
هذا النوع من المعدات أكثر ملاءمة لأنظمة الطاقة الشمسية العالمية.
تم تصميم وحدة التحكم للتشغيل كجزء من بناء محطة للطاقة الشمسية. هو ممثل لفئة أجهزة MPPT - أكثر تقدمًا وفعالية
من الأكثر ربحية شراء وتشغيل وحدة تحكم PWM (PWM) بنفس التأثير لاحتياجات مستخدم عادي من بيئة منزلية ، والتي عادةً ما تحتوي على لوحات صغيرة.
مخططات كتلة وحدات التحكم
الرسوم التخطيطية لوحدات التحكم PWM و MPPT للنظر فيها من خلال مظهرها الضيق الأفق - هذه لحظة معقدة للغاية ، إلى جانب الفهم الدقيق للإلكترونيات. لذلك ، فمن المنطقي النظر في المخططات الهيكلية فقط. هذا النهج مفهومة لمجموعة واسعة من الأفراد.
الخيار رقم 1 - أجهزة PWM
يأتي الجهد من الألواح الشمسية من خلال اثنين من الموصلات (زائد وناقص) إلى عنصر التثبيت وسلسلة المقاومة المقسمة. بسبب هذه القطعة من الدائرة ، يتم الحصول على معادلة محتملة لجهد الإدخال ، وإلى حد ما ، ينظمون حماية مدخلات جهاز التحكم من تجاوز حدود جهد الدخل.
يجب التأكيد هنا: لكل نموذج فردي للجهاز حد معين لجهد الدخل (المشار إليه في الوثائق).
هذا ما يبدو عليه الرسم التخطيطي للأجهزة القائمة على تقنيات PWM. للتشغيل كجزء من المحطات المحلية الصغيرة ، يوفر هذا النهج التخطيطي كفاءة كبيرة
علاوة على ذلك ، يقتصر الجهد والتيار على القيمة المطلوبة بواسطة ترانزستورات الطاقة. يتم التحكم في مكونات الدائرة هذه بدورها بواسطة رقاقة التحكم من خلال رقاقة التشغيل. ونتيجة لذلك ، فإن جهد الخرج لزوج ترانزستورات الطاقة يحدد القيمة الطبيعية للجهد والتيار للبطارية.
يوجد أيضًا في الدائرة مستشعر درجة حرارة وسائق يتحكم في ترانزستور الطاقة ، والذي ينظم قوة الحمل (الحماية من التفريغ العميق للبطارية). يراقب مستشعر درجة الحرارة حالة التسخين للعناصر المهمة لجهاز التحكم PWM.
عادة مستوى درجة الحرارة داخل العلبة أو على مشعات ترانزستورات الطاقة. إذا تجاوزت درجة الحرارة الحدود المحددة في الإعدادات ، يقوم الجهاز بفصل جميع خطوط الطاقة النشطة.
الخيار رقم 2 - أدوات MPPT
يرجع تعقيد المخطط في هذه الحالة إلى إضافته إلى عدد من العناصر التي تبني خوارزمية التحكم اللازمة بعناية أكبر ، بناءً على ظروف العمل.
يتم مراقبة مستويات الجهد والتيار ومقارنتها بدوائر المقارنة ، ويتم تحديد أقصى طاقة خرج من نتائج المقارنة.
مخطط الدائرة الهيكلية للتحكم في الشحن بناءً على تقنيات MPPT. لوحظ هنا بالفعل خوارزمية أكثر تعقيدًا لمراقبة الأجهزة الطرفية والتحكم فيها.
الفرق الرئيسي بين هذا النوع من أجهزة التحكم وأجهزة PWM هو أنها قادرة على تعديل وحدة الطاقة الشمسية إلى أقصى طاقة ، بغض النظر عن الظروف الجوية.
تطبق دائرة هذه الأجهزة العديد من طرق التحكم:
- الاضطرابات والملاحظات ؛
- زيادة الموصلية.
- اكتساح التيار
- الجهد المستمر.
وفي الجزء الأخير من الإجراء العام ، يتم أيضًا استخدام خوارزمية لمقارنة جميع هذه الأساليب.
طرق توصيل وحدات التحكم
بالنظر إلى موضوع الاتصالات ، يجب ملاحظة ذلك على الفور: لتركيب كل جهاز فردي ، فإن السمة المميزة هي العمل مع سلسلة محددة من الألواح الشمسية.
لذلك ، على سبيل المثال ، إذا تم استخدام وحدة تحكم مصممة لجهد دخل أقصى يبلغ 100 فولت ، فيجب ألا تنتج سلسلة من الألواح الشمسية أكثر من هذه القيمة عند الإخراج.
تعمل أي محطة للطاقة الشمسية وفقًا لقاعدة توازن جهد الخرج والمدخلات في المرحلة الأولى. يجب أن يتوافق الحد الأعلى لجهد التحكم مع الحد الأعلى لجهد اللوحة
قبل توصيل الجهاز ، من الضروري تحديد مكان تركيبه الفعلي. وفقًا للقواعد ، يجب اختيار الغرف الجافة جيدة التهوية كموقع للتثبيت. يتم استبعاد وجود مواد قابلة للاشتعال بالقرب من الجهاز.
إن وجود مصادر الاهتزاز والحرارة والرطوبة في المنطقة المجاورة للجهاز غير مقبول. يجب حماية موقع التركيب من التهطال وأشعة الشمس المباشرة.
تقنية اتصال نموذج PWM
تتطلب جميع الشركات المصنعة تقريبًا لوحدات التحكم PWM اتباع التسلسل الدقيق لتوصيل الأجهزة.
تقنية توصيل وحدات التحكم PWM بالأجهزة الطرفية ليست معقدة بشكل خاص. كل لوح مجهز بأطراف ذات علامات. يتطلب منك فقط متابعة تسلسل الإجراءات
يجب توصيل الأجهزة الطرفية بما يتوافق تمامًا مع تعيينات أطراف التوصيل:
- قم بتوصيل أسلاك البطارية في أطراف جهاز البطارية وفقًا للقطبية المشار إليها.
- قم بتشغيل المصهر الواقي مباشرة عند نقطة التلامس للسلك الموجب.
- في جهات اتصال وحدة التحكم المخصصة للوحة الشمسية ، قم بإصلاح الموصلات القادمة من الألواح الشمسية. لاحظ القطبية.
- قم بتوصيل مصباح اختبار للجهد المطابق (عادة 12/24 فولت) بأطراف حمل الجهاز.
يجب عدم انتهاك التسلسل المحدد. على سبيل المثال ، يُحظر تمامًا توصيل الألواح الشمسية في المقام الأول ببطارية غير متصلة. من خلال هذه الإجراءات ، يخاطر المستخدم "حرق" الجهاز. تصف هذه المواد بمزيد من التفصيل مخطط تجميع الألواح الشمسية مع البطارية.
أيضًا بالنسبة لوحدات التحكم من سلسلة PWM ، لا يجوز توصيل محول التيار الكهربائي بأطراف تحميل وحدة التحكم. يجب توصيل العاكس مباشرة بأطراف البطارية.
إجراء اتصال أداة MPPT
لا تختلف المتطلبات العامة للتركيب المادي لهذا النوع من الأجهزة عن الأنظمة السابقة. لكن التثبيت التكنولوجي غالبًا ما يكون مختلفًا إلى حد ما ، نظرًا لأن وحدات تحكم MPPT غالبًا ما تعتبر أجهزة أكثر قوة.
بالنسبة لوحدات التحكم المصممة لمستويات الطاقة العالية ، يوصى باستخدام كابلات عرضية كبيرة مزودة بنهايات معدنية على توصيلات دائرة الطاقة
على سبيل المثال ، بالنسبة للأنظمة القوية ، يتم استكمال هذه المتطلبات بحقيقة أن الشركات المصنعة توصي بأخذ كابل لخطوط توصيل الطاقة ، مصمم لكثافة حالية لا تقل عن 4 أمبير / مم2. هذا ، على سبيل المثال ، بالنسبة لوحدة تحكم لتيار 60 أمبير ، تحتاج إلى كابل لتوصيل البطارية بمقطع عرضي لا يقل عن 20 مم2.
يجب أن تكون كابلات التوصيل مجهزة بعروات نحاسية ومضغوطة بإحكام بأداة خاصة. يجب أن تكون الأطراف السالبة للوحة الشمسية والبطارية مجهزة بمحولات بمصهرات ومفاتيح.
هذا النهج يزيل خسائر الطاقة ويضمن التشغيل الآمن للتثبيت.
رسم تخطيطي لتوصيل وحدة تحكم MPPT قوية: 1 - الألواح الشمسية ؛ 2 - تحكم MPPT ؛ 3 - كتلة طرفية ؛ 4،5 - الصمامات ؛ 6 - مفتاح تحكم الطاقة ؛ 7.8 - إطار أرضي
قبل توصيل الألواح الشمسية بالجهاز ، تأكد من أن الجهد في الأطراف يتوافق مع أو أقل من الجهد المسموح بتطبيقه على إدخال وحدة التحكم.
توصيل الأجهزة الطرفية بجهاز MTTP:
- لوحة التبديل والبطارية تتحول إلى وضع "إيقاف".
- قم بإزالة المصاهر الواقية على اللوحة والبطارية.
- قم بتوصيل الكابل بأطراف البطارية باستخدام أطراف التحكم الخاصة بالبطارية.
- قم بتوصيل الكبل بأطراف اللوحة الشمسية مع أطراف وحدة التحكم المميزة بالعلامة المقابلة.
- قم بتوصيل الطرف الأرضي بالحافلة الأرضية بكابل.
- قم بتثبيت مستشعر درجة الحرارة على وحدة التحكم وفقًا للتعليمات.
بعد هذه الخطوات ، من الضروري استبدال فتيل البطارية الذي تمت إزالته مسبقًا ووضع المفتاح في وضع "التشغيل". ستظهر إشارة الكشف عن البطارية على شاشة وحدة التحكم.
ثم ، بعد توقف قصير (1-2 دقيقة) ، ضع المصهر الذي تمت إزالته سابقًا للوحة الشمسية في مكانه وضع مفتاح اللوحة في وضع "التشغيل".
ستظهر شاشة الجهاز قيمة الجهد للوحة الشمسية. تشير هذه اللحظة إلى الإطلاق الناجح لمحطة طاقة شمسية قيد التشغيل.
تنتج الصناعة أجهزة متعددة الأوجه من حيث حلول الدوائر. لذلك ، من المستحيل إعطاء توصيات لا لبس فيها فيما يتعلق بتوصيل جميع المنشآت دون استثناء.
ومع ذلك ، يظل المبدأ الرئيسي لجميع أنواع الأجهزة كما هو: بدون توصيل البطارية بحافلات وحدة التحكم ، يكون الاتصال بألواح الطاقة الشمسية غير مقبول. يتم عرض متطلبات مماثلة لإدراجها في دائرة العاكس الجهد. يجب اعتباره وحدة منفصلة متصلة بالبطارية عن طريق الاتصال المباشر.
إذا كانت لديك الخبرة أو المعرفة اللازمة ، فيرجى مشاركتها مع قرائنا. اترك تعليقاتك في المربع أدناه. هنا يمكنك طرح سؤال حول موضوع المقال.