พลังงานแสงอาทิตย์นั้นมี จำกัด (ในระดับครัวเรือน) จนถึงการสร้างแผงโซลาร์เซลล์พลังงานไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ แต่ไม่คำนึงถึงการออกแบบตัวแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ของแสงของดวงอาทิตย์เป็นปัจจุบันอุปกรณ์นี้มีโมดูลที่เรียกว่าตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์
แท้จริงแล้วรูปแบบการติดตั้งการสังเคราะห์ด้วยแสงของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์นั้นรวมถึงแบตเตอรี่สำรองซึ่งเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำหรับพลังงานที่ได้รับจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ มันเป็นแหล่งพลังงานรองที่ให้บริการเป็นหลักโดยตัวควบคุม
ในบทความที่เรานำเสนอเราจะเข้าใจอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้และพิจารณาวิธีการเชื่อมต่อ
ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์
โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าตัวควบคุมสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ควบคุมจำนวนมากในกระบวนการชาร์จ / ปล่อยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์
เมื่อแสงแดดตกบนพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งเช่นบนหลังคาของบ้านแสงนี้จะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยโฟโตเซลล์ของอุปกรณ์
คลังภาพ
ภาพถ่ายจาก
คอนโทรลเลอร์เป็นส่วนประกอบบังคับของสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ที่สร้างกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
เจ้าของโรงไฟฟ้าเอกชนขนาดเล็กและผู้ที่ต้องการได้รับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ได้นำเสนอด้วยตัวควบคุมสองประเภท: PWM (หรือ PWM) และ MPPT
ตัวควบคุม PWM ให้การชาร์จแบตเตอรี่แบบหลายขั้นตอน ด้วยความช่วยเหลือการเติมการจัดแนวการดูดซับและการรองรับประจุ
รุ่นที่ไม่แพงของตัวควบคุมสำหรับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศมีการติดตั้งไฟ LED ที่ช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพและเงื่อนไขทางเทคนิคของแบตเตอรี่
MPPT (การติดตามจุดพลังงานสูงสุด) - ตัวควบคุมระดับและราคาที่สูงขึ้น พวกเขาให้สำหรับการติดตามจุดไฟสูงสุด
สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กซึ่งรวมถึงหนึ่งหรือสองแผงความสามารถของตัวควบคุม PWM (PWM) ก็เพียงพอแล้ว
ต้องติดตั้งคอนโทรลเลอร์ทั้งสองประเภทรวมทั้งแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับวงจรในอาคารเนื่องจากการออกแบบของพวกเขามีเซ็นเซอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิ
ไม่จำเป็นต้องซื้อคอนโทรลเลอร์หากคุณซื้อสถานีพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวม ในกล่องหุ้มฉนวนนั้นมีชุดอุปกรณ์ทั้งหมดสำหรับการประมวลผลและเก็บไฟฟ้า
ตัวควบคุมสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์
Wide Pulse Modulation Controller
เครื่องชาร์จแบตเตอรี่หลายระดับ
โมเดลงบประมาณพร้อมไฟ LED
ตัวควบคุมสำหรับสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ MRPT
heliostation ขนาดเล็กสำหรับการให้
การเชื่อมต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับอุปกรณ์
ความซับซ้อนของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และอุปกรณ์
ในความเป็นจริงพลังงานที่ได้รับสามารถส่งไปยังแบตเตอรี่เก็บได้โดยตรง อย่างไรก็ตามกระบวนการในการชาร์จ / คายประจุแบตเตอรี่มีรายละเอียดปลีกย่อยของตัวเอง (ระดับกระแสและแรงดันไฟฟ้าบางระดับ) หากคุณละเลยรายละเอียดปลีกย่อยเหล่านี้แบตเตอรี่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ของการดำเนินงานก็จะล้มเหลว
เพื่อไม่ให้มีผลกระทบที่น่าเศร้าเช่นนี้โมดูลเรียกว่าตัวควบคุมการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์
นอกเหนือจากการตรวจสอบระดับแบตเตอรี่โมดูลยังตรวจสอบการใช้พลังงาน วงจรของตัวควบคุมการประจุแบตเตอรี่จากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะควบคุมและกำหนดระดับกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการชาร์จครั้งแรกและครั้งต่อไปทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับการคายประจุ
ขึ้นอยู่กับความจุของตัวควบคุมประจุแบตเตอรี่ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์การออกแบบอุปกรณ์เหล่านี้อาจมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันมาก
โดยทั่วไปแล้วในแง่ง่ายโมดูลจะให้ "อายุการใช้งาน" อย่างไร้กังวลสำหรับแบตเตอรี่ซึ่งสะสมเป็นระยะ ๆ และให้พลังงานแก่อุปกรณ์ของผู้บริโภค
ประเภทการปฏิบัติ
ในระดับอุตสาหกรรมมีการเปิดตัวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สองประเภทและกำลังผลิตซึ่งเหมาะสำหรับการติดตั้งในวงจรระบบพลังงานแสงอาทิตย์:
- อุปกรณ์ซีรีย์ PWM
- อุปกรณ์ซีรีย์ MPPT
คอนโทรลเลอร์ชนิดแรกสำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเรียกได้ว่า "ชายชรา" แผนการดังกล่าวได้รับการพัฒนาและนำไปใช้งานในตอนเช้าของการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม
หลักการทำงานของวงจรควบคุม PWM นั้นขึ้นอยู่กับอัลกอริธึมการปรับความกว้างพัลส์ ฟังก์ชั่นของอุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างด้อยกว่าอุปกรณ์ซีรีย์ MPPT ขั้นสูง แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขายังทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หนึ่งในรุ่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในระบบการประจุพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับตัวควบคุมการประจุแบตเตอรี่ของสถานีพลังงานแสงอาทิตย์แม้ว่าวงจรอุปกรณ์จะทำโดยใช้เทคโนโลยี PWM ซึ่งถือว่าล้าสมัย
การออกแบบที่ใช้เทคโนโลยีการติดตามจุดพลังงานสูงสุด (การติดตามขีด จำกัด พลังงานสูงสุด) มีความแตกต่างด้วยวิธีการที่ทันสมัยในการแก้ปัญหาวงจรให้การทำงานที่มากขึ้น
แต่ถ้าคุณเปรียบเทียบทั้งสองประเภทของตัวควบคุมและยิ่งไปกว่านั้นด้วยความโน้มเอียงไปสู่รูปทรงกลมในประเทศอุปกรณ์ MPPT จะไม่มองในแสงจ้าที่โฆษณาแบบดั้งเดิม
ตัวควบคุมชนิด MPPT:
- มีต้นทุนสูงกว่า
- มีอัลกอริทึมการปรับแต่งที่ซับซ้อน
- ให้พลังงานเพิ่มขึ้นเฉพาะบนแผงขนาดใหญ่
อุปกรณ์ประเภทนี้เหมาะสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก
คอนโทรลเลอร์ออกแบบมาเพื่อการทำงานเป็นส่วนหนึ่งของการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นตัวแทนของคลาสอุปกรณ์ MPPT - ขั้นสูงและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
มันเป็นผลกำไรมากขึ้นในการซื้อและใช้งานตัวควบคุม PWM (PWM) ที่มีผลแบบเดียวกันสำหรับความต้องการของผู้ใช้ทั่วไปจากสภาพแวดล้อมในครัวเรือนซึ่งมักจะมีแผงขนาดเล็ก
บล็อกไดอะแกรมของคอนโทรลเลอร์
แผนผังไดอะแกรมของตัวควบคุม PWM และ MPPT สำหรับการพิจารณาโดยใช้รูปลักษณ์ที่แคบ - นี่เป็นช่วงเวลาที่ซับซ้อนเกินไปพร้อมกับความเข้าใจที่ลึกซึ้งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะพิจารณาเฉพาะโครงร่างโครงสร้าง วิธีนี้เป็นวิธีที่เข้าใจได้ง่ายสำหรับคนทั่วไป
ตัวเลือก # 1 - อุปกรณ์ PWM
แรงดันไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ผ่านตัวนำสองตัว (บวกและลบ) มาถึงองค์ประกอบที่ทำให้เกิดความเสถียรและห่วงโซ่ความต้านทานแบบแบ่งตัว เนื่องจากชิ้นส่วนของวงจรนี้ได้รับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เท่ากันและในระดับหนึ่งจะมีการจัดระเบียบการป้องกันอินพุตควบคุมจากเกินขอบเขตแรงดันอินพุต
ควรเน้นที่นี่: อุปกรณ์แต่ละรุ่นมีขอบเขตเฉพาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าเข้า (ระบุไว้ในเอกสารประกอบ)
นี่คือแผนภาพโครงสร้างของอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยี PWM สำหรับการดำเนินงานซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถานีในประเทศเล็ก ๆ วิธีดังกล่าวให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอ
นอกจากนี้แรงดันและกระแสจะถูก จำกัด ด้วยค่าที่ต้องการโดยทรานซิสเตอร์พลังงาน ในทางกลับกันส่วนประกอบวงจรเหล่านี้จะถูกควบคุมโดยชิปควบคุมผ่านชิปไดรเวอร์ เป็นผลให้แรงดันเอาท์พุทของคู่ของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์กำหนดค่าปกติของแรงดันและกระแสสำหรับแบตเตอรี่
นอกจากนี้ในวงจรยังมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและไดรเวอร์ที่ควบคุมทรานซิสเตอร์พลังงานซึ่งควบคุมกำลังไฟฟ้า (ป้องกันการคายประจุของแบตเตอรี่ที่ลึก) เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะตรวจสอบสถานะการทำความร้อนขององค์ประกอบสำคัญของคอนโทรลเลอร์ PWM
โดยปกติระดับอุณหภูมิภายในเคสหรือบนตัวระบายความร้อนของทรานซิสเตอร์กำลัง หากอุณหภูมิเกินขีด จำกัด ที่ตั้งไว้ในการตั้งค่าอุปกรณ์จะตัดการเชื่อมต่อสายไฟที่ใช้งานอยู่ทั้งหมด
ตัวเลือก # 2 - เครื่องมือ MPPT
ความซับซ้อนของรูปแบบในกรณีนี้เกิดจากการเพิ่มองค์ประกอบจำนวนหนึ่งที่สร้างอัลกอริทึมการควบคุมที่จำเป็นขึ้นอย่างระมัดระวังมากขึ้นตามสภาพการทำงาน
ระดับแรงดันและกระแสไฟฟ้าจะถูกตรวจสอบและเปรียบเทียบโดยวงจรเปรียบเทียบและกำลังส่งออกสูงสุดจะถูกกำหนดจากผลลัพธ์การเปรียบเทียบ
แผนภาพวงจรโครงสร้างสำหรับตัวควบคุมการประจุตามเทคโนโลยี MPPT อัลกอริทึมที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นสำหรับการตรวจสอบและควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงได้ถูกบันทึกไว้ที่นี่แล้ว
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคอนโทรลเลอร์ประเภทนี้และอุปกรณ์ PWM คือสามารถปรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ให้ได้พลังงานสูงสุดโดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ
วงจรของอุปกรณ์ดังกล่าวใช้วิธีการควบคุมหลายวิธี:
- การรบกวนและการสังเกต
- การนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น;
- การกวาดปัจจุบัน
- แรงดันไฟฟ้าคงที่
และในส่วนสุดท้ายของการดำเนินการทั่วไปจะใช้อัลกอริทึมสำหรับการเปรียบเทียบวิธีการเหล่านี้ทั้งหมด
วิธีเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์
เมื่อพิจารณาถึงหัวข้อของการเชื่อมต่อมันควรจะถูกบันทึกไว้ทันที: สำหรับการติดตั้งอุปกรณ์แต่ละชิ้นคุณลักษณะเฉพาะคือการทำงานกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์หลายรุ่น
ตัวอย่างเช่นหากมีการใช้ตัวควบคุมที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 100 โวลต์ชุดของแผงโซลาร์เซลล์ควรส่งออกไม่เกินค่านี้ที่เอาต์พุต
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใด ๆ ที่ทำงานตามกฎของความสมดุลของแรงดันไฟฟ้าขาออกและอินพุตของขั้นตอนแรก ขีด จำกัด สูงสุดของแรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุมจะต้องสอดคล้องกับขีด จำกัด บนของแรงดันไฟฟ้าของแผงควบคุม
ก่อนที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์จำเป็นต้องกำหนดสถานที่ติดตั้งจริง ตามกฎแล้วห้องที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทได้ดีควรได้รับการคัดเลือกให้เป็นสถานที่ติดตั้ง ไม่รวมวัสดุที่ติดไฟได้ซึ่งอยู่ใกล้กับอุปกรณ์
แหล่งที่มาของการสั่นสะเทือนความร้อนและความชื้นในบริเวณใกล้เคียงของอุปกรณ์ไม่สามารถยอมรับได้ สถานที่ติดตั้งจะต้องได้รับการปกป้องจากฝนและแสงแดดโดยตรง
เทคนิคการเชื่อมต่อแบบจำลอง PWM
ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดของตัวควบคุม PWM ต้องปฏิบัติตามลำดับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่แน่นอน
เทคนิคของการเชื่อมต่อตัวควบคุม PWM กับอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้นไม่ซับซ้อนเป็นพิเศษ แต่ละบอร์ดมีเทอร์มินัลกำกับ เพียงแค่ให้คุณทำตามลำดับของการกระทำ
อุปกรณ์ต่อพ่วงจะต้องเชื่อมต่ออย่างเต็มรูปแบบตามที่กำหนดของขั้วสัมผัส:
- เชื่อมต่อสายแบตเตอรี่ที่ขั้วของอุปกรณ์แบตเตอรี่ตามขั้วที่ระบุ
- เปิดฟิวส์ป้องกันโดยตรงที่จุดติดต่อของสายบวก
- ในหน้าสัมผัสของตัวควบคุมที่มีไว้สำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้แก้ไขตัวนำที่มาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สังเกตขั้ว
- เชื่อมต่อหลอดไฟทดสอบของแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน (โดยปกติคือ 12/24 โวลต์) กับขั้วของโหลดของอุปกรณ์
ลำดับที่ระบุจะต้องไม่ถูกละเมิด ตัวอย่างเช่นห้ามมิให้เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ตั้งแต่แรกโดยใช้แบตเตอรี่ที่ไม่ได้เชื่อมต่อ จากการกระทำดังกล่าวผู้ใช้มีความเสี่ยง "เผาไหม้" อุปกรณ์ วัสดุนี้จะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมแผนภาพการประกอบของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยแบตเตอรี่
นอกจากนี้สำหรับคอนโทรลเลอร์ PWM ซีรี่ย์ก็ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้ากับขั้วโหลดของคอนโทรลเลอร์ ควรต่ออินเวอร์เตอร์เข้ากับขั้วแบตเตอรี่โดยตรง
ขั้นตอนการเชื่อมต่ออุปกรณ์ MPPT
ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการติดตั้งทางกายภาพสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ไม่แตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ แต่การติดตั้งเทคโนโลยีมักจะแตกต่างกันบ้างเนื่องจากตัวควบคุม MPPT นั้นมักจะถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า
สำหรับตัวควบคุมที่ออกแบบมาสำหรับระดับพลังงานสูงขอแนะนำให้ใช้สายเคเบิลหน้าตัดขนาดใหญ่ที่มาพร้อมกับจุดเชื่อมโลหะบนการเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่นสำหรับระบบที่มีประสิทธิภาพข้อกำหนดเหล่านี้ได้รับการเสริมโดยข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ผลิตแนะนำให้ใช้สายเคเบิลสำหรับสายเชื่อมต่อพลังงานออกแบบมาเพื่อความหนาแน่นกระแสอย่างน้อย 4 A / mm2. ตัวอย่างเช่นสำหรับคอนโทรลเลอร์สำหรับกระแส 60 A คุณต้องใช้สายเคเบิลเพื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ด้วยส่วนตัดอย่างน้อย 20 มม.2.
สายเคเบิลที่เชื่อมต่อจะต้องติดตั้งสายเชื่อมทองแดงหุ้มด้วยเครื่องมือพิเศษอย่างแน่นหนา ขั้วลบของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่จะต้องติดตั้งอะแดปเตอร์พร้อมฟิวส์และสวิตช์
วิธีการนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานและช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยของการติดตั้ง
บล็อกไดอะแกรมของการเชื่อมต่อของตัวควบคุม MPPT อันทรงพลัง: 1 - แผงโซลาร์เซลล์; 2 - ตัวควบคุม MPPT; 3 - เทอร์มินัลบล็อก; 4,5 - ฟิวส์; 6 - สวิตช์ไฟควบคุม; 7.8 - ยางพื้น
ก่อนเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์กับอุปกรณ์ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วตรงกับหรือน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้ใช้กับอินพุตควบคุม
การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงกับอุปกรณ์ MTTP:
- แผงสวิตช์และสวิตช์แบตเตอรี่ไปที่ตำแหน่ง "ปิด"
- ถอดฟิวส์ป้องกันบนแผงและแบตเตอรี่
- เชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับขั้วแบตเตอรี่ด้วยขั้วต่อควบคุมของแบตเตอรี่
- เชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับขั้วของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยขั้วควบคุมที่มีเครื่องหมายกำกับไว้
- เชื่อมต่อสถานีภาคพื้นดินกับบัสพื้นด้วยสายเคเบิล
- ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิบนตัวควบคุมตามคำแนะนำ
หลังจากขั้นตอนเหล่านี้มีความจำเป็นต้องเปลี่ยนฟิวส์แบตเตอรี่ที่ถอดออกก่อนหน้านี้และวางสวิตช์ในตำแหน่ง "เปิด" สัญญาณตรวจจับแบตเตอรี่จะปรากฏขึ้นบนหน้าจอควบคุม
จากนั้นหลังจากหยุดชั่วคราว (1-2 นาที) ให้นำฟิวส์ที่ถอดออกก่อนหน้านี้ของแผงโซลาร์เซลล์เข้าที่แล้ววางสวิตช์ของแผงในตำแหน่ง "เปิด"
หน้าจอเครื่องมือจะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วงเวลานี้แสดงให้เห็นว่าการเปิดตัวโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประสบความสำเร็จ
อุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์หลายแง่มุมในการแก้ปัญหาวงจร ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำแนะนำที่ชัดเจนเกี่ยวกับการเชื่อมต่อของการติดตั้งทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น
อย่างไรก็ตามหลักการสำคัญสำหรับอุปกรณ์ทุกประเภทยังคงเหมือนเดิม: โดยไม่ต้องเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับบัสควบคุมการเชื่อมต่อกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถยอมรับได้ ความต้องการที่คล้ายกันถูกนำเสนอเพื่อรวมไว้ในวงจรอินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้า ควรถือเป็นโมดูลแยกต่างหากที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่โดยการสัมผัสโดยตรง
หากคุณมีประสบการณ์หรือความรู้ที่จำเป็นโปรดแบ่งปันกับผู้อ่านของเรา แสดงความคิดเห็นในช่องด้านล่าง. ที่นี่คุณสามารถถามคำถามเกี่ยวกับหัวข้อของบทความ