태양광 배터리 충전 컨트롤러: 회로, 작동 원리, 연결 방법

태양 에너지는 지금까지 (가정 수준에서) 상대적으로 낮은 전력의 광전지 패널을 만드는 것으로 제한되어 있습니다.그러나 태양광을 전류로 변환하는 광전 변환기의 설계와 관계없이 이 장치에는 태양전지 충전 컨트롤러라는 모듈이 장착되어 있습니다.

실제로 태양광 광합성 설비에는 태양광 패널에서 받은 에너지를 저장하는 장치인 충전용 배터리가 포함되어 있습니다. 컨트롤러가 주로 제공하는 것은 바로 이 보조 에너지원입니다.

우리가 제시하는 기사에서는 이 장치의 설계 및 작동 원리를 이해하고 연결 방법도 고려할 것입니다.

태양광 컨트롤러

태양광 컨트롤러라고 불리는 전자 모듈은 충전/방전 과정에서 다양한 제어 기능을 수행하도록 설계되었습니다. 태양 전지 배터리.

예를 들어 집 지붕에 설치된 태양광 패널 표면에 햇빛이 떨어지면 장치의 광전지가 이 빛을 전류로 변환합니다.

실제로 생성된 에너지는 축전지에 직접 공급될 수 있습니다. 그러나 배터리를 충전/방전하는 과정에는 그 자체의 미묘함(특정 수준의 전류 및 전압)이 있습니다. 이러한 미묘함을 무시하면 짧은 작동 시간 내에 배터리가 고장날 것입니다.

이러한 슬픈 결과를 피하기 위해 태양전지용 충전 컨트롤러라는 모듈이 설계되었습니다.

모듈은 배터리 충전 수준을 모니터링하는 것 외에도 에너지 소비도 모니터링합니다.방전 정도에 따라 태양광 배터리 충전 컨트롤러 회로는 초기 및 후속 충전에 필요한 전류 수준을 조절하고 설정합니다.

태양광 배터리 충전 컨트롤러의 전력에 따라 이러한 장치의 설계는 매우 다른 구성을 가질 수 있습니다.

일반적으로 모듈은 배터리에 평온한 "수명"을 제공하며 주기적으로 에너지를 축적하여 소비자 장치에 방출합니다.

실제로 사용되는 유형

산업 수준에서는 두 가지 유형의 전자 장치가 출시되어 생산되고 있으며 그 설계는 태양 에너지 시스템에 설치하기에 적합합니다.

1. PWM 시리즈 장치.
2. MPPT 시리즈 장치.

첫 번째 유형의 태양전지 컨트롤러는 "노인"이라고 불릴 수 있습니다. 이러한 계획은 태양광 및 풍력 에너지 개발 초기에 개발되어 실행되었습니다.

PWM 컨트롤러 회로의 작동 원리는 펄스 폭 변조 알고리즘을 기반으로 합니다. 이러한 장치의 기능은 MPPT 시리즈의 고급 장치에 비해 다소 열등하지만 일반적으로 매우 효과적으로 작동합니다.

장치 회로가 구식으로 간주되는 PWM 기술을 사용하여 만들어졌음에도 불구하고 사회에서 인기 있는 태양광 스테이션 배터리 충전 컨트롤러 모델 중 하나입니다.

최대 전력점 추적 기술(최대 전력 제한 추적)을 사용하는 설계는 회로 솔루션에 대한 현대적인 접근 방식으로 구별되며 더 많은 기능을 제공합니다.

그러나 두 가지 유형의 컨트롤러, 특히 국내 영역에 대한 편견을 비교하면 MPPT 장치는 전통적으로 광고되는 장밋빛 빛을 보지 못합니다.

MPPT 유형 컨트롤러:

• 비용이 더 높습니다.
• 복잡한 구성 알고리즘을 가지고 있습니다.
• 넓은 면적의 패널에서만 전력을 얻을 수 있습니다.

이러한 유형의 장비는 글로벌 태양 에너지 시스템에 더 적합합니다.

태양광 발전 설비의 일부로 작동하도록 설계된 컨트롤러입니다. MPPT 장치 클래스를 대표하는 제품입니다. 더욱 발전되고 효율적입니다.

일반적으로 패널 면적이 작은 국내 환경의 일반 사용자의 경우 동일한 효과의 PWM 컨트롤러(PWM)를 구입하여 작동하는 것이 더 유리합니다.

컨트롤러의 블록 다이어그램

일반인의 눈으로 고려하기에는 PWM 및 MPPT 컨트롤러의 회로도는 전자 장치에 대한 미묘한 이해와 관련하여 너무 복잡합니다. 따라서 구조 다이어그램만 고려하는 것이 논리적입니다. 이 접근 방식은 다양한 사람들이 이해할 수 있습니다.

옵션 #1 - PWM 장치

태양광 패널의 전압은 두 도체(양극 및 음극)를 통해 안정화 요소와 분리 저항 회로로 이동합니다. 이 회로 조각으로 인해 입력 전압의 등전위화가 달성되고 어느 정도 컨트롤러 입력이 입력 전압 제한을 초과하지 않도록 보호합니다.

여기서 강조해야 할 점은 각 개별 장치 모델에는 특정 입력 전압 제한이 있다는 것입니다(문서에 표시됨).

이는 PWM 기술을 기반으로 만들어진 장치의 블록 다이어그램의 대략적인 모습입니다.소규모 가정용 스테이션의 일부로 작동하는 경우 이 회로 접근 방식은 매우 충분한 효율성을 제공합니다.

다음으로 전압과 전류는 파워 트랜지스터에 의해 필요한 값으로 제한됩니다. 이러한 회로 구성 요소는 드라이버 칩을 통해 컨트롤러 칩에 의해 제어됩니다. 결과적으로 한 쌍의 전력 트랜지스터의 출력은 배터리의 정상 전압 및 전류 값을 설정합니다.

회로에는 온도 센서와 부하 전력을 조절하는 전력 트랜지스터를 제어하는 ​​드라이버도 포함되어 있습니다(배터리의 과방전 방지). 온도 센서는 PWM 컨트롤러의 중요한 요소의 가열 상태를 모니터링합니다.

일반적으로 케이스 내부 또는 전력 트랜지스터 방열판의 온도 수준입니다. 온도가 설정에 설정된 한계를 초과하면 장치는 모든 활성 전력선을 끕니다.

옵션 #2 - MPPT 장치

이 경우 회로의 복잡성은 작동 조건에 따라 필요한 제어 알고리즘을 보다 신중하게 구축하는 여러 요소가 추가되었기 때문입니다.

전압과 전류 레벨은 비교 회로에 의해 모니터링 및 비교되며, 비교 결과에 따라 최대 출력 전력이 결정됩니다.

MPPT 기술을 기반으로 한 충전 컨트롤러의 구조적 형태의 회로 설계. 주변 장치를 모니터링하고 제어하기 위한 보다 복잡한 알고리즘은 이미 여기에 설명되어 있습니다.

이러한 유형의 컨트롤러와 PWM 장치의 주요 차이점은 기상 조건에 관계없이 태양 에너지 모듈을 최대 전력으로 조정할 수 있다는 것입니다.

이러한 장치의 회로는 여러 가지 제어 방법을 구현합니다.

• 교란 및 관찰;
• 전도성 증가;
• 현재 스윕;
• 일정한 전압.

그리고 전체 동작의 마지막 부분에서는 이러한 모든 방법을 비교하는 알고리즘도 사용됩니다.

컨트롤러 연결 방법

연결 주제를 고려할 때 즉시 주목해야 합니다. 각 개별 장치 설치의 특징은 특정 일련의 태양광 패널과 함께 작동한다는 것입니다.

따라서 예를 들어 최대 입력 전압 100V용으로 설계된 컨트롤러를 사용하는 경우 일련의 태양광 패널은 이 값보다 크지 않은 전압을 출력해야 합니다.

모든 태양광 발전 설비는 첫 번째 단계의 출력 전압과 입력 전압의 균형을 맞추는 규칙에 따라 작동됩니다. 컨트롤러 전압의 상한은 패널 전압의 상한과 일치해야 합니다.

장치를 연결하기 전에 장치의 물리적 설치 위치를 결정해야 합니다. 규정에 따라 설치 장소는 건조하고 통풍이 잘 되는 곳을 선택해야 합니다. 장치 근처에 가연성 물질이 없도록 하십시오.

장치 바로 근처에 진동, 열, 습기의 원인이 있으면 용납되지 않습니다. 설치 장소는 강수량과 직사광선으로부터 보호되어야 합니다.

PWM 모델용 연결 기술

거의 모든 PWM 컨트롤러 제조업체에서는 장치를 정확한 순서로 연결하도록 요구합니다.

PWM 컨트롤러를 주변 장치에 연결하는 기술은 특별히 어렵지 않습니다. 각 보드에는 라벨이 붙은 터미널이 장착되어 있습니다. 여기서는 일련의 작업을 따라야 합니다.

주변 장치는 접점 단자의 지정에 따라 완전히 연결되어야 합니다.

1. 표시된 극성에 따라 배터리 와이어를 장치의 배터리 단자에 연결하십시오.
2. 양극선의 접촉점에서 직접 보호 퓨즈를 켜십시오.
3. 태양광 패널 배터리에서 나오는 도체를 태양광 패널용 컨트롤러 접점에 연결합니다. 극성을 관찰하세요.
4. 적절한 전압(보통 12/24V)의 테스트 램프를 장치의 로드 단자에 연결합니다.

지정된 순서를 위반하면 안 됩니다. 예를 들어, 배터리가 연결되지 않은 상태에서 태양광 패널을 먼저 연결하는 것은 엄격히 금지됩니다. 이렇게 하면 사용자는 장치를 "태울" 위험이 있습니다. 안에 이 자료 태양광 패널과 배터리를 조립하는 다이어그램이 더 자세히 설명되어 있습니다.

또한 PWM 시리즈 컨트롤러의 경우 전압 인버터를 컨트롤러 부하 단자에 연결할 수 없습니다. 인버터는 배터리 단자에 직접 연결해야 합니다.

MPPT 장치 연결 절차

이 유형의 장치에 대한 일반적인 물리적 설치 요구 사항은 이전 시스템과 다르지 않습니다. 그러나 MPPT 컨트롤러는 종종 더 강력한 장치로 간주되기 때문에 기술 설정이 다소 다른 경우가 많습니다.

고전력 레벨용으로 설계된 컨트롤러의 경우 전원 회로 연결을 위해 금속 엔드 캡이 장착된 단면적이 큰 케이블을 사용하는 것이 좋습니다.

예를 들어, 강력한 시스템의 경우 이러한 요구 사항은 제조업체가 최소 4A/mm의 전류 밀도에 맞게 설계된 전원 연결 라인용 케이블 사용을 권장한다는 사실로 보완됩니다.². 즉, 예를 들어 전류가 60A인 컨트롤러의 경우 단면적이 20mm 이상인 배터리에 연결하려면 케이블이 필요합니다.².

연결 케이블에는 특수 도구를 사용하여 단단히 압착된 구리 러그가 장착되어 있어야 합니다. 태양광 패널과 배터리의 음극 단자에는 퓨즈와 스위치가 있는 어댑터가 장착되어 있어야 합니다.

이 접근 방식은 에너지 손실을 제거하고 설비의 안전한 작동을 보장합니다.

강력한 MPPT 컨트롤러 연결 블록 다이어그램: 1 – 태양광 패널; 2 – MPPT 컨트롤러; 3 – 터미널 블록; 4.5 – 퓨즈; 6 – 컨트롤러 전원 스위치; 7.8 – 접지 버스

연결하기 전에 태양 전지 패널 장치에 연결할 때 단자의 전압이 컨트롤러 입력에 공급할 수 있는 전압과 일치하거나 낮은지 확인하십시오.

MTTP 장치에 주변 장치 연결:

1. 패널과 배터리 스위치를 "끄기" 위치로 전환합니다.
2. 패널과 배터리의 보호 퓨즈를 제거합니다.
3. 배터리 단자를 케이블로 배터리용 컨트롤러 단자에 연결합니다.
4. 태양광 패널의 단자를 해당 기호가 표시된 컨트롤러 단자에 케이블로 연결합니다.
5. 케이블을 사용하여 접지 단자를 접지 버스에 연결합니다.
6. 지침에 따라 컨트롤러에 온도 센서를 설치하십시오.

이 단계 후에는 이전에 제거한 배터리 퓨즈를 다시 삽입하고 스위치를 "켜짐" 위치로 돌려야 합니다. 컨트롤러 화면에 배터리 감지 신호가 나타납니다.

그런 다음 잠시 멈춘 후(1~2분) 이전에 제거한 태양광 패널 퓨즈를 교체하고 패널 스위치를 "켜짐" 위치로 돌립니다.

장치 화면에는 태양광 패널의 전압 값이 표시됩니다. 이 순간은 태양 에너지 설치의 성공적인 시작을 나타냅니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

업계에서는 회로 설계 측면에서 다각적인 장치를 생산합니다. 따라서 예외 없이 모든 설치의 연결과 관련하여 명확한 권장 사항을 제공하는 것은 불가능합니다.

그러나 모든 유형의 장치에 대한 주요 원칙은 동일하게 유지됩니다. 배터리를 컨트롤러 버스에 연결하지 않으면 광전지 패널에 연결할 수 없습니다. 유사한 요구 사항이 제도에 포함되기 위해 적용됩니다. 전압 인버터. 직접 접촉을 통해 배터리에 연결된 별도의 모듈로 간주되어야 합니다.

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