태양 전지 충전 컨트롤러 : 다이어그램, 작동 원리, 연결 방법

코멘트:

에너지를 얻을 수 있는 다른 방법에 대해 생각하고 태양 전지판을 설치하기로 결정했다면 아마도 비용을 절약하고 싶을 것입니다. 절약 기회 중 하나는 나만의 충전 컨트롤러 만들기. 태양열 발전기 - 패널을 설치할 때 전류를 기술 표준으로 전송하기 위해 충전 컨트롤러, 배터리와 같은 많은 추가 장비가 필요합니다.

제조 고려 DIY 태양 전지 충전 컨트롤러.

납축전지의 충전량을 제어하여 완전방전 및 재충전을 방지하는 장치입니다.배터리가 비상 모드에서 방전되기 시작하면 장치가 부하를 줄이고 완전 방전을 방지합니다.

자체 제작 컨트롤러는 품질 및 기능면에서 산업용 컨트롤러와 비교할 수 없지만 전기 네트워크 작동에는 충분할 것입니다. 판매시 매우 낮은 수준의 신뢰성을 가진 지하실에서 만들어진 제품을 발견합니다. 고가의 유닛을 살 돈이 충분하지 않다면 직접 조립하는 것이 좋습니다.

DIY 태양 전지 충전 컨트롤러

수제 제품이라도 다음 조건을 충족해야 합니다.

• 1.2P
• 최대 허용 입력 전압은 부하가 없는 모든 배터리의 총 전압과 같아야 합니다.

아래 이미지에서 이러한 전기 장비의 다이어그램을 볼 수 있습니다. 그것을 조립하려면 전자공학에 대한 약간의 지식과 약간의 인내가 필요합니다. 디자인이 약간 수정되었으며 이제 비교기에 의해 조절되는 다이오드 대신 전계 효과 트랜지스터가 설치됩니다.
이러한 충전 컨트롤러는 저전력 네트워크에서만 사용하기에 충분합니다. 생산의 단순성과 낮은 재료 비용이 다릅니다.

태양광 충전 컨트롤러 간단한 원리에 따라 작동합니다. 저장 장치의 전압이 지정된 값에 도달하면 충전이 중지되고 드롭 충전만 계속됩니다. 표시기 전압이 설정된 임계값 아래로 떨어지면 배터리에 대한 전류 공급이 재개됩니다. 배터리의 충전량이 11V 미만이면 컨트롤러에 의해 배터리 사용이 비활성화됩니다. 이러한 레귤레이터의 작동 덕분에 태양이 없을 때 배터리가 자발적으로 방전되지 않습니다.

주요 특징 충전 컨트롤러 회로:

• 충전 전압 V=13.8V(구성 가능), 충전 전류가 있을 때 측정됨;
• 부하 분산 Vbat가 11V(구성 가능) 미만일 때 발생합니다.
• 부하 켜기 Vbat=12.5V일 때;
• 충전 모드의 온도 보상;
• 경제적인 TLC339 비교기는 보다 일반적인 TL393 또는 TL339로 교체할 수 있습니다.
• 0.5A의 전류로 충전할 때 키의 전압 강하는 20mV 미만입니다.

고급 태양열 충전 컨트롤러

전자 장비에 대한 지식에 자신이 있다면 더 복잡한 충전 컨트롤러 회로를 조립해 볼 수 있습니다. 그것은 더 안정적이며 저녁에 빛을 얻는 데 도움이 되는 태양 전지판과 풍력 발전기 모두에서 작동할 수 있습니다.

위는 개선된 DIY 충전 컨트롤러 회로입니다. 임계 값을 변경하기 위해 트리밍 저항이 사용되어 작동 매개 변수를 조정합니다. 소스에서 오는 전류는 릴레이에 의해 전환됩니다. 릴레이 자체는 전계 효과 트랜지스터 키로 제어됩니다.

모두 충전 컨트롤러 회로 실제로 테스트를 거쳐 몇 년 동안 입증되었습니다.

많은 자원 소비가 필요하지 않은 여름 별장 및 기타 물체의 경우 값 비싼 요소에 돈을 쓰는 것은 의미가 없습니다. 필요한 지식이 있으면 제안된 디자인을 수정하거나 필요한 기능을 추가할 수 있습니다.

따라서 대체 에너지 장치를 사용할 때 자신의 손으로 충전 컨트롤러를 만들 수 있습니다. 첫 번째 팬케이크가 울퉁불퉁하게 나왔다고 절망하지 마십시오. 결국 누구도 실수로부터 자유롭지 않습니다. 약간의 인내, 근면 및 실험이 문제를 끝낼 것입니다. 그러나 작동하는 전원 공급 장치는 자부심을 가질 훌륭한 이유가 될 것입니다.

충전 컨트롤러는 태양광 패널에 의해 전류가 생성되는 시스템에서 매우 중요한 부분입니다. 이 장치는 배터리의 충전 및 방전을 제어합니다. 그 덕분에 배터리를 충전 및 방전 할 수 없어 작동 상태를 복원 할 수 없습니다.

이러한 컨트롤러는 손으로 만들 수 있습니다.

작동 원리

태양 전지의 전류가 없으면 컨트롤러는 절전 모드입니다. 배터리의 와트를 사용하지 않습니다. 햇빛이 패널에 닿으면 전류가 컨트롤러로 흐르기 시작합니다. 그는 켜야 합니다. 그러나 표시기 LED는 2개의 약한 트랜지스터와 함께 전압이 10V에 도달할 때만 켜집니다.

이 전압에 도달하면 전류가 쇼트키 다이오드를 통해 배터리로 전달됩니다. 전압이 14V로 상승하면 증폭기 U1이 작동하기 시작하여 MOSFET 트랜지스터가 켜집니다. 결과적으로 LED가 꺼지고 두 개의 비강력 트랜지스터가 닫힙니다. 배터리가 충전되지 않습니다. 이때 C2는 방전됩니다. 평균적으로 3초가 걸립니다. 커패시터 C2가 방전된 후 히스테리시스 U1이 극복되고 MOSFET이 닫히고 배터리가 충전되기 시작합니다. 전압이 스위칭 레벨까지 상승할 때까지 충전이 계속됩니다.

자체 제조

사람이 전자 및 전기 공학 분야의 특정 지식을 가지고 있다면 자신의 손으로 태양 전지판 및 풍력 발전기 용 컨트롤러 회로를 조립할 수 있습니다.이러한 장치는 산업용 직렬 샘플에 비해 기능과 효율성면에서 훨씬 열등하지만 저전력 네트워크에서는 충분할 수 있습니다.

수공예 제어 모듈은 기본 조건을 충족해야 합니다.

• 1.2P ≤ I × U. 이 방정식은 모든 소스의 총 전력(P), 컨트롤러의 출력 전류(I), 완전히 방전된 배터리가 있는 시스템의 전압(U),
• 컨트롤러의 최대 입력 전압은 무부하 배터리의 총 전압과 일치해야 합니다.

이러한 모듈의 가장 간단한 구성은 다음과 같습니다.

손으로 조립한 이 장치는 다음과 같은 특성으로 작동합니다.

• 충전 전압 - 13.8V(현재 정격에 따라 다를 수 있음),
• 차단 전압 - 11V(구성 가능),
• 턴온 전압 - 12.5V,
• 키 양단의 전압 강하는 0.5A의 전류 값에서 20mV입니다.

PWM 또는 MPPT 유형 충전 컨트롤러는 태양열 및 풍력 발전기를 기반으로 하는 모든 태양열 또는 하이브리드 시스템의 필수 부품 중 하나입니다. 일반 배터리 충전 모드를 제공하고 효율성을 높이고 조기 마모를 방지하며 손으로 완전히 조립할 수 있습니다.

모듈 연결 다이어그램

다이어그램을 확대하려면 클릭하십시오

후면 벽을 제거한 후 장치의 회로 기판에 액세스할 수 있습니다.

저자가 가지고 있었기 때문에 1.2A / h 용량의 12V 배터리가 배터리로 선택되었습니다. 실제로 맑은 날에는 패널에서 이러한 배터리를 2-3개 충전할 수 있습니다. 배터리 회로에는 단락 위험을 줄이기 위해 퓨즈가 포함되어 있습니다.저조도에서 태양광 패널을 통해 배터리가 방전되는 것을 방지하기 위해 IN5817 유형의 쇼트키 다이오드가 패널에 직렬로 연결됩니다. 배터리가 완전히 충전되면 태양 전지판에서 끌어온 전류는 19V에서 약 50mA입니다.

테스트 부하로 1W의 전력으로 직렬 연결된 4개의 phyto-LED에 자체 제작한 LED phytolamp를 사용하였고, 30 Ohm의 저항을 갖는 MLT-2 유형의 저항을 LED와 직렬로 연결하였다. 12.6V의 전압에서 램프가 소비하는 전류는 약 60mA입니다. 따라서 1.2Ah 배터리로 약 20시간 동안 이 램프에 전원을 공급할 수 있습니다.

일반적으로 조립 된 자율 구조는 기술적 인 관점에서 매우 효율적인 것으로 나타났습니다. 그러나 경제적인 관점에서 태양전지, 배터리, 제어장치의 가격을 감안하면 암울한 상황이다. 태양 전지 비용은 2700루블, 12V 1.2Ah 배터리 비용은 약 500루블, 제어 장치 비용은 400루블입니다. 저자는 또한 직렬로 연결된 2개의 6V 12A/h 배터리를 사용하려고 시도했습니다(약 3000r의 비용이 들 것입니다). 저자는 맑은 날 3-4일에 이러한 배터리를 충전하고 충전 전류는 270mA에 도달합니다.

최소 구성의 중고 장비 총 비용은 3600 루블입니다. 보시다시피, 이 식물 램프는 약 0.8와트를 소비합니다. 3.5r/kWh의 속도로 램프는 50% 전원 공급 효율로 주전원에서 작동해야 하며, 이는 장비 비용을 정당화하기 위해 약 640,000시간 또는 73년입니다. 동시에 그러한 기간 동안 의심 할 여지없이 장비를 여러 번 완전히 변경해야하며 아무도 배터리 및 광전지의 성능 저하를 취소하지 않았습니다.

장치 다이어그램

이 보드는 매우 뜨거우므로 PCB 위에 약간 납땜할 것입니다. 이를 위해 단단한 구리 와이어를 사용하여 PCB의 다리를 만듭니다. 회로 기판용 다리 4개를 만들기 위해 구리선 4개가 필요합니다. 이를 위해 구리선 대신 핀 헤더를 사용할 수도 있습니다.

태양 전지는 TP4056 충전 보드의 IN+ 및 IN- 단자에 각각 연결됩니다. 역전압 보호를 위해 양극에 다이오드가 삽입되어 있습니다. 그런 다음 BAT+ 및 BAT- 보드는 배터리의 +ve 및 -ve 끝에 연결됩니다. 이것이 우리가 배터리를 충전하는 데 필요한 전부입니다.

이제 Arduino 보드에 전원을 공급하려면 출력을 5V로 높여야 합니다. 그래서 우리는 이 회로에 5V 전압 증폭기를 추가합니다. 앰프의 IN-에 -ve개의 배터리를 연결하고, 그 사이에 스위치를 추가하여 ve+를 IN+에 연결합니다. 부스터 보드를 충전기에 직접 연결했지만 거기에 SPDT 스위치를 설치하는 것이 좋습니다. 따라서 기기가 배터리를 충전할 때 충전되어 사용되지 않습니다.

태양 전지는 리튬 배터리 충전기(TP4056)의 입력에 연결되고 출력은 18560 리튬 배터리에 연결되며 5V 전압 부스터도 배터리에 연결되어 3.7VDC에서 5VDC로 변환하는 데 사용됩니다.

충전 전압은 일반적으로 약 4.2V입니다. 전압 부스터의 입력은 0.9V에서 5.0V까지 다양하므로 배터리가 방전 중일 때 입력에서 약 3.7V, 충전 중일 때 4.2V가 표시됩니다.나머지 회로에 대한 증폭기 출력은 5V로 유지됩니다.

이 프로젝트는 원격 데이터 로거에 전원을 공급하는 데 매우 유용합니다. 아시다시피 전원 공급 장치는 항상 원격 레코더의 문제이며 대부분의 경우 사용할 수 있는 콘센트가 없습니다.

비슷한 상황에서 일부 배터리를 사용하여 회로에 전원을 공급해야 합니다. 그러나 결국 배터리는 죽을 것입니다. 우리의 저렴한 프로젝트 태양 광 충전기 이 상황에 대한 훌륭한 솔루션이 될 것입니다.

필요

배터리가 최대로 충전되면 컨트롤러는 배터리에 대한 전류 공급을 조절하여 장치의 자체 방전을 보상하는 데 필요한 양으로 배터리를 줄입니다. 배터리가 완전히 방전되면 컨트롤러는 장치에 들어오는 모든 부하를 끕니다.

이 장치의 필요성은 다음과 같이 줄일 수 있습니다.

1. 배터리 충전은 다단계입니다.
2. 장치를 충전/방전할 때 온/오프 배터리 조정;
3. 배터리를 최대 충전 상태로 연결합니다.
4. 자동 모드에서 광전지에서 충전 연결.

태양광 장치의 배터리 충전 컨트롤러는 모든 기능이 양호한 상태에서 작동하면 내장 배터리의 수명을 크게 연장하기 때문에 중요합니다.

배선도

태양 전지판을 서로 연결하기 위한 3가지 가능한 방식이 있습니다: 직렬, 병렬 및 직렬-병렬 연결. 이제 그들에 대해 자세히 알아보십시오.

직렬 연결

이 회로에서 첫 번째 패널의 음극 단자는 두 번째 패널의 양극 단자에 연결되고 두 번째 패널의 음극은 세 번째 단자에 연결되는 식입니다.그러한 연결을 제공하는 것 - 모든 패널의 전압이 추가됩니다. 즉, 예를 들어 220V를 즉시 얻으려면이 회로가 도움이 될 것입니다. 그러나 거의 사용되지 않습니다.

예를 들어 보겠습니다. 우리는 각각 12V의 정격 전력, Voc: 22.48V(이것은 개방 회로 전압)를 가진 4개의 패널을 가지고 있으며 출력에서 ​​48V를 얻습니다. 개방 회로 전압 \u003d 22.48V * 4 \u003d 89.92V. 최대 전류 전력 Imp는 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.

이 방식에서는 시스템 효율성이 낮기 때문에 Imp 값이 다른 패널을 사용하지 않는 것이 좋습니다.

병렬 연결

이 방식을 사용하면 패널의 전압을 높이지 않고도 전류를 높일 수 있습니다. 예를 들어 보겠습니다. 각각 12V의 정격 전력, 개방 회로 전압 22.48V, 최대 전력 지점에서의 전류 5.42A의 4개의 패널이 있습니다. 회로의 출력에서 ​​정격 전압과 개방 회로 전압은 그대로 유지되지만 최대 전력은 5.42A * 4 = 21.68A가 됩니다.

직렬 병렬 연결

• 태양광 패널의 공칭 전압: 12V • 개방 회로 전압 Voc: 22.48V • 최대 전력 Imp 지점에서의 전류: 5.42A.

출력에서 2개의 태양 전지판을 직렬로 연결하고 2개를 병렬로 연결하면 24V의 전압, 44.96V의 개방 회로 전압을 얻을 수 있으며 전류는 5.42A * 2 = 10.84A가 됩니다.

이것은 emu가 피크에서 많은 전압을 견딜 필요가 없기 때문에 균형 잡힌 시스템을 가질 수 있고 배터리 충전 컨트롤러와 같은 장비를 절약할 수 있습니다. 이 회로는 또한 2~12V와 같은 다른 전력의 패널을 사용하여 24V로 변환하는 것을 가능하게 합니다. 가정에서 가장 편리한 네트워크 옵션.

최고의 고정식 태양 전지판

고정 장치는 큰 치수와 증가된 전력이 특징입니다. 그들은 건물의 지붕 및 기타 자유 공간에 대량으로 설치됩니다. 일년 내내 사용할 수 있도록 설계되었습니다.

선웨이즈 FSM-370M

4.9

★★★★★
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98%
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이 모델은 PERC 기술을 사용하여 제작되어 악천후 조건에서도 안정적입니다. 양극 산화 처리된 알루미늄 프레임은 날카로운 충격과 변형을 두려워하지 않습니다. UV 흡수율이 낮은 고강도 강화유리로 패널의 안전성을 보장합니다.

정격 전력은 370W, 전압은 24V입니다. 배터리는 -40 ~ +85 °C의 실외 온도에서 작동할 수 있습니다. 다이오드 어셈블리는 과부하 및 역전류로부터 보호하고 표면의 부분 음영으로 효율 손실을 줄입니다.

장점:

• 내구성 부식 방지 프레임;
• 두꺼운 보호 유리;
• 어떤 조건에서도 안정적인 작동;
• 긴 서비스 수명.

결점:

큰 무게.

Sunways FSM-370M은 대규모 설비의 영구 전원 공급에 권장됩니다. 주거용 건물이나 사무실 건물의 지붕에 배치하기에 탁월한 선택입니다.

델타 BST 200-24M

4.9

★★★★★
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Delta BST의 특징은 단결정 모듈의 이기종 구조입니다. 이것은 산란된 태양 복사를 흡수하는 패널의 능력을 향상시키고 흐린 조건에서도 효율적인 작동을 보장합니다.

배터리의 최대 전력은 1580x808x35mm 크기의 200와트입니다. 견고한 구조는 어려운 조건을 견디며 배수구가 있는 강화 프레임은 악천후 시 패널의 안정적인 작동을 보장합니다.보호층은 3.2mm 두께의 강화 반사 방지 유리로 만들어졌습니다.

장점:

• 어려운 기상 조건에서 안정적인 작동;
• 강화 건축;
• 내열성;
• 스테인리스 프레임.

결점:

복잡한 설치.

Delta BST는 일년 내내 일관된 전력을 제공하도록 설계되었으며 앞으로 몇 년 동안 안정적인 전력을 제공할 것입니다.

페론 PS0301

4.8

★★★★★
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90%
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Ferron 태양 전지판은 어려운 조건을 두려워하지 않으며 -40..+85 °C의 온도에서 안정적으로 작동합니다. 금속 케이스는 손상에 강하고 부식되지 않습니다. 배터리 전력은 60W이고 바로 사용할 수 있는 크기는 35x1680x664밀리미터입니다.

필요한 경우 구조를 쉽게 접을 수 있습니다. 편리하고 안전한 휴대를 위해 내구성이 뛰어난 합성 소재로 제작된 특수 케이스가 제공됩니다. 키트에는 또한 두 개의 지지대, 클립이 있는 케이블과 컨트롤러가 포함되어 있어 패널을 즉시 작동할 수 있습니다.

장점:

• 내열성;
• 모든 기상 조건에서 안정적인 작동;
• 내구성 케이스;
• 빠른 설치;
• 편리한 접는 디자인.

결점:

높은 가격.

Ferron은 어떤 날씨에도 사용할 수 있습니다. 개인 주택에 설치하기에 좋은 선택이지만 충분한 전력을 얻으려면 이러한 패널이 여러 개 필요합니다.

우드랜드 썬하우스 120W

4.7

★★★★★
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85%
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모델은 다결정 실리콘 웨이퍼로 만들어졌습니다. 광전지는 강화 유리의 두꺼운 층으로 덮여있어 기계적 손상 및 외부 요인의 위험을 제거합니다.그들의 서비스 수명은 약 25 년입니다.

배터리 전력은 120W이고 바로 사용할 수 있는 상태의 치수는 128x4x67센티미터입니다. 이 키트에는 패널의 보관 및 운송을 간소화하는 내마모성 소재로 만들어진 실용적인 가방이 포함되어 있습니다. 평평한 표면에 쉽게 설치할 수 있도록 특수 다리가 제공됩니다.

장점:

• 보호 덮개;
• 빠른 설치;
• 컴팩트한 사이즈로 휴대가 간편합니다.
• 긴 서비스 수명;
• 튼튼한 가방이 포함되어 있습니다.

결점:

프레임이 약합니다.

Woodland Sun House는 12볼트 배터리를 충전할 수 있습니다. 시골집, 사냥 기지 및 문명에서 멀리 떨어진 다른 장소에 설치하기 위한 탁월한 솔루션입니다.

태양열 연결 옵션

태양광 패널은 여러 개의 개별 패널로 구성됩니다. 전력, 전압 및 전류의 형태로 시스템의 출력 매개변수를 증가시키기 위해 요소가 서로 연결되어 물리 법칙을 적용합니다.

여러 패널을 서로 연결하려면 세 가지 태양광 패널 장착 방식 중 하나를 사용하여 수행할 수 있습니다.

• 평행한;
• 일관된;
• 혼합.

병렬 회로에는 동일한 이름의 단자를 서로 연결하는 것이 포함되며, 여기서 요소에는 도체의 수렴과 분기의 두 가지 공통 노드가 있습니다.

병렬 회로의 경우 플러스는 플러스에 연결되고 마이너스는 마이너스에 연결되어 출력 전류가 증가하고 출력 전압이 12V 이내로 유지됩니다

병렬 회로에서 가능한 최대 출력 전류 값은 연결된 요소의 수에 정비례합니다. 수량 계산 원칙은 권장하는 기사에 나와 있습니다.

직렬 회로는 반대 극의 연결을 포함합니다: 첫 번째 패널의 "플러스"와 두 번째 패널의 "마이너스".두 번째 패널의 나머지 사용되지 않은 "플러스"와 첫 번째 배터리의 "마이너스"는 회로를 따라 더 멀리 위치한 컨트롤러에 연결됩니다.

이러한 유형의 연결은 전류 흐름에 대한 조건을 생성하며, 여기서 에너지 캐리어를 소스에서 소비자로 전달하는 방법은 단 한 가지뿐입니다.

직렬 연결을 사용하면 출력 전압이 증가하여 24V에 도달하여 휴대용 장비, LED 램프 및 일부 전기 수신기에 전원을 공급하기에 충분합니다.

직렬 병렬 또는 혼합 회로는 여러 그룹의 배터리를 연결해야 할 때 가장 자주 사용됩니다. 이 회로를 적용하면 출력에서 ​​전압과 전류를 모두 증가시킬 수 있습니다.

직렬 병렬 연결 방식을 사용하면 출력 전압이 표시에 도달하며 그 특성은 대부분의 가사 작업을 해결하는 데 가장 적합합니다.

이 옵션은 시스템의 구조적 요소 중 하나에 장애가 발생하더라도 다른 연결 체인이 계속 작동한다는 점에서 유용합니다. 이는 전체 시스템의 신뢰성을 크게 향상시킵니다.

결합 회로를 조립하는 원리는 각 그룹 내의 장치가 병렬로 연결된다는 사실에 기반합니다. 그리고 하나의 회로에 있는 모든 그룹의 연결은 순차적으로 수행됩니다.

다른 유형의 연결을 결합하면 필요한 매개 변수로 배터리를 조립하는 것이 어렵지 않습니다. 가장 중요한 것은 연결된 셀의 수는 충전 회로의 강하를 고려하여 배터리에 공급되는 작동 전압이 배터리 자체의 전압을 초과하고 배터리의 부하 전류가 동시에 시간은 필요한 충전 전류량을 제공합니다.

필요

배터리가 최대로 충전되면 컨트롤러는 배터리에 대한 전류 공급을 조절하여 장치의 자체 방전을 보상하는 데 필요한 양으로 배터리를 줄입니다. 배터리가 완전히 방전되면 컨트롤러는 장치에 들어오는 모든 부하를 끕니다.

이 장치의 필요성은 다음과 같이 줄일 수 있습니다.

1. 배터리 충전은 다단계입니다.
2. 장치를 충전/방전할 때 온/오프 배터리 조정;
3. 배터리를 최대 충전 상태로 연결합니다.
4. 자동 모드에서 광전지에서 충전 연결.

태양광 장치의 배터리 충전 컨트롤러는 모든 기능이 양호한 상태에서 작동하면 내장 배터리의 수명을 크게 연장하기 때문에 중요합니다.