Достоинства и недостатки

Каждая ФЭС при поступлении суммарной солнечной радиации не менее средней многолетней для конкретного региона расположения СНЗ должна обеспечивать работу изделия в режиме периодической подзарядки АБ. Поэтому обязательным элементом ФЭС является устройство контроля заряда и разряда аккумуляторов, далее по тексту контроллер.

Контроллер ФЭС должен обеспечивать автоматическое подключение СБ на заряд АБ, автоматическое отключение СБ при полном заряде АБ , автоматическое отключение нагрузки при достижении установленного уровня разряда АБ и подключение нагрузки при восполнении заряда АБ.

Дополнительные функциональные требования к контроллеру управления работой ФЭС СНЗ:

• реализация функции фотозаряда, связанная с управлением режимом заряда АБ, должна учитывать тип аккумулятора и его эксплуатационные характеристики;
• автоматическая коррекция порогов включения отключения заряда АБ должна учитывать температуру окружающей среды;

Особенно это относится к ФЭС со свинцово-кислотными аккумуляторами. Дело в том, что эти аккумуляторы боятся как глубокого разряда, так и перезаряда. В случае переразряда, резко сокращается срок службы аккумуляторной батареи или даже она может выйти из строя.

Щелочные батареи хотя и не боятся глубокого разряда, но также не терпят перезаряда.

Поэтому контроллер обеспечивает отключение нагрузки от АБ если они недопустимо разряжены, а также отключают источник энергии (фотоэлектрическую батарею, ветротурбину и т.п.) если АБ заряжены.

Ниже приведены типовые данные по величине напряжения отключения для АБ разных типов.

Напряжение разрядки для свинцово-кислотных батарей 7OPzS при температуре +20°С составляет 1,8 В на аккумулятор. Для других типов кислотных АБ оно обычно лежат в пределах от 1,75 до 1,9 В.

Напряжение отключения источника энергии от АБ обычно равно 2,4 В на аккумулятор. Это предотвращает газовыделение при заряде АБ.

В свою очередь для щелочных АБ типа KL напряжение разряда составляет 1 В на аккумулятор, а напряжение отключения источника заряда составляет 1,5 В при температуре окружающей среды от 0°С до 44°С или 1,6 при температуре окружающей среды от -40°С до 0°С.

В некоторых контроллерах напряжения включения и отключения можно регулировать при настройке. Но, в основном, контроллеры заряда продаются с уже установленными "типовыми" уровнями напряжений отключения. Контроллеры заряда для фотоэлектрических систем бывают 2-х основных типов - шунтовые и последовательные.

В шунтовых контроллерах СБ замыкается накоротко. При этом ток от СБ течет через шунт и не попадает в аккумулятор. Такой принцип работы не позволяет подключать к входу контроллера другие источники энергии, кроме СБ.

В последовательных контроллерах источник энергии отключается от аккумулятора и нагрузки.

Каждый тип контроллеров имеет свои преимущества и недостатки. В основном все контроллеры используют двух ключевую схему. При этом первый ключ отвечает за заряд АБ от СБ, а второй управляет цепью разряда АБ - нагрузка. Контроллеры заряда также отличаются по алгоритму заряда на последней стадии заряда при достижении напряжения зараженного аккумулятора.

Простейшие контроллеры просто отключают источник энергии (солнечную батарею) при достижении напряжения на АБ равного напряжению заряда. При снижении напряжения на АБ до некоторого промежуточного значения снова подключается СБ и заряд возобновляется. При падении напряжения на АБ ниже критического напряжения разряда происходит отключение АБ от нагрузки. Повторное включение может производиться как в ручном режиме, так и автоматически. Такая схема заряда теоретически обеспечивает заряд АБ до 60-70% от номинальной емкости и характеризуется снижением срока эксплуатации аккумуляторов.

Более продвинутые контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда. При этом возможен заряд АБ до 100%. Сокращенно алгоритм работы ШИМ контроллера состоит из 3 или 4-х стадий (в зависимости от типа аккумуляторов):

• 1 стадия. Заряд максимальным током. На этой стадии АБ получает весь ток, поступающий от СБ.
• 2 стадия. ШИМ заряд. Когда напряжение на АБ достигает определенного уровня, контроллер начинает поддерживать постоянное напряжение за счет ШИМ тока заряда. Это предотвращает перегрев и газообразование в аккумуляторе. Ток уменьшается по мере заряда АБ.
• 3 стадия. Выравнивание. Многие батареи с жидким электролитом улучшают свою работу при периодическом заряде до газообразования, при этом выравниваются напряжения на различных банках АБ и происходит очищение пластин и перемешивание электролита. Эта стадия, как правило, требует использования АБ с встроенными датчиками газообразования.
• 4 стадия. Поддерживающий заряд: Когда АБ полностью заряжена, зарядное напряжение уменьшается для предотвращения дальнейшего нагрева или газообразования в батарее. АБ поддерживается в заряженном состоянии.

В отечественной литературе такие методы заряда носят названия 2-х и более ступенчатых схем заряда. Для аккумуляторов типа 7OPzS и KL изготовители рекомендуют применять модифицированные методы заряда.

Более подробно основы построения зарядных контроллеров описаны в книге КОТОМИНА Владимира Эрнестовича "Зарядные устройства для химических источников тока. проблемы и пути решения.", опубликованной в журнале "Специальная Техника" №4 2001 год.

Для ФЭС в НТЛ "ЭлИн" разработан контроллер К-150Эл.

Контроллер К-150Эл предназначен для автоматического контроля и управлениями процессом зарядки и разрядки свинцово-кислотных или никель-кадмиевых аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В.

Основные технические характеристики контроллера:

• максимальный ток заряда АБ - 18 А;
• максимальный коммутируемый ток в нагрузку (ФСН) - 12 А;
• максимальный ток потребления К150-Эл - 7 мА;
• температурный порог переключения режимов "зима"/"лето" - плюс 10°С;
• температурный диапазон работы - от минус 40°С до плюс 85°С.

Тип АБ	Пороговое напряжение заряда АБ, В	Напряжение отключения нагрузки от АБ, В	Минимальное напряжение АБ при подключении нагрузки, В
Свинцово-кислотные	14,25±0,1	10,9±0,1	12,0±0,1
Никель-кадмиевые	14,5*±0,1	10,1±0,1	11,2±0,1

* при температуре свыше плюс 10°С

В контроллере реализована двухключевая схема. Функционально схема контроллера К150 Эл разделена на три части:

• схема управления;
• узел заряда АБ (ключ 1);
• узел разряда (ключ 2).

При этом, в отличие от классической схемы, устройство имеет ряд отличий, направленных на более точное выполнение алгоритма модифицированной двухступенчатой зарядки АБ.

Узел заряда обеспечивает заряд АБ до максимально допустимого напряжения, в зависимости от её типа и условий эксплуатации. Алгоритм зарядки разбит на две стадии. На первой стадии схема обеспечивает прохождение полного тока заряда от СБ к АБ. На второй стадии реализуется режим стабилизации напряжения. Таким образом, при достижении максимально допустимого напряжения на АБ контроллер К150-Эл не отключает СБ, а переходит в режим стабилизации напряжения на АБ, что является более эффективным алгоритмом заряда по сравнению с одноступенчатым режимом. Такой режим заряда рекомендован изготовителями АБ, используемых в ФЭС.

Узел разряда отслеживает уровень напряжения на АБ и отключает нагрузку (ФСН) от АБ, когда это напряжение падает ниже минимально допустимого для используемого типа аккумуляторов.

Наименование	Выходное напряжение номинал, В	Ток заряда max, А	Температура, °C	Пороговое напряжение отключения СБ, В	Производитель (поставщик)
МФЗ-МЗ	12	12	-40…+60	14.4	ОАО "Сатурн" (Краснодар)
РЗЗ-12-16	12	16	-40…+60	14.4	З-д "Красное Знамя" (Рязань)
РЗЗ-12-20	12	20	-40…+60	14.4
FAUND-20	12…48	20	0…+40	14.4	ДЦА (Москва)
К-150	12	12.5	-20…+50	14.4	РЗМКП (Рязань)
КЗР12-3	12	3	-20…+50	14.4
С12 (Xantrex)	12	12	0…+40	Тип АБ программируется	ООО "Инверта" (Москва)
С35 (Xantrex)	12/24	35	0…+40
MX60 (OutBack)	12/24/32/48/54/60	60	-40…+60
XCC (Xantrex)	12/24/32/48/54/60	60	0…+60
Morningstar TriStar	12/24/32/48/54/60	45/60	-40…+60
Smart Flasher	12	16	-40…+70		SABIK (дилер ЗАО "Маяк")

Источник: www.a-energy.ru

Связанные документы

Промышленная автоматика
MX60 (133.8 Кб), 21.03.2011
Результаты исследования контроллера МХ60, реализующего технологию заряда ОТММ

---

Автор документа: Janna	Дата публикации: 21.03.2011 Дата редактирования: 21.03.2011
Кол-во просмотров 7549