تحكم الطاقة الشمسية

مبدأ تشغيل وحدات التحكم لشحن الألواح الشمسية ، وهو الجهاز الذي يجب مراعاته عند الاختيار

في محطات الطاقة الشمسية الحديثة ، يتم استخدام مخططات مختلفة لربط المصادر الحالية لنقل الكهرباء المولدة إلى بطاريات تعمل. أنها لا تستخدم نفس الخوارزميات ، تعتمد على تقنيات المعالجات الدقيقة ، والتي تسمى وحدات التحكم.

كيف تعمل وحدات التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية

يمكن أن تنتقل الكهرباء المولدة من البطارية الشمسية إلى بطاريات التخزين:

1. مباشرة ، دون استخدام تبديل الأجهزة وأجهزة التحكم ،

2. من خلال وحدة تحكم.

في الطريقة الأولى ، يذهب التيار الكهربائي من المصدر إلى البطاريات وسيزيد من الجهد عند أطرافه. في البداية ، ستصل إلى قيمة حد معينة ، اعتمادًا على تصميم (نوع) البطارية ودرجة الحرارة المحيطة. ثم سيتغلب على المستوى الموصى به.

في المرحلة الأولى من الشحن ، تعمل الدائرة بشكل جيد. وهنا تبدأ عمليات غير مرغوب فيها للغاية: التزويد المستمر لتيار الشحن يسبب زيادة في الجهد الزائد عن القيم المسموح بها (بترتيب 14 فولت) ، تحدث إعادة شحن مع زيادة حادة في درجة حرارة المنحل بالكهرباء ، مما يؤدي إلى غليانها مع تصريف مكثف لبخار الماء المقطر من العناصر. في بعض الأحيان حتى تجف الحاويات تماما. وبطبيعة الحال ، يتم تقليل عمر البطارية بشكل حاد.

لذلك ، يتم حل مهمة الحد من الشحن الحالية عن طريق وحدات التحكم أو يدويا. الطريقة الأخيرة: مراقبة قيمة الجهد باستمرار بواسطة الأجهزة وتبديل المفاتيح بيديك غير ممتنين لدرجة أنها لا توجد إلا من الناحية النظرية.

انظر أيضا: الطاقة الشمسية للمنزل

مخطط اتصال تحكم نموذجي

خوارزميات للتحكم بالطاقة الشمسية

من خلال تعقيد طريقة الحد من الجهد الأقصى ، يتم تصنيع الأجهزة وفقا لمبادئ:

1. إيقاف / تشغيل (أو تشغيل / إيقاف) ، عندما تقوم الدائرة ببساطة بنقل البطاريات إلى الشاحن وفقًا للجهد عبر المحطات الطرفية ،

2. يتحول عرض النبض (PWM) ،

3. مسح نقطة أقصى قوة.

المبدأ رقم 1: خارج / على الدائرة

هذه هي أبسط طريقة وأكثرها موثوقية. العيب الرئيسي هو أنه مع زيادة الجهد في أطراف البطارية إلى الحد الأقصى لشحن كامل السعة لا يحدث. في هذه الحالة ، يصل إلى حوالي 90٪ من القيمة الاسمية.

تتمتع البطاريات باستمرار بنقص منتظم في الطاقة ، مما يقلل بشكل كبير من عمرها الإنتاجي.

المبدأ رقم 2: دائرة تحكم PWM

التسمية المختصرة لهذه الأجهزة باللغة الإنجليزية: PWM. فهي متوفرة على أساس تصاميم رقاقة. مهمتهم هي التحكم في وحدة الطاقة لتنظيم الجهد عند مدخلاته في نطاق معين باستخدام إشارات التغذية الراجعة.

يمكن التحكم PWM بالإضافة إلى ذلك:

• تأخذ في الاعتبار درجة حرارة المنحل بالكهرباء مع جهاز استشعار متكامل أو عن بعد (الطريقة الأخيرة أكثر دقة) ،

• إنشاء تعويضات درجة الحرارة لشحن الفولتية ،

• قم بضبط نوع معين من البطاريات (GEL ، AGM ، حمض سائل) مع رسوم بيانية مختلفة للجهد في نفس النقاط.

زيادة وظائف وحدات التحكم PWM يزيد من التكلفة والموثوقية.

جدول الطاقة الشمسية

المبدأ 3: مسح أقصى نقطة قوة

يتم تعيين هذه الأجهزة باللغة الإنجليزية بواسطة MPPT. إنها تعمل أيضًا على طريقة المحولات ذات العرض النبضي ، لكنها دقيقة للغاية لأنها تأخذ في الاعتبار أكبر قدر من الطاقة التي يمكن أن توفرها الألواح الشمسية.يتم تحديد هذه القيمة دائمًا بدقة وإدخالها في الوثائق.

على سبيل المثال ، بالنسبة لخلايا شمسية 12 فولت ، تبلغ أقصى نقطة إرجاع للطاقة حوالي 17.5 فولت. ستتوقف وحدة التحكم PWM العادية عن شحن البطارية عندما يصل الجهد إلى 14 - 14.5 فولت ، كما أن العمل على تقنية MPPT سيتيح استخدامًا إضافيًا للبطارية الشمسية حتى 17.5 V.

مع زيادة عمق تفريغ البطاريات ، يزداد فقدان الطاقة من المصدر. أجهزة التحكم بالرنين المغناطيسي تقللها.

يتم توضيح طبيعة تتبع الجهد ، المقابلة لإخراج الطاقة القصوى للبطارية الشمسية من 80 واط ، من خلال الرسم البياني المتوسط.

وبهذه الطريقة ، تزيد وحدات تحكم التصوير بالرنين المغناطيسي ، التي تستخدم تحويل عرض النبض في جميع دورات شحن البطارية ، من كفاءة البطارية الشمسية. اعتمادا على عوامل مختلفة ، قد تصل المدخرات إلى 10-30 ٪. في هذه الحالة ، سوف يتجاوز التيار الناتج من البطارية التيار الداخل من البطارية الشمسية.

المعالم الرئيسية للتحكم تهمة الشمسية

عند اختيار وحدة تحكم لبطارية شمسية ، بالإضافة إلى معرفة مبادئ عملها ، يجب الانتباه إلى الظروف التي صممت من أجلها.

المؤشرات الرئيسية للأجهزة هي:

• قيمة الجهد المدخلات

• قيمة الطاقة الكلية للطاقة الشمسية ،

• طبيعة الحمل المتصل.

الجهد الشمسي

يمكن تزويد وحدة التحكم بجهد من لوحة شمسية أو أكثر متصلة بطرق مختلفة. من أجل التشغيل الصحيح للجهاز ، من المهم ألا تتجاوز القيمة الإجمالية للجهد المقدم لها ، مع مراعاة سرعة الخمول للمصدر ، القيمة الحدية المحددة من قبل الشركة المصنعة في الوثائق التقنية.

في هذه الحالة ، يجب عمل هامش (احتياطي) قدره٪ 20٪ بسبب عدد من العوامل:

• ليس سراً أن بعض معلمات البطارية الشمسية يمكن في بعض الأحيان المبالغة فيها قليلاً لأغراض الإعلان ،

• العمليات التي تحدث على الشمس ليست مستقرة في طبيعتها ، ومع رشقات متزايدة من النشاط بشكل غير طبيعي ، يمكن نقل الطاقة ، مما يخلق جهد دائرة مفتوحة للبطارية الشمسية فوق الحد المحتسب.

الطاقة الشمسية

من المهم اختيار وحدة تحكم لأن الجهاز يجب أن يكون قادرًا على نقلها بشكل موثوق إلى بطاريات تعمل. خلاف ذلك ، سوف يحترق ببساطة.

لتحديد الطاقة (بالواط) ، يتم مضاعفة حجم الخرج الحالي من وحدة التحكم (بالأمبير) بالجهد (بال فولت) الناتج عن البطارية الشمسية ، مع مراعاة هامش 20٪ الذي تم إنشاؤه لها.

طبيعة الحمل المتصل

تحتاج إلى فهم الغرض من وحدة تحكم. يجب ألا تستخدمه كمصدر عالمي للطاقة عن طريق توصيل الأجهزة المنزلية المختلفة به. بالطبع ، سيتمكن البعض منهم من العمل بشكل طبيعي دون خلق ظروف غير طبيعية.

لكن ... إلى متى سيستمر هذا؟ يعمل الجهاز على أساس تحويلات عرض النبض ، ويستخدم تقنيات المعالجات الدقيقة والترانزستور ، والتي تأخذ فقط في الاعتبار الحمل خصائص البطاريةبدلا من المستهلكين العشوائيين مع العابرين معقدة أثناء التبديل والطبيعة المتغيرة لاستهلاك الطاقة.

الشركات المصنعة في لمحة

إنتاج وحدات التحكم لمحطات الطاقة الشمسية المشاركة في العديد من البلدان. منتجات الشركات تحظى بشعبية في السوق الروسية:

• شركة Morningstar (الشركة الرائدة في الولايات المتحدة) ،

• Beijing Epsolar Technology (تعمل منذ 1990 في بكين) ،

• آنهوي صن شاين للطاقة الجديدة (الصين) ،

• فوكوس (ألمانيا) ،

• ستيكا (ألمانيا) ،

• زانتريكس (كندا).

من بينها ، يمكنك دائمًا اختيار طراز جهاز تحكم موثوق به يناسب ظروف التشغيل المحددة لمحطات الطاقة الشمسية ذات الخصائص التقنية المعينة. للقيام بذلك ، استخدم ببساطة توصيات هذه المقالة.

اقرأ أيضا عن هذا الموضوع: العاكس لمحطة الطاقة الشمسية المنزلية

Comments

[#1 مايكل]

وحدات التحكم المختلطة موجودة أيضًا. جهاز التحكم المختلط هو جهاز مصمم لشحن البطارية أثناء استخدام مصادر طاقة متعددة ، مثل توربينات الرياح والألواح الشمسية. تقوم وحدة التحكم بشحن البطارية بالكامل بالقدرة الكاملة الناتجة عن توربينات الرياح والألواح الشمسية إذا كان إجمالي شحنة توربينات الرياح والألواح الشمسية أقل من قيمة العتبة. يشحن البطارية بأقصى تيار مسموح به ، وتتم إعادة ضبط الطاقة الزائدة بواسطة جهاز التحكم PWM إذا تجاوز إجمالي شحنة التيار من توربينات الرياح والألواح الشمسية القيمة القصوى المسموح بها. عند الشحن بحد الجهد ، تقوم وحدة التحكم بشحن البطارية بحد الجهد عندما تكون البطارية عالية. تقوم وحدة التحكم بشحن البطارية بالكامل بكامل طاقتها الناتجة عن توربينات الرياح والألواح الشمسية إذا كانت شحنة البطارية أقل من نقطة الحد من الجهد. تقوم وحدة التحكم بشحن البطارية بجهد عتبة ، وتتم إعادة تعيين الطاقة الزائدة باستخدام جهاز التحكم PWM إذا تجاوز شحن البطارية قيمة العتبة.