Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Контроллеры заряда-разряда

Контроллеры заряда используются в автономных фотоэлек­трических системах для защиты аккумуляторных батарей от глу­бокого разряда, когда есть перерасход энергии, или перезаряда, когда батарея заряжена, а солнечная панель вырабатывает избы­ток электричества (рис. 1.20). Использование контроллеров заря­да необходимо, потому что он отключает нагрузку, когда акку­мулятор недопустимо разряжен. Обычно контроллером заряда снабжаются фотоэлектрические солнечные комплекты. При этом нагрузка никогда не подключается напрямую к аккумуляторной батарее, минуя контроллер заряда, иначе аккумуляторная батарея может выйти из строя.

 

• Контроллеры с широтно-импульсной модуляцией тока заряда

Простейшие контроллеры просто отключают источник энер­гии (солнечную батарею), если напряжение на аккумуляторной батарее (АБ) достигло примерно 14,4 В (для АБ номинальным напряжением 12 В). При снижении напряжения на АБ до « 12,5— 13 В снова подключается солнечная батарея, и заряд возобновля­ется. При этом максимальный уровень заряженности АБ состав­ляет 60-70%. При регулярном недозаряде происходит резкое со­кращение срока службы АБ.

Современные контроллеры на завершающей стадии заряда используют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) тока заряда. При этом возможен заряд АБ до 100%.

На рисунке 1.21 показаны четыре стадии заряда аккумулятор­ной батареи от солнечной батареи [7].

• Заряд максимальным током. На этой стадии АБ получает весь ток, поступающий от солнечных панелей.
• 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 постепенно умень­шается по мере заряжения аккумуляторной батареи.
• Выравнивание. Многие батареи с жидким электролитом улучшают работу при периодическом заряде до газообразования, при этом выравниваются напряжения на различных банках АБ, очищаются пластины и перемешивается электролит.
• Поддерживающий заряд. Когда АБ полностью заряжена, зарядное напряжение уменьшается во избежание дальнейшего нагрева или газообразования в батарее, и она поддерживается в заряженном состоянии.

Рис. 1.21. Стадии заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели