лучший контроллер для солнечных батарей
Про опыты с контроллерами солнечных панелей.
Ежели вы продвинутый в технических вопросах автотурист и у вас есть в машине солнечная электростанция с панелью такого размера, что может в некоторых случаях закипятить вам аккумуляторы, то нужно иметь какое-то устройство, которое будет ограничивать ток, выдаваемый солнечной панелькой после того как аккумуляторы зарядились.
Такое устройство называется контроллер заряда и купить его можно, в принципе, на каждом углу. (Это если самому делать лень 🙂 )
Мы как-то начали делать продвинутый контроллер, но пока бросили — некогда. Поэтому пользуемся по работе китайскими.
Ну и когда я себе сделал на крышу большую солнечную панель я решил что есть риск что летом такая панель закипятит даже 200Ач аккум и даже оба аккума 200Ач и 90 Ач она закипятит.
Поэтому недолго думая поставил первый попавшийся под руку контроллер.
.
Простоял он не менее года и был я чота не очень доволен его работой, мне казалось он не полностью раскрывает потенциал солнечной панели.
Забегая вперед скажу, что мои подозрения оправдались, и вскрытие показало что этот контроллер фигня полная.
Так вот, сегодня у меня наконец-то дошли руки поставить более другой контроллер, правда той же торговой марки — епсолар.
Контроллер чуть более продвинутый, у него есть даже выносной мониторчик, который я установил в салоне
, протянув витую пару на крышу — к месту установки контроллера.
Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи
Альтернативная энергетика с каждым годом распространяется все шире. Соответственно растет спрос на солнечные батареи и контроллеры заряда для аккумуляторов. И это не удивительно, ведь одним из классических примеров свободной энергии является энергия солнца. Ее используют тремя основными способами:
Если первые два метода заключаются в концентрировании и передачи тепла, то третий позволяет преобразовать солнечный свет в электроэнергию. Однако в альтернативной энергетике есть одна существенная проблема, чтобы в ней разобраться, нужно провести аналогию с классическими методами «добычи» электроэнергии.
Дело в том, что в привычных ТЭЦ и АЭС генератор приводит в движение паровая турбина, на ГЭС – течение воды. Это процесс беспрерывный. В случае альтернативной энергетики все немного иначе. Ни ветер, ни солнце не светит постоянно. Бывает штиль, облачность, ночь, в конце концов. А электроэнергия, в большей степени, требуется именно в темное время суток. Как же быть? Необходимо запасти ее в аккумуляторы.
Для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи?
Аккумуляторы были изобретены для того, чтобы в них запасать энергию. Поэтому они нашли широчайшее применение в альтернативной энергетике, в установках малых и крупных масштабов. Но есть ряд проблем:
Контроллер заряда солнечной батареи как раз и нужен для того, чтобы преобразовать энергию, которую отдают устройства в правильный для аккумулятора «вид». С его помощью потоки энергии распределяются таким образом, чтобы обеспечить зарядку приборов в правильном режиме.
Устройство не только помогает зарядить аккумулятор, но и благодаря тому, что этот процесс становится достаточно оптимизированным – срок ее жизни значительно продлевается.
Виды контроллеров для солнечной батареи
В современном мире выделяют три типа контроллеров:
On-Off – это простейшее решение для заряда, такой контроллер напрямую подключает солнечные батареи к аккумулятору, когда его напряжение достигнет 14,5 вольта. Однако такое напряжение не свидетельствует о полном заряде аккумулятора. Для этого нужно какое-то время поддерживать ток, чтобы АКБ набрала необходимую для полного заряда энергию. В результате вы получаете хронический недозаряд аккумуляторов и сокращение их срока службы.
ШИМ-контроллеры поддерживают нужное напряжение для зарядки аккумулятора просто «срезая» лишнее. Таким образом, зарядка прибора происходит вне зависимости от напряжения, выдаваемого солнечной батареей. Главное условие, чтобы оно было выше, чем необходимое для заряда. Для аккумуляторов на 12 В, напряжение в полностью заряженном состоянии находится на уровне 14.5 В, а в разряженном около 11. Этот тип контроллеров является более простым, чем MPPT, однако, обладает меньшим КПД. Они позволяют наполнить АКБ на 100% от емкости, что дает значительное преимущество перед системами типа «On-Off».
MPPT-контроллер – имеет более сложное устройство, способное анализировать режим работы солнечной батареи. Его название в полном виде звучит, как «Maximum power point tracking», что на русском языке значит – «Отслеживание точки максимальной мощности». Мощность, которую выдает панель, очень зависит от количества света, который на нее падает.
Дело в том, что ШИМ-контроллер никак не анализирует состояние панелей, а лишь формирует необходимые напряжения для зарядки АКБ. MPPT отслеживает его, а также токи, выдаваемые солнечной панелью, и формирует выходные параметры оптимальные для заряда накопительных элементов питания. Таким образом, снижается ток во входной цепи: от солнечной панели до контроллера, и рациональнее используется энергия.
Что такое Точка Максимальной Мощности?
ВАХ элементов солнечной панели не линейна. Она способна выдавать номинальные токи до определенного выходного напряжения. При достижении нужных параметров ток, отдаваемый батареей, снижается. Точкой Максимальной Мощности называется состояние, когда панель дает максимальные напряжение и ток, после этой точки при повышении выходного напряжения падает и ток. MPPT-контроллер стремится использовать именно тот режим солнечной батареи, при котором созданы условия для достижения ТММ. Исходя из этого, следует, что мощность, отдаваемая такими приборами, будет выше.
Однако существует один нюанс, о котором внимательные читатели уже могли догадаться. Если ШИМ-контроллер независимо ни от чего выдает свои Вольты и Амперы, аккумуляторы будут заряжаться даже при минимальном освещении панели, когда ее выходные параметры малы. Тогда как MTTP контроллер может просто не отреагировать на это. Также существуют отдельные модели с возможностью настройки и адаптации под разные условия окружающей среды.
Внимание! Использование этого типа контроллеров может дать прирост эффективности установки (КПД) до 30%.
Можно ли обойтись без контроллера?
Грамотно выбранный контроллер снижает дальнейшие вложения на обслуживания вашей системы альтернативного электроснабжения. Неправильные процессы заряда аккумулятора ведут к снижению его ресурса. Что будет если не использовать контроллеров вообще? В случае, когда солнечная батарея подключается напрямую к АКБ, ток заряда не будет контролированным. Дело в том, что напряжение в точке максимальной мощности для 12-ти вольтных моделей солнечных панелей достигает значений выше 15,5 вольт. Большой ток заряда вызовет закипание ячеек в аккумуляторах, что повлечет за собой выделение тепла и повреждение целостности батарей.
Правильный режим заряда сохранит ресурс устройства, и вам не нужно будет проводить неплановую замену.
На что смотреть при выборе?
При покупке контроллера заряда нужно учитывать:
Некоторые батареи продаются с возможностью использования в цепях 12 и 24 вольта, например, BlueSolar MPPT.
Ток заряда – характеризует скорость зарядки ваших АКБ. Обычно его выбирают по формуле «Емкость/10», т.е. для аккумулятора емкостью в 50 А/ч достаточно тока в 5 А. Однако, если у вас стоит целая батарея аккумуляторов, общей емкостью в 200 А/ч, тогда понадобится контроллер способный выдать ток до 20 А, это минимум.
Вывод
Контроллер заряда не только сэкономит деньги, но и обеспечит нормальный режим работы всей системы. А это позволит вам пользоваться электричеством без перебоев и подключения городской электросети, то есть автономно. Опыт различных энтузиастов показывает, что MPPT контроллеры лучше работают в условиях хорошей освещенности панелей и яркого солнца, а ШИМ-контроллеры – при пасмурной погоде и слабом солнце. При этом результаты неоднозначны и идут споры о пригодности тех или иных контроллеров для работы в различных ситуациях.
Как выбрать контроллер заряда солнечной батареи: теория и практика
Контроллер – электронный прибор, отвечающий за контроль и регулировку заряда аккумуляторной батареи. Различные модели отличаются по конструкции и режиму работы.
Подбор по мощности массива солнечных батарей
Основной параметр контроллера солнечного заряда это рабочее напряжение и максимальная сила тока, с которой может работать контроллер заряда. Очень важно знать такие параметры солнечных батарей, как:
Номинальное напряжение – рабочее напряжение контура солнечных батарей, замкнутого на нагрузку, т.е. на контроллер;
Напряжение открытого контура – максимальное достигаемое напряжение контура солнечных батарей, не подключенного к нагрузке. Также же это напряжение называется напряжением холостого хода. При подключении к контроллеру солнечных батарей, контроллер должен выдерживать данное напряжение.
Максимальная сила входного тока от солнечных батарей, сила тока контура солнечных батарей в режиме короткого замыкания. Этот параметр достаточно редко указывается в характеристиках контроллера. Для этого необходимо узнать номинал предохранителя в контроллере и посчитать величину тока короткого замыкания солнечных модулей в контуре. Для солнечных батарей ток короткого замыкания обычно всегда указан. Ток короткого замыкания всегда выше максимального рабочего тока.
Номинальный рабочий ток. Ток подключенного контура солнечных батарей, который вырабатывается солнечными батареями при нормальных условиях эксплуатации. Данный ток обычно ниже указанного тока в характеристиках для контроллера, так как производители, как всегда, указывают максимальную силу тока контроллера.
Номинальная мощность подключаемых солнечных батарей. Данная мощность представляет произведение рабочего напряжения на рабочий ток солнечных батарей. Мощность солнечных батарей, подключенных к контроллеру должна быть равна указанной или меньше, но никак не больше. При превышении мощности, контроллер при отсутствии предохранителей может сгореть. Хотя большинство контроллеров, естественно, имеют предохранители, рассчитанные на перегрузку в 10-20% в течение 5-10 минут.
Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание
Выбирая контроллер, следует обратить внимание на ряд технических параметров, которые позволят получить оптимальную по мощности систему электроснабжения. Прежде всего, следует знать о технологических различиях контроллеров, которые реализованы в основных видах этих устройств, существующих на сегодняшний день.
Обзор контроллеров солнечной батареи: разновидности
По своему устройство различают четыре типа контроллеров (не считая самодельных):
Чем сложнее модель, тем выше ее стоимость. Поэтому устройства типа «OnOff» всегда будут стоить дешевле, чем МРРТ. Необязательно покупать последнюю новинку техники, если вам необходим простой контроллер для солнечной батареи на даче. В этих случаях модели «OnOff» будет достаточно. Если вам необходимо позаботиться о гелиосистеме, работающей на постоянной основе и служащей для обеспечения электроэнергией жилого дома, тогда стоит задуматься о приобретении PWM или МРРТ моделей. Гибридные модели актуальны только для владельцев комбинированных систем. Они строятся на базе МРРТ или PWM с той разницей, что у них используются вольтамперные системы исчисления.
Какие бывают контроллеры заряда
В серийном выпуске имеются два вида контроллеров заряда для солнечных панелей – PWM и MPPT. У обоих типов есть достоинства и недостатки.
Контроллеры PWM
Устройства с широтно-импульсной модуляцией, или PWM контроллеры, уже считаются устаревшими. В их основе лежит простая ШИМ, который удерживает напряжение на выходе посредством изменения скважности генерируемого им сигнала.
Обычно он снимает напряжение с выходного контура DC-DC преобразователя, тем самым поддерживая на выходе некоторое заранее определенное напряжение (чаще всего 12-14 вольт, однако встречаются модели и с другими параметрами). Импульсы поступают на высокочастотные транзисторные ключи, которые управляют питанием дросселя.
Контроллер заряда PWM
В результате на последнем возникают быстрые подъемы и спады напряжения, амплитуда которых зачастую в несколько раз превышает входные параметры. На выходе напряжение стабилизируется диодом и выравнивается конденсатором.
К преимуществам PWM можно отнести:
К сожалению, при их работе часть мощности рассеивается, что снижает КПД.
Контроллеры МРРТ
Принцип работы MPPT практически ничем не отличается от PWM за исключением того, что генерацию импульсов для работы преобразователя выполняет не широтно-импульсный модулятор, а небольшой компьютер, имеющий собственные процессор и память. Он постоянно контролирует напряжение и силу тока как на входе, так и на выходе преобразователя, а также температуру внутренних радиоэлементов.
Благодаря этому достигается максимальная производительность работы солнечных панелей, практически без потерь на рассеивание тепла. Все параметры задаются микропрограммой контроллера.
Аппарат типа МРРТ подходит крупных предприятий и промышленных электростанций, благодаря:
Однако его стоимость значительно превышает цену аналогов с ШИМ.
Подбор контроллера по максимальной нагрузке, зарядному току акб и по количеству акб
Одним из важных аспектов выбора контроллера является максимальная выходная мощность контроллера, которая должна учитываться как со стороны контроллера, так и со стороны акб. Рассмотрим почему.
Допустим, имеем комплект акб большой емкости. Соответственно чтобы зарядить данные акб в течение дня, контроллер должен выдавать необходимую мощность, ну и мощность подключенных солнечных батарей должна быть, естественно, не меньшей. Если мощность контроллера и массива солнечных батарей будет меньше, то акб не успеют зарядиться в течение дня, и при постоянной нагрузке разрядятся еще больше, и так каждый раз, что скажется на их последующем ресурсе.
Если подключенные акб к солнечному контроллеру имеют маленькую емкость. Для современных контроллеров эта проблема уже не актуальна, но стоит рассмотреть такой вариант. На старых или простых контроллерах очень важно было подобрать контроллер, мощность которого с равной мощностью солнечных батарей позволят в течение дня зарядить акб, разряженный за ночь, и обеспечить питанием дневные электрические нагрузки. Для аккумуляторных батарей максимальный зарядный ток не должен превышать 30% от номинала емкости, если акб имеет емкость 100АЧ, то зарядный ток не должен превышать 30 Ампер. Если же мощность солнечной системы была бы избыточна, то контроллер продолжал бы заряжать акб даже после полного их заряда, не опуская зарядный ток и напряжение, что приводило к закипанию электролита, его кипению, вскипанию и порче аккумулятора. Современные контроллеры имеют встроенный компьютер, который следит за параметрами акб, имеет программу заряда, управляемые реле отключения, а также может регулировать ток и напряжение заряда.
Какие параметры контроллера необходимо учитывать
Чтобы определить критерии при выборе контроллера, необходимо сформулировать функции, которые он выполняет, к ним можно отнести следующие:
Определившись с функциями, за выполнение которых отвечает контроллер, можно сформулировать параметры, которые обязательно учитывают при выборе устройства.
Основных параметров два, это:
Современные модели контроллеров оснащены разнообразными защитными механизмами и возможностью работы в разных режимах. Наличие подобных элементов в конструкции того или иного прибора не влияет на основные параметры при его выборе, но дополнительно стимулирует приобретение той или иной модели.
К таким элементам защиты можно отнести:
Выбор инвертора
Основная функция инвертора заключается в преобразовании стандартного напряжения и постоянного тока аккумуляторных батарей в бытовой переменный ток напряжением 220В. График напряжения на выходе из инвертора имеет синусоидальную форму. И в зависимости от того, какие потребители будут подключены к питанию от СБ, инвертор должен выдавать напряжение либо с правильной синусоидальной формой графика (чистый синус), либо с модифицированным синусом (меандр). Как именно ведет себя график напряжения на выходе из инвертора, зависит от особенностей устройства.
Некоторые электроприборы стабильно работают и на «модифицированном синусе»: электронагреватели, компьютеры, устройства с импульсными источниками питания (определенные модели телевизоров). Опытные пользователи нашего портала рекомендуют приобретать инверторы, дающие на выходе «чистый синус». Форма выходного сигнала указывается в характеристиках устройства.
Выбирая инвертор, следует обращать внимание не только на форму выходного сигнала, но и на мощность устройства.
Пусковой ток холодильника может не потянуть инвертор, но у меня, к счастью, мощности инвертора вполне хватает. Мощность постоянная – 2,5 кВт, пиковая – 4,8.
КПД инвертора также имеет большое значение при выборе устройства. Он определяет потери электроэнергии во время работы устройства и может варьироваться в следующих пределах: 85-95% (в зависимости от модели). Рекомендуется выбирать устройство с КПД – от 90% и выше. Ведь за инвертор мы заплатим один раз, а за его низкий КПД платить придется постоянно.
Инверторы, подключаемые напрямую к свинцово-кислотным аккумуляторам, должны защищать АКБ от глубокого разряда. В большинство современных инверторов подобная функция встроена. Порог отсечки нагрузки может быть установлен заводом-изготовителем, а может регулироваться пользователем.
Нижний порог отсечки нагрузок от АКБ – 10В-10,5В (в 12-ти вольтовых системах) стандартен По сути, это аварийная защита от глубокого разряда батареи. Теперь про регулируемые настройки: есть инверторы с регулируемыми настройками, есть – без настроек. Бюджетные модели имеют меньше функционала, дорогие – больше. Потребитель сам определяет, что ему больше нужно и по какой цене.
Помимо обычных преобразователей, в системах автономного питания часто используются гибридные и комбинированные инверторы. Комбинированные – способны совмещать функции контроллера и инвертора. Гибридные – позволяют осуществлять питание потребителей как от сети, так и от аккумуляторов.
О сечениях проводников, которые соединяют различные элементы автономной системы электроснабжения, о параметрах защитных устройств и о способах монтажа используемого оборудования вы узнаете в заключительной часте настоящей статьи.
Какими соображениями руководствуются пользователи FORUMHOUSE, выбирая кислотные или щелочные аккумуляторы для автономных систем, вы можете прочитать в соответствующем разделе. О том, как правильно выбрать подходящий контроллер или автономный инвертор для систем, работающих от солнечных батарей, можно узнать, посетив темы нашего сайта, открытые для обсуждений. А о самых популярных способах, позволяющих решить проблему отсутствия электричества, вы узнаете из статьи, основанной на опыте пользователей нашего портала.
Подбор контроллера по типу АКБ
Различные по типу АКБ необходимо заряжать по различным программам зарядки. Это связано с различным химическим составом аккумуляторов. Программы зарядки имеют разные алгоритмы заряда. В соответствии с выбранной программой зарядки акб контроллер заряда регулирует напряжение и силу тока в установленном диапазоне. Современные контроллеры заряжают контроллеры по технологии широтно-импульсной модуляции, такие контроллеры называются ШИМ(PWM) контроллеры. Причем более дорогие контроллеры, которые называются MPPT, использующие технологию поиска точки максимальной мощности от массива солнечных батарей тоже заряжают аккумуляторы по технологии ШИМ. Сначала MPPT контроллер отбирает максимальную мощность, а далее используя ШИМ преобразователь, заряжает акб в соответствии с установленной программой зарядки.
В зависимости от имеющихся аккумуляторов, необходимо выбрать контроллер, имеющий программу заряда именно для вашего типа акб. Рассмотрим основные типы АКБ и условия их заряда:
1) Свинцово-кислотные с жидким электролитом. Заряжаются обычно напряжением не выше 14-15 вольт, можно и выше до 17 вольт, но электролит быстро закипит и начнется процесс его выкипания и разрушения пластин, поэтому придется безотрывно следить за процессом заряда и при начале образования пузырьков, все равно опустить напряжение до 14 вольт, или отключить заряд и дать остыть аккумулятору. Также такие аккумуляторы при заряде выделяют взрывоопасный газ, поэтому их необходимо заряжать с открытыми клапанами и в хорошо вентилируемом помещении.
2) Свинцово-кислотные герметичные с загущенным или абсорбированным электролитом. Это аккумуляторы, изготовленные по технологии GEL и AGM. Данные аккумуляторы необходимо заряжать напряжением не выше 14 вольт. Это связано с тем, что если начнется процесс нагрева, загущенного или абсорбированного электролита, то структура электролита начнет разрушаться, и потеряет свои свойства, причем в отличии от жидко-кислотных, электролит невозможно поменять или восстановить.
3) Щелочные АКБ. Требуют заряд напряжением от 10В до 17В, необходимо следить за процессом заряда.
5) Литиевые, имеют в составе специальный блок управления зарядом.
Простые контроллеры заряда имеют одну или две программы зарядки для свинцово-кислотных акб для негерметичных жидкостных и для герметичных GEL или AGM аккумуляторов.
Где купить
Купить контроллер заряда можно на алиэкспрессе. Там предлагается большой выбор устройств, как PWM, так и MPPT. Также ознакомьтесь с обзорами на ту или иную продукцию от реальных покупателей.
Цена популярных контроллеров заряда на алиэкспрессе начинается от 1000 рублей.
Более дешевые варианты вы можете поискать на радиорынках. Обратите внимание: когда вы покупаете товар с рук, убедитесь, что в комплекте идет инструкция или на приборе наглядно обозначено, как его подключать.
Выбирать его нужно аккуратно, в противном случае существует риск приобрести некачественный прибор.
Покупать подержанные устройства не рекомендуется, особенно МРРТ. Связанно это с тем, что интегральные схемы от постоянной работы постепенно деградируют. В них могут возникать как механические повреждения от перепадов температуры, так и внутрислойные короткие замыкания, из-за чего внешне рабочее устройство будет работать нестабильно.
Подбор по стоимости
Важным критерием выбора контроллера является стоимость контроллера. При возникновении вопроса, какой контроллер купить, дороже или дешевле, в случаях небольших солнечных электростанций возникает решение, купить контроллер проще и дешевле, а на разницу в цене купить еще одну две солнечные батареи.
Если вы хотите установить простую автономную электростанцию на солнечных батареях, то стоит выбрать недорогой, но качественный ШИМ контроллер, с запасом по мощности в 20-30%.
Если же вы очень критично относитесь к установке электростанции, вам важно все параметры станции, высокая эффективность, контроль параметров, возможности удаленного управления, а также переключение между электростанцией и электросетью, или автоматическое включение генератора, то стоит приобрести продвинутый, современный, MPPT контроллер, с множеством функций, встроенных защит, возможностью управления внешними устройствами и перераспределением нагрузок.
Лучший контроллер для солнечных батарей
Укрощаем Ярило-Солнце! Первый в России тест солнечных контроллеров премиум-класса.
А что такое нефть, газ и уголь? Это остатки древней органики, накопившейся за предыдущие пару миллиардов лет. И эта органика содержит в себе энергию Солнца за указанный период (она и появилась, концентрируя солнечную энергию). Так что не зря видимо и египтяне и язычники так боготворили Солнце. Ведь Солнце – термоядерный реактор двигателя Организации Материи.
Кто-то скажет – это наука развила так технику и производительность труда. И это правильно, именно наука научила цивилизацию использовать бесплатную накопленную энергию природных ископаемых. Вопрос только в том, что будет когда накопленное за 2 млрд закончится? А произойдёт это событие уже в этом столетии… Запас урана для атомных электростанций тоже ограничен, и тоже кончится чуть позже.
Вероятно, конца света всё же не будет. Скорее всего, будет самый серьёзный кризис, будет падение численности населения, падение уровня жизни. Кризис, безусловно, пройдёт, вопрос только как пережить его с меньшими потерями. Учёные подсчитали, что каждый из нас, пользуясь различного рода автоматами на электричестве и на топливе, по уровню жизни примерно соответствует древнеримскому патрицию с 4000 рабов. Но скоро эти виртуальные «рабы» могут исчезнуть…
Немного помочь в этом жизненно важном вопросе, сможет энергетическая независимость. Независимость настоящая, опирающаяся на солнечную (и ветряную) энергию, а не на бензо/дизель/газо- генераторы.
На сегодняшний день, немаловажными факторами являются и экологические стремления и возможность экономить на счётах за электричество.
В этой статье, мы сравним между собой четыре солнечных контроллера премиум класса, выполненных по технологии MPPT
Собранную энергию надо передать на аккумуляторы с инвертором, с помощью солнечного контроллера. А контроллеры бывают разные…
Примитивные MPPT контроллеры появились на рынке ещё в конце 1980-х годов. Сейчас в продаже уже MPPT контроллеры с современной схемотехникой, надежными и долговечными электронными компонентами и с управлением микропроцессором.
Технология MPPT представляет собой наиболее эффективную технологию современных контроллеров заряда. Вычисление максимальной точки эффективности заряда от солнечных панелей, позволяет повысить КПД использования солнечной энергии до 20-30% по сравнению с обычными PWM (ШИМ) солнечными контроллерами. Однако MPPT солнечные контроллеры существенно дороже обычных PWM (ШИМ). Поэтому, недостаток эффективности систем с обычным солнечным контроллером в маломощных системах (если установлено солнечных панелей менее 300 – 400 Вт), можно компенсировать, приобретя на разницу в цене между контроллерами, лишнюю солнечную панель. В случае же если установлены солнечные панели от 400 Вт и более, необходим только солнечный контроллер с технологией MPPT.
Этапы зарядки МРРТ контроллера идентичны этапам зарядки контроллера с PWM (ШИМ). Но МРРТ контроллеры, как писалось выше, являются ещё и преобразователями более высокого напряжения солнечных панелей в более низкое, которое необходимо аккумуляторам (АКБ). А если собрать солнечные панели так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение на АКБ, то это позволит солнечному МРРТ контроллеру работать максимально эффективно и получать небольшую энергию даже в пасмурную погоду. Некоторые контроллеры позволяют наращивать входное напряжение ещё выше, что особенно полезно, если солнечные панели находятся на большом удалении (более 20 м). Передача энергии с высоким напряжением позволяет уменьшить её потери. Или, можно увеличивать площадь сечения медных проводов, но этот путь дорогостоящий и не всегда возможен.
График мощности 12-и вольтовой солнечной панели, при 100% освещённости
Этапы зарядки МРРТ контроллера идентичны этапам зарядки контроллера с PWM (ШИМ). Но МРРТ контроллеры, как писалось выше, являются ещё и преобразователями более высокого напряжения солнечных панелей в более низкое, которое необходимо аккумуляторам (АКБ). А если собрать солнечные панели так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение на АКБ, то это позволит солнечному МРРТ контроллеру работать максимально эффективно и получать небольшую энергию даже в пасмурную погоду.
Из графика видно, что точка максимальной мощности 12-и вольтовой солнечной панели находится в районе 17 В. Обычный PWM (ШИМ) контроллер работает в диапазоне напряжений солнечной панели в соответствии с допусками аккумуляторов 10,5 – 14,5 В (ниже и выше АКБ портятся).
Солнечные панели по своей сути, это гигантский транзистор, и работают они как источник постоянного тока. Это означает, что ток почти не изменится и при их коротком замыкании (КЗ) и при почти любой нагрузке/напряжении, вплоть до полного снятия нагрузки (разомкнутой цепи) – см. зелёную линию на графике.
Предположим, что на этом графике изображена солнечная панель 12 В 100 Вт. Тогда в точке Ток КЗ панели (её выводы замкнуты между собой и поэтому напряжение на них 0 В) и вплоть до примерно 15 В, ток будет порядка 6,5 А, а в точке максимальной мощности (MPPT заряд) – около 6 А.
Тогда мощность при заряде от PWM (ШИМ) контроллера будет меняться, по мере заряда АКБ, от 65 Вт до 94 Вт (считаем: 6,5 А*10 В = 65 Вт; 6,5 А*14,5 В = 94 Вт). Мощность же забираемая MPPT-контроллером будет всегда (при солнце) 6 А * 17 В = 102 Вт.
Если солнечные панели соединять последовательно на большее напряжение, обеспечивая его запас, то добавится эффективность использования в пасмурную погоду (и хотя отдача в это время будет низкой – лучше хоть что-то, чем ничего). Кроме того, из-за высокого напряжения уменьшатся потери на проводах от солнечных панелей.
Основные преимущества контролеров MPPT по сравнению с PWM (ШИМ) контроллерами:
МРРТ контроллеры очень эффективны, КПД преобразования обычно 97 – 98 %.
Солнечные МРРТ контроллеры премиум-класса отличаются от более дешевых МРРТ контроллеров:
Серьёзные системы собираются с АКБ, соединёнными на 48 В, и на это напряжение, дешёвые контроллеры MPPT почти не встречаются.
Кратко опишем наших испытуемых. В рекламе приводится масса параметров, большая часть которых одинакова для всех солнечных MPPT-контроллеров премиум-класса. Поэтому мы остановимся только на отличиях.
Внешний вид, удобство подключения, ключевые отличия.
1. ECO Энергия МРРТ Pro 200/100
ECO Энергия – это первая российская разработка солнечного MPPT-контроллера премиум-класса. Контроллер разработан компанией МикроАРТ (ещё в далёком 1999 г, она разработала первый российский инвертор МАП «Энергия», превратившийся сегодня в инвертор самого высокого мирового уровня МАП DOMINATOR).
Примечание: на сегодня (май 2016 г.) модель ECO Энергия МРРТ Pro уже усовершенствована и называется КЭС DOMINATOR МРРТ.
 |  |
Габариты повнушительней, чем у других испытуемых, но больше и мощность контроллера. Самый большой выходной ток, и при этом отсутствуют вентиляторы. Последнее придаёт абсолютную бесшумность работы и существенно повышает долговечность и безотказность устройства. Видно, что разработчики не пожалели алюминия на огромные радиаторы по бокам корпуса. О вкусах не спорят, но ECO Энергия, пожалуй, один из самых красивых контроллеров – строгие черные массивные радиаторы с тёмно-серой передней панелью внушают уважение. Вообще, стилистика и цветовое оформление, совпадают с инвертором МАП SINE Энергия (тоже производимым МикроАРТ). Цифровое табло русскоязычное. Разработка самая свежая из испытуемых (2013 г.)
Типовая схема подключения:
2. Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70
Одна из самых свежих разработок, сделана добротно и надёжно. Оригинальный дисплей с синей подсветкой. Один минус – надписи блеклые, приходится всматриваться. Вентиляторы отсутствуют.
3. Morningstar TriStar MPPT 60А
Давно известный контроллер. Проверен временем. Отличается относительно небольшими габаритами, при этом обходится без вентиляторов охлаждения. Обычно продавцы указывают цену на этот контроллер без табло. Но табло необходимая вещь и во всех других контроллерах оно включено и в поставку и в цену по умолчанию. Просто этот контроллер был разработан относительно давно и тогда, стоил очень дорого. Вот его и «разрезали» на части. Сейчас так уже никто не делает.
 | + |  | = |  |
4. Prosolar SunStar MPPT SS-50C
Открывающаяся дверца спереди, напоминает о электрошкафах, благодаря ей доступ к внутренностям облегчён. Внешний вид немного портит смешённая вправо панель управления с табло.
Надёжность контроллера высокая, но была бы ещё выше, если бы не было встроенного вентилятора. Если в мощных инверторах обойтись без вентиляторов нельзя, то в солнечных контроллерах это вполне возможно. Жаль, что разработчики не смогли от него отказаться (вероятно, для удешевления продукта).
 |  |
Методика испытаний и тестовый стенд
Единовременно испытывалось по два солнечных контроллера. Поэтому для испытаний использовалось по две пары АКБ типа AGM (12 В 100 Ач) и по две монокристаллические панели моно кристалл (24 В 200 Вт).
Каждая пара состояла из двух аккумуляторов соединённых последовательно, на 24 В (общая ёмкость 100 Ач * 24 В ) с присоединёнными, через испытуемые контроллеры, солнечными панелями, которые тоже соединялись последовательно (в сумме 48 В 400 Вт). Таким образом, обеспечивалось двойное превышение напряжения, исходя из обозначенных номиналов оборудования.
Кроме того, для чистоты эксперимента, был добавлен тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).
Так же, к аккумуляторам была подключена нагрузка в виде мощных ТЭН-ов 2 Ом (ток потребления порядка 12 А).
Тест на ярком солнце
Первый день испытаний был безоблачный, свет от солнца был практически равномерным, поэтому замеры делались практически в статическом режиме.
Сразу отметим – стоит закрыть хоть немного край панели – отдача от неё падает в разы. Поэтому, советуем очень внимательно отнестись к месту установки и обеспечить отсутствие даже малейшего затенения от веток деревьев, столбов или краёв крыши.
Испытания начались ближе к 16 часам, да и угол наклона панелей не был оптимальным, поэтому максимальную заявленную мощность от двух солнечных панелей (400 Вт) получить не удалось. Однако, для сравнительных испытаний контроллеров, это не важно. Результаты помещены в таблицу.
| Марка солнечного контроллера | ECO Энергия MPPT Pro 200/100 | Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 | Morningstar TriStar MPPT 60А | Prosolar SunStar MPPT SS-50C |
|---|---|---|---|---|
| Страна производства/ производитель | Россия, ООО «МикроАРТ» | Нидерланды, компания Victron Energy | США, Morningstar Corporation | Тайвань, компания Rich Electric |
| Сайт производителя | www.mppt.pro www.invertor.ru | www.victronenergy.com | www.morningstarcorp.com | www.rich-electric.com |
| Ток выдаваемый контроллером | 11,5 А | 11,7 А | 11,1 А | 11,1 А |
| Относительный процент эффективности | 104% | 105% | 100% | 100% |
Несколько комментариев по полученным результатам. Данные цифры являются средними, статистически усреднёнными. В процессе экспериментов, солнечные панели в обязательном порядке и многократно меняли местами с помощью переключателя. Показания снимались как с цифрового табло приборов, так и контролировались цифровыми токовыми клещами.
Компания Victron пишет о своем контроллере, как о самом быстром, в результате чего, его эффективность может быть выше обычных MPPT-солнечных контроллеров до 10%. И действительно, уже при самых обычных условиях его эффективность выше на 5%. Возможно, с ростом массива панелей (на больших мощностях) или при облачности, он обгонит конкурентов и на 10%.
Компания МикроАРТ тоже применила и самую последнюю компонентную базу (разработка самая свежая, 2013 г.) и быстрые алгоритмы. В результате, удалось добиться прироста в 4% по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами, однако, по сравнению с контроллером Victron есть небольшое отставание. Возможно, его удастся преодолеть, усовершенствовав программу, т.е. оптимизировав прошивку микропроцессора.
Два других контроллера (TriStar и SunStar), были разработаны несколько лет назад и их производительность была взята за эталон.
Тест в условиях меняющейся облачности
Сложнее было провести замеры в условиях переменной облачности. Простая равномерная пасмурность на самом деле, меняет во времени свою проницаемость для солнечных лучей.
Кроме того, возможны бегущие облака, при которых динамика изменений может быть очень быстрой (в том числе на общем фоне пасмурности).
Оборудование и условия теста совершенно не менялись.
Сначала, приведём результаты для равномерной плавно меняющейся облачности:
| Марка солнечного контроллера | Ток выдаваемый контроллером | Относительный процент эффективности | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ECO Энергия MPPT Pro | 1,7А | 2,0А | 2,1А | 2,2А | 3,2А | 3,7А | 106% |
| Prosolar SunStar MPPT SS-50C | 1,6А | 1,8А | 1,9А | 2,0А | 3,3А | 3,5А | 100% |
| Марка солнечного контроллера | Ток выдаваемый контроллером | Относительный процент эффективности | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ECO Энергия MPPT Pro | 4,9А | 7,0А | 5,7А | 100% | |||
| Morningstar TriStar MPPT 60А | 4,9А | 7,0А | 5,7А | 100% | |||
| Марка солнечного контроллера | Ток выдаваемый контроллером | Относительный процент эффективности | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ECO Энергия MPPT Pro | 1,2А | 3,2А | 1,2А | 100% | |||
| Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 | 1,2А | 3,2А | 1,2А | 100% | |||
Как можно заметить, при пасмурности, ток заряда от тех же самых панелей в 2 – 9 раз меньше и «плавает» в соответствии с, не особо заметной нашему глазу, меняющейся проницаемостью света.
Тест с быстро бегущими облаками на фоне пасмурности, между быстрыми контроллерами
| Марка солнечного контроллера | Ток выдаваемый контроллером | Относительный процент эффективности | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ECO Энергия MPPT Pro | 3,5А | 3,5А | 2,9А | 2,8А | 1,2А | 1,2А | 100% |
| Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 | 3,7А | 3,7А | 3,1А | 3,0А | 1,4А | 1,4А | 109% |
Контролер от компании Victron оказался быстрее контроллера ECO Энергия MPPT Pro на 9%. Видимо не зря их инженеры пишут про усовершенствованный поиск точки максимальной мощности, если происходит частичное затемнение солнечных панелей (как они выражаются, используется «инновационный алгоритм»). В таких условиях отдача энергии от панелей конечно небольшая, тем не менее, разработчикам компании МикроАРТ есть ещё над чем поработать.
* Дополнение в статью от 01.07.2014 г
Сначала краткий обзор возможностей солнечного контроллера MPPT Epsolar eTracer ET x145N 12V/24V/36V/48V
Внешне контроллер выглядит вполне симпатично – корпус голубой металлик с серебряными радиаторами и никаких вентиляторов.
Для испытаний использовались четыре АКБ типа AGM (12 В 100 Ач), соединённые последовательно на напряжение 48 В и девять чёрных монокристаллических панелей моно кристалл (24 В 200 Вт), три соединённых параллельно цепочек, в каждой из которых, по три соединённых последовательно панелей, на напряжение 72 В (эффективное 112 В, пиковое на ХХ – 135 В). Общая мощность солнечных панелей составила 1800 Вт, угол их наклона на северо-запад около 20 градусов (к сожалению, пришлось использовать имеющуюся крышу).
Таким образом, обеспечивалось полуторное превышение напряжения СП над АКБ, исходя из обозначенных номиналов оборудования.
Так же, для чистоты эксперимента, использовался тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).
Нагрузка в виде ламп накаливания и масляных обогревателей на 220 В, подключалась к выходу инвертора МАП, который нагружал используемые АКБ. Токи контролировались не только по табло солнечных контроллеров, но и высокоточными токовыми клещами.
Тест на ярком солнце
Свет от солнца был практически равномерным, однако неправильный угол установки панелей, и их засорённость из-за почти плоской установки, давала о себе знать существенным падением мощности СП.
Москва, яркое солнце, около 11 утра
Как видно из таблицы, оба контроллера показывают одинаковую результативность.
Тест при пасмурной погоде
Позже у нас появилась возможность сравнить работу контроллеров при глухой пасмурности и накрапывающем дождике.
Москва, глухая пасмурность, дождь, около 17 дня
Выработка от ECO Энергия MPPT.Pro в пасмурность оказалась заметно выше. И хотя в абсолютных цифрах прибавка небольшая, в процентном выражении она хорошо заметна.
В целом, солнечный контролер Epsolar eTracer ET x145N нашим специалистам не понравился.
Во-первых, он может довольно надолго зависать в поиске точки МРРТ (от 20 секунд до минуты), во-вторых, детальное изучение осциллограмм его работы вызывает вопросы.
А). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме дозаряда без нагрузки:
Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме дозаряда без нагрузки:
Как можно заметить, в первом случае, дозаряд происходит с колебаниями напряжения (от 55,4 В, до 60,6 В в пике, при разрешённом для АКБ типа АГМ не более 58 В). Превышение напряжения, пусть и кратковременное не очень хорошо для герметизированных АКБ.
А на второй осциллограмме (от ECO Энергия MPPT.PRO) напряжение практически стоит на 58 В.
Осциллограмм было сделано много, но мы приведём ещё только парочку.
Б). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):
Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):
В первом случае, при включении нагрузки, мы наблюдаем длительный провал напряжения на 3,4 В. Напряжение на АКБ восстанавливается только после снятия нагрузки. Это как раз подтверждает невозможность от этого солнечного контроллера (как и у всех других солнечных контроллеров, кроме ECO Энергия MPPT.PRO) мгновенно добавить столько энергии, сколько просит инвертор, без задействования АКБ, т.е. без снижения ресурса из-за циклирования. И чем более мощную нагрузку мы будем подавать на инвертор, тем глубже будет циклирование АКБ.
Выводы:
1. Новейшие быстродействующие солнечные МРРТ-контроллеры немного более эффективны по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами.
2. Преимущество в производительности между MPPT контроллерами не столь велико. Его можно перекрыть, чуть-чуть увеличив установленную мощность солнечных панелей. А вот «перекрыть» недостающий функционал не всегда возможно. Поэтому, сравнение имеет смысл только с учётом цены и других возможностей контроллера.
Напоследок, несколько советов
В заключение, приведём сравнительную таблицу со всем техническими характеристиками испытанных солнечных контроллеров:
Цены указаны по прайсу от 01.11.2014