1. Навіщо потрібен інвертор для сонячної батареї?
2. Стабілізатор напруги - для чого і як підключати цей пристрій?
3. Чому необхідний контролер заряду для сонячної батареї?

Здавалося б, що може бути складного в сонячній системі енергозбереження, адже до її складу входить всього 4 основні елементи: сонячні батареї, акумулятори, інвертор і контролер заряду. Але не все так просто, як здається на перший погляд. Всі ці компоненти повинні підбиратися не кожен окремо, а тільки в сукупності, повинні строго враховуватися всі їх показники, в іншому випадку, на виході Ви отримаєте неповноцінну систему, не здатну задовольнити Ваші потреби.

Інформація про акумулятор, їх видах і технології виробництва ви можете прочитати тут . Сонячним батареям присвячена ця стаття . А ось про інверторах, контролерах заряду і інших корисних пристроях ми поговоримо в цій статті. На малюнку 1 наведена загальна схема сонячної системи. По ній можна визначити в якій послідовності необхідно з'єднати пристрої для стабільної і правильної роботи.

Навіщо потрібен інвертор для сонячної батареї?

Сонячні батареї, також як і акумулятори генерують лише постійний струм напруги в 12, 24 або 48 В. Для роботи від мережі 220 В такий струм, звичайно, не підходить. У цій ситуації на допомогу і приходить інвертор, який перетворює постійний струм в змінний (схема приведена на малюнку 2).

Інвертори бувають 2 видів:

1. автономний - для роботи в автономній системі.
2. мережевий - для мережевого використання.

Перший випадок передбачає наявність в системі акумуляторів, до яких і підключається інвертор. У другому випадку, перетворювач під'єднується безпосередньо до батареї (схема приведена на малюнку 3).

За формою вихідного сигналу перетворювачі напруги діляться на:

• з «чистою синусоїдою»;
• з «модифікованим синусом» або квазі-синусом.

На малюнках 4 і 5 наведені графіки для чистої синусоїди і модифікованої.

Інвертор з модифікованим синусом на виході може видавати струм, який має форму трапеції, прямокутника або трикутника. Подібні пристрої мають найбільшу поширеність завдяки своїй доступності, але використовувати їх для роботи чутливою до перепадів напруги техніки не бажано. Інвертор, що генерує «чистий синус», часто видають струм, форма якого набагато краще в порівнянні з формою струму в соціальній мережі. Їх мінуси - це висока вартість і більші габарити.

Вибираючи перетворювачі необхідно враховувати такі їх параметри:

1. Вхідна напруга. Високі значення вхідних струмів є причиною великих втрат на сполучних проводах і підвищення умов роботи транзисторів. Щоб уникнути подібних ситуацій, рекомендують вибирати більш високий вхідний напруга.
   Напруга Потужність 12 В До 600 Вт 24 В 600 - 1500 Вт 24 В Більше 1500 Вт
2. Показники номінальної і пікової вихідної потужності. Потужність обраного інвертора повинна дорівнювати сумі потужностей для всіх навантажень, але це в ідеалі. На практиці ж найчастіше вибирають максимальну потужність. Варто пам'ятати, що пускова потужність не повинна бути вище пікового.
3. ККД. Чим вище показник ККД, тим менша кількість енергії буде витрачатися даремно. Оптимальне значення 90-95%.
4. Енергоспоживання в режимі очікування або без навантаження. Оптимальне значення цього параметра складає близько 1% від значення номінальної потужності.
5. Вага. Побічно оцінити якість інвертора можна по його вазі. В середньому на кожні 100 Вт вихідний номінальної потужності доводиться 1 кг маси, тобто інвертор потужність 1500 Вт повинен важити близько 15 кг. Це дозволяє судити про наявність чи відсутність вихідного трансформатора, який повинен обов'язково використовуватися в будь-якому якісному инверторе.
6. Передбачені захисту. Повинні бути передбачені захисту від:
   • високої та низької напруги акумулятора;
   • перевантаження по виходу;
   • перегріву;
   • КЗ по виходу.
7. Температурний режим роботи. Чим ширше робочий температурний діапазон, тим вище якість інвертора.

Якщо автономний інвертор може вибиратися з деяким послабленням щодо його параметрів, то мережевий повинен відповідати більш суворим вимогам. До того ж варто пам'ятати, що мережевий інвертор виробляє електроенергію тільки в денний час, так як він не передбачає підключення акумуляторної батареї. У мережеві інвертори вбудовані регулятор відбору максимальної потужності і блок контролю потужності СБ, який призначений для автоматичного включення інвертора за умови, що потужності СБ досить для генерування змінного сигналу.

На наступному відео продемонстровано роботу СБ з мережевим інвертором:

Стабілізатор напруги - для чого і як підключати цей пристрій?

Стабілізатор напруги являє собою перетворювач електроенергії, який на виході генерує напруга заданого діапазону при значних коливаннях опору навантаження і вхідної напруги. Існують різні типи стабілізаторів. Найпростіший - це шунтовий. Його головні переваги:

• низька розсіює потужність;
• доступна ціна;
• висока надійність.

Але при цьому шунтовий стабілізатор має і ряд досить значних недоліків: постійна зміна напруги на батареї, перемикання акумулятора, то в режим повного заряду, то в стан відсутності зарядного струму. Все це провокує імпульсні перешкоди на виході.

Наступний тип - це лінійний стабілізатор. Він відрізняється плавним регулюванням напруги і невеликими викидами напруги на навантаженні. Мінусами можна вважати високу вартість і великі розміри. Даний тип пристрою передбачає паралельне і послідовне з'єднання щодо навантаження.

Схема стабілізатора сонячної батареї приведена на малюнку 6.

Для роботи СБ може застосовуватися також імпульсний стабілізатор. Його відмінна риса полягає в тому, що він може перетворювати напруга на вході довільним чином:

• Знижувати - напруга на виході буде завжди нижче, ніж на вході.
• Підвищувати - напруга на виході буде завжди вище, ніж на вході.
• Знижувати / підвищувати - напруга на виході може бути як вище, так і нижче.
• Інвертувати - напруга на виході має зворотну полярність в порівнянні з напругою на вході.

Головне достоїнство імпульсного стабілізатора - вищий показник ККД, а недолік - імпульсні перешкоди в напругу на виході.

Чому необхідний контролер заряду для сонячної батареї?

На перший погляд, може здатися, що досить з'єднати сонячну батарею з акумулятором і можна накопичувати енергію, але на ділі все йде трохи інакше. Між сонячної і акумуляторної батареями обов'язково повинен розташовуватися контролер заряду / розряду. Найпростіший тип контролера може відключати або включати сонячні батареї в залежності від значення зарядної напруги. Більш сучасні варіанти працюють ще й як стабілізатор. Вони знижують напругу на сонячній батареї до граничного значення і підтримують його, це необхідно для повної зарядки акумулятора.

При виборі контролера заряду необхідно дотримуватися 2 основних правил:

1. Максимальна допустима напруга на вході, вказане в технічних параметрах пристрою, має бути на 20% більше суми напруг холостого ходу для використовуваних сонячних модулів.
2. Сумарна потужність СБ не повинна перевищувати твір вихідного струму на контролері і напруження всієї системи при виряджених акумуляторах, також з огляду на запас в 20%.

Найчастіше зустрічаються контролери, розраховані на 10-20 А. Пристрої з більш високим значенням струму коштують набагато дорожче, та й знайти їх складніше. Виходом з цієї ситуації може стати паралельне з'єднання декількох менш потужних контролерів, кожен з яких необхідно підключити до своєї сонячної панелі. Але такий спосіб не підійде для інтелектуальних контролерів або контролерів з MPPT (відстеження точки максимальної потужності), це потрібно обов'язково враховувати.

І наостанок, корисну пораду, вибираючи стабілізатор напруги, інвертор або інший елемент сонячної системи, не забувайте про їхню якість. Краще переплатити і придбати більш дороге устаткування, ніж потім в процесі його експлуатації витрачати кошти на його ремонт або заміну. І, звичайно, не забувайте про ретельний аналіз і підбір всіх технічних показників.

Статтю підготувала Абдулліна Регіна

Відео нижче продемонструє Вам ремонт садового ліхтаря на сонячних батареях: