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Controlador

2021-09-29 17:25:19

El controlador es una parte importante del sistema de la lámpara solar, y su rendimiento afecta directamente la vida útil del sistema, especialmente la vida útil de la batería. El sistema realiza las funciones principales de la gestión del estado de trabajo del sistema, la gestión de la capacidad residual de la batería, el control de carga de la batería MPR (seguimiento de energía fotovoltaica máxima), el control de conmutación de la fuente de alimentación principal y la fuente de alimentación en espera, y la compensación de temperatura de la batería a través del controlador. El controlador utiliza MCU industrial (microcontrolador) como controlador principal. A través de la medición de la temperatura ambiente, la detección y el juicio de la tensión, corriente y otros parámetros de la batería y el módulo de la célula solar, controla la apertura y el cierre de los dispositivos MOSFET (transistor de efecto semiconductor de óxido metálico), logra diversas funciones de control y protección, Y desempeña el papel de protección de sobrecarga y protección de descarga excesiva para la batería. En lugares con una gran diferencia de temperatura, el controlador calificado también tendrá la función de compensación de temperatura. Otras funciones adicionales, como el interruptor de control óptico y el interruptor de control de tiempo, serán funciones auxiliares del controlador. El controlador es el componente clave para actuar como el gerente en todo el sistema de farolas. Su función más importante es administrar la batería de manera integral. Un buen controlador debe establecer varios puntos de parámetros clave de acuerdo con las características de la batería, como el punto de sobrecarga, el punto de descarga, el punto de conexión de recuperación,Etc. Al seleccionar el controlador de la lámpara de calle, es particularmente necesario prestar atención a los parámetros del punto de conexión de recuperación del controlador. Debido a las características de autorecuperación de voltaje de la batería, cuando la batería está en el estado de descarga, el controlador corta la carga y luego el voltaje de la batería se recupera. Si los puntos de parámetro del controlador no se establecen correctamente en este momento, la lámpara puede parpadear y acortar la vida útil de la batería y la fuente de luz.

 

Sistema de control

El sistema de control incluye: circuito de control principal del microordenador, circuito de accionamiento de carga y circuito de accionamiento de iluminación. El circuito de control principal del microordenador es el núcleo de control de todo el sistema, que controla el funcionamiento normal de todo el sistema solar de la lámpara de calle. El circuito de control principal del microordenador tiene la función de medición. A través de la detección y el juicio del voltaje del panel solar, el voltaje de la batería y otros parámetros, controla la apertura o el cierre del circuito correspondiente para realizar diversas funciones de control y protección. La línea de transmisión de carga está compuesta por el módulo de accionamiento MOSFET y MOSFET. El módulo de accionamiento MOSFET adopta aislamiento optoacoplador de alta velocidad, salida del emisor, protección contra cortocircuitos y funciones de apagado lento. El MOSFET seleccionado es un IC especial para la fuente de alimentación de conmutación de microordenador de un solo chip aislado y que ahorra energía. El rango de entrada de voltaje completo del LED de conducción es de 150 ~ 200V y la corriente de salida es de 8 ~ 9A. Amplio rango de voltaje de entrada, buena tasa de regulación de voltaje y tasa de regulación de carga, fuerte capacidad anti-interferencia y bajo consumo de energía. El sistema completa la carga del paquete de baterías solares a la batería a través de la línea de conducción de carga, y las medidas de protección correspondientes también se proporcionan en el circuito. El circuito de conducción de iluminación está compuesto por el módulo de conducción IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) y MOSFET para ajustar y controlar el brillo de las lámparas.

 

El sistema de iluminación se puede controlar de manera flexible mediante programación, y el control de conmutación se puede realizar mediante PWM (modulación de ancho de pulso) en cualquier período de tiempo. Por ejemplo, la lámpara de la calle controla el brillo de la primera y segunda medianoche, y la proporción de control depende de la situación; Encienda las luces de la calle unilaterales o encienda las luces en la primera mitad de la noche y apague las luces en la segunda mitad de la noche. El sistema de control puede hacer el diseño óptimo de acuerdo con la ubicación geográfica local, las condiciones meteorológicas y las condiciones de carga. Sin embargo, debido a factores estacionales, la radiación solar en invierno es menor que en verano, y la energía generada por la matriz de células solares en invierno es menor que en verano, pero la energía requerida para la iluminación en invierno es mayor que en verano, Por lo que la generación de energía y la demanda de energía del sistema de iluminación están en contraste, todavía es difícil equilibrar el excedente de generación de energía mensual y la pérdida de consumo de energía. Para mejorar la tasa de utilización de la generación de energía del sistema de iluminación y superar las deficiencias causadas por la falta de energía en el sistema, en el desarrollo del sistema de iluminación solar, las personas analizan constantemente los modos de control comunes del sistema de iluminación y diseñan varios modos de trabajo prácticos y factibles. Al mismo tiempo, la tecnología de fuente de luz también se actualiza constantemente, el modo de carga de la batería también está bajo constante investigación y exploración, y la tasa de utilización efectiva es cada vez más alta.

 

De acuerdo con las características del sistema solar fotovoltaico, la influencia de la capacidad residual de la batería debe considerarse en funcionamiento. Cuando el sistema se enciende normalmente, la capacidad actual de la batería se obtiene utilizando el método de detección de capacidad residual de la batería, y el tiempo de suministro de energía que la batería debe mantener se obtiene después de la consulta, y luego la potencia existente de la batería se usa uniformemente. Al mismo tiempo, el modo de iluminación de la farola del sistema se controla de manera flexible de acuerdo con la potencia disponible de la batería esa noche, y la potencia existente de la batería se utiliza razonablemente.

 

Control de carga y descarga de la batería

El control de carga y descarga de la batería es una función importante de todo el sistema. No solo afecta la eficiencia de operación de todo el sistema de farolas solares, sino que también evita la sobrecarga y la descarga de la batería. La sobrecarga o descarga excesiva de la batería tiene un impacto grave en su rendimiento y vida útil. La función de control de descarga de carga se puede dividir en el tipo de control de interruptor (incluido el control de interruptor de canal único y multicanal) y el tipo de control de modulación de ancho de pulso (PWMD) (incluido el control de seguimiento de potencia máxima) según el modo de control. El dispositivo de conmutación en el tipo de control de interruptor puede ser relé o transistor MOS (óxido metálico semiconductor). Modulación de ancho de pulso (PWM) Para el tipo de control, solo se pueden seleccionar transistores MOS como sus dispositivos de conmutación. En días soleados, se selecciona el modo de ciclo de trabajo correspondiente para cargar la batería de acuerdo con la capacidad restante de la batería, a fin de esforzarse por una carga eficiente; por la noche, el brillo de la lámpara se ajusta ajustando el modo de ciclo de trabajo de acuerdo con la capacidad restante de la batería y las condiciones climáticas futuras, Para garantizar un uso equilibrado y racional de la batería. Además, el sistema también tiene la función de proteger la batería de sobrecarga, es decir, cuando el voltaje de carga es más alto que el voltaje de protección, el voltaje de carga de la batería se reducirá automáticamente; después de eso, cuando el voltaje cae al voltaje de mantenimiento, la batería entrará en el estado de carga flotante. Cuando es inferior a la tensión de mantenimiento,La carga flotante se cerrará y entrará en el estado de carga igualadora. Cuando el voltaje de la batería es inferior al voltaje de protección, el controlador cerrará automáticamente el interruptor de carga para proteger la batería sin daños. La carga por PWM no solo puede maximizar la eficiencia de los paneles solares, sino también mejorar la eficiencia de carga del sistema.

 

Cualquier sistema fotovoltaico independiente debe tener un método para evitar que la corriente inversa fluya de la batería a la matriz. Si el controlador no tiene esta función, se utilizan diodos de bloqueo. Los diodos de bloqueo pueden estar en cada rama paralela y en la carretera principal entre la matriz y el controlador. Sin embargo, cuando se conectan varias ramas para formar un sistema grande, se deben usar diodos de bloqueo en cada rama. El diodo se usa para evitar que la corriente fluya desde la rama de corriente fuerte a la rama de corriente débil debido a una falla de la rama o blindaje. Además, si varias baterías están sombreadas, no generarán corriente y se convertirán en polarización inversa, lo que significa que la batería blindada consume energía y genera calor. Con el tiempo, formará una falla, por lo que el diodo de derivación se agrega para protección.

En la mayoría de los sistemas fotovoltaicos, el controlador se utiliza para proteger la batería de sobrecarga o descarga excesiva. La sobrecarga puede vaporizar el electrolito en la batería y causar fallas, y la descarga excesiva de la batería causará una falla prematura de la batería. La sobrecarga y la descarga excesiva pueden dañar la carga, por lo que el controlador es un componente importante en el sistema fotovoltaico. La función del controlador depende del estado de carga (SOC) de la batería Para controlar el sistema. Cuando la batería está a punto de estar llena, el controlador desconectará parte o toda la matriz; cuando la descarga de la batería sea inferior al nivel preestablecido, toda o parte de la carga se desconectará (en este momento, el controlador incluye la función de interrupción del circuito de bajo voltaje).

 

El controlador tiene dos puntos de ajuste de acción para proteger la batería. Cada punto de control tiene un punto de ajuste de compensación de acción. Por ejemplo, para una batería de 12V, el voltaje de circuito abierto de la matriz del controlador generalmente se establece en 14V. De esta manera, cuando el voltaje de la batería alcanza este valor, el controlador desconectará la matriz. Generalmente, el voltaje de la batería bajará rápidamente a 13V; el voltaje de reconexión de la matriz del controlador generalmente se establece en 1 2,8 V. De esta manera, cuando el voltaje de la batería cae a 128, el controlador actúa para conectar la matriz a la batería y continuar cargando la batería. De manera similar, cuando el voltaje alcanza 11,5 V, la carga se desconecta y no se puede conectar hasta que el voltaje alcance 12,4 V. Estos voltajes de encendido y apagado de algunos controladores son ajustables dentro de un cierto rango. Este rendimiento es muy útil y puede monitorear el uso de la batería. El voltaje del controlador debe ser consistente con el voltaje nominal del sistema y debe ser capaz de controlar la corriente máxima generada por la matriz fotovoltaica.

 

Otros parámetros característicos del controlador incluyen: eficiencia, compensación de temperatura, protección de corriente inversa, tabla de visualización o luz de estado, punto de ajuste ajustable (circuito abierto de alto voltaje, alto voltaje encendido, circuito abierto de bajo voltaje, bajo voltaje encendido), alarma de bajo voltaje, seguimiento de potencia máxima, etc.

 

Tipo de controlador

Hay dos tipos básicos de controladores en sistemas fotovoltaicos. Uno es el controlador de derivación, que se utiliza para cambiar o desviar la corriente de carga de la batería. Estos controladores disponen de un gran radiador para disipar el calor generado por el exceso de corriente. La mayoría de los controladores de derivación están diseñados para sistemas con corrientes por debajo de 30A. El otro es el controlador de la serie, que desconecta la corriente de carga desconectando la matriz fotovoltaica. El controlador de derivación y el controlador de serie también se pueden dividir en muchas categorías, pero en general, estos dos tipos de controladores se pueden diseñar en modo de trabajo de una sola etapa o de varias etapas. El controlador de una sola etapa desconecta la matriz cuando el voltaje alcanza el nivel más alto; El controlador de múltiples etapas permite una carga de corriente diferente cuando la batería está cerca de la carga completa, que es un método de carga eficaz. Cuando la batería está cerca del estado de carga completa, su resistencia interna aumenta y se carga con una pequeña corriente, lo que puede reducir la pérdida de energía.

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