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Controlador

2021-09-29 17:25:19

O controlador é uma parte importante do sistema da lâmpada solar, e seu desempenho afeta diretamente a vida útil do sistema, especialmente a vida útil da bateria. O sistema realiza as principais funções de gerenciamento de estado de funcionamento do sistema, gerenciamento de capacidade residual da bateria, controle de carregamento MPR (rastreamento máximo de energia fotovoltaica) da bateria, controle de comutação da fonte de alimentação principal e fonte de alimentação em espera e compensação de temperatura da bateria através do controlador. O controlador usa MCU industrial (microcontrolador) como o controlador principal. Através da medição da temperatura ambiente, a detecção e julgamento de tensão, corrente e outros parâmetros da bateria e módulo de célula solar, controla a abertura e fechamento de dispositivos MOSFET (transistor de efeito semicondutor de óxido metálico), atinge várias funções de controle e proteção, E desempenha o papel de proteção contra sobrecarga e proteção contra descarga excessiva para a bateria. Em locais com grande diferença de temperatura, o controlador qualificado também deve ter a função de compensação de temperatura. Outras funções adicionais, como interruptor de controle óptico e interruptor de controle de tempo, devem ser funções auxiliares do controlador. O controlador é o componente chave para atuar como o gerente em todo o sistema de lâmpadas de rua. Sua maior função é gerenciar de forma abrangente a bateria. Um bom controlador deve definir vários pontos de parâmetro chave de acordo com as características da bateria, como ponto de sobrecarga, ponto de descarga, ponto de conexão de recuperação,Etc. Ao selecionar o controlador da lâmpada de rua, é particularmente necessário prestar atenção aos parâmetros do ponto de conexão de recuperação do controlador. Devido às características de auto-recuperação de tensão da bateria, quando a bateria está no estado de descarga excessiva, o controlador corta a carga e, em seguida, a tensão da bateria se recupera. Se os pontos de parâmetro do controlador não estiverem definidos corretamente neste momento, a lâmpada pode piscar e encurtar a vida útil da bateria e da fonte de luz.

 

Sistema de controle

O sistema de controle inclui: circuito de controle principal do microcomputador, circuito de acionamento de carregamento e circuito de acionamento de iluminação. O circuito de controle principal do microcomputador é o núcleo de controle de todo o sistema, que controla a operação normal de todo o sistema de lâmpadas de rua solares. O circuito de controle principal do microcomputador tem a função de medição. Através da detecção e julgamento da tensão do painel solar, tensão da bateria e outros parâmetros, ele controla a abertura ou fechamento do circuito correspondente para realizar várias funções de controle e proteção. A linha de acionamento de carregamento é composta pelo módulo de acionamento MOSFET e MOSFET. O módulo de acionamento MOSFET adota isolamento de optoacoplador de alta velocidade, saída do emissor, proteção de curto-circuito e funções de desligamento lento. O MOSFET selecionado é um IC especial para fonte de alimentação de comutação de microcomputador de chip único isolado e de economia de energia. A faixa de entrada de tensão total do LED de condução é de 150 ~ 200V e a corrente de saída é de 8 ~ 9A. Ampla faixa de tensão de entrada, boa taxa de regulação de tensão e taxa de regulação de carga, forte capacidade anti-interferência e baixo consumo de energia. O sistema completa o carregamento da bateria solar para a bateria através da linha de condução de carregamento, e as medidas de proteção correspondentes também são fornecidas no circuito. O circuito de acionamento de iluminação é composto pelo módulo de acionamento IGBT (transistor bipolar de porta isolada) e MOSFET para ajustar e controlar o brilho das lâmpadas.

 

O sistema de iluminação pode ser controlado de forma flexível por programação, e o controle de comutação pode ser realizado por PWM (modulação por largura de pulso) em qualquer período de tempo. Por exemplo, a lâmpada de rua controla o brilho da primeira e segunda meia-noite, e a proporção de controle depende da situação; Ligue as luzes de rua unilaterais ou acenda as luzes na primeira metade da noite e apague as luzes na segunda metade da noite. O sistema de controle pode fazer o projeto ideal de acordo com a localização geográfica local, condições meteorológicas e condições de carga. No entanto, devido a fatores sazonais, a radiação solar no inverno é menor do que no verão, e a energia gerada pela matriz de células solares no inverno é menor do que no verão, mas a energia necessária para a iluminação no inverno é mais do que no verão, De modo que a geração de energia e a demanda de energia do sistema de iluminação estão em contraste, ainda é difícil equilibrar o excedente mensal de geração de energia e a perda de consumo de energia. A fim de melhorar a taxa de utilização da geração de energia do sistema de iluminação e superar as deficiências causadas pela falta de energia no sistema, no desenvolvimento do sistema de iluminação solar, as pessoas analisam constantemente os modos de controle comuns do sistema de iluminação e design vários modos de trabalho práticos e viáveis. Ao mesmo tempo, a tecnologia da fonte de luz também está constantemente atualizando, o modo de carregamento da bateria também está sob constante pesquisa e exploração, e a taxa de utilização efetiva está ficando cada vez maior.

 

De acordo com as características do sistema solar fotovoltaico, a influência da capacidade residual da bateria deve ser considerada em operação. Quando o sistema é normalmente ligado, a capacidade atual da bateria é obtida usando o método de detecção de capacidade residual da bateria, e o tempo de alimentação a ser mantido pela bateria é obtido após a consulta e, em seguida, a energia existente da bateria é usada uniformemente. Ao mesmo tempo, o modo de iluminação da lâmpada de rua do sistema é controlado de forma flexível de acordo com a energia disponível da bateria naquela noite, e a energia existente da bateria é usada razoavelmente.

 

Controle de carga e descarga da bateria

O controle de carga e descarga da bateria é uma função importante de todo o sistema. Não só afeta a eficiência de operação de todo o sistema de lâmpadas de rua solar, mas também evita o excesso de carga e o excesso de descarga da bateria. Sobrecarga ou descarga excessiva da bateria tem um sério impacto em seu desempenho e vida útil. A função de controle de descarga de carga pode ser dividida em controle de switch (incluindo controle de canal único e multi-canal) tipo e controle de modulação de largura de pulso (PWMD) (incluindo controle de rastreamento de potência máxima) de acordo com o modo de controle. O dispositivo de comutação no tipo de controle do interruptor pode ser relé ou transistor MOS (óxido de metal semicondutor). Modulação por largura de pulso (PWM) Para o tipo de controle, apenas os transistores MOS podem ser selecionados como seus dispositivos de comutação. Em dias ensolarados, o modo de ciclo de trabalho correspondente é selecionado para carregar a bateria de acordo com a capacidade restante da bateria, de modo a se esforçar para um carregamento eficiente; à noite, o brilho da lâmpada é ajustado ajustando o modo de ciclo de trabalho de acordo com a capacidade restante da bateria e as condições climáticas futuras, De modo a garantir o uso equilibrado e racional da bateria. Além disso, o sistema também tem a função de proteger a bateria de sobrecarga, ou seja, quando a tensão de carregamento é maior do que a tensão de proteção, a tensão de carregamento da bateria será reduzida automaticamente; depois disso, quando a tensão cai para a tensão de manutenção, a bateria entrará no estado de carga flutuante. Quando é mais baixo do que a tensão de manutenção,A carga flutuante será fechada e entrará no estado de cobrança de equalização. Quando a tensão da bateria é menor do que a tensão de proteção, o controlador fechará automaticamente o interruptor de carga para proteger a bateria Sem danos. O carregamento por PWM pode não apenas maximizar a eficiência dos painéis solares, mas também melhorar a eficiência de carregamento do sistema.

 

Qualquer sistema fotovoltaico independente deve ter um método para evitar que a corrente reversa flua da bateria para a matriz. Se o controlador não tiver essa função, diodos de bloqueio são usados. Os diodos de bloqueio podem estar em cada ramificação paralela e na estrada principal entre a matriz e o controlador. No entanto, quando vários ramos são conectados para formar um grande sistema, diodos de bloqueio devem ser usados em cada ramo. O diodo é usado para evitar que a corrente flua do ramo de corrente forte para o ramo de corrente fraca devido à falha do ramo ou proteção. Além disso, se várias baterias estiverem sombreadas, elas não gerarão corrente e se tornarão polarização reversa, o que significa que a bateria blindada consome energia e gera calor. Com o tempo, ele formará uma falha, de modo que o diodo de desvio é adicionado para proteção.

Na maioria dos sistemas fotovoltaicos, o controlador é usado para proteger a bateria de sobrecarga ou descarga excessiva. A sobrecarga pode vaporizar o eletrólito na bateria e causar falha, e a descarga excessiva da bateria causará falha prematura da bateria. A sobrecarga e a descarga excessiva podem danificar a carga, portanto, o controlador é um componente importante no sistema fotovoltaico. A função do controlador depende do estado de carga (SOC) da bateria Para controlar o sistema. Quando a bateria estiver prestes a ficar cheia, o controlador desconectará parte ou toda a matriz; quando a descarga da bateria for inferior ao nível predefinido, toda ou parte da carga será desconectada (neste momento, o controlador inclui a função de interrupção do circuito de baixa tensão).

 

O controlador tem dois pontos de ajuste de ação para proteger a bateria. Cada ponto de controle tem um ponto de ajuste de compensação de ação. Por exemplo, para uma bateria de 12V, a tensão de circuito aberto da matriz do controlador é geralmente definida em 14V. Desta forma, quando a tensão da bateria atingir esse valor, o controlador desconectará a matriz. Geralmente, a tensão da bateria cairá rapidamente para 13V; a tensão de reconexão da matriz do controlador geralmente é definida em 1 2,8 V. Desta forma, quando a tensão da bateria cai para 128, o controlador atua para conectar a matriz à bateria e continuar a carregar a bateria. Da mesma forma, quando a tensão atinge 11,5 V, a carga é desconectada e não pode ser conectada até que a tensão atinja 12,4 V. Essas tensões on-off de alguns controladores são ajustáveis dentro de um determinado intervalo. Este desempenho é muito útil e pode monitorar o uso da bateria. A tensão do controlador deve ser consistente com a tensão nominal do sistema e deve ser capaz de controlar a corrente máxima gerada pela matriz fotovoltaica.

 

Outros parâmetros característicos do controlador incluem: eficiência, compensação de temperatura, proteção de corrente reversa, mesa de exibição ou luz de status, ponto de ajuste ajustável (circuito aberto de alta tensão, alta tensão ligado, circuito aberto de baixa tensão, baixa tensão ligado), alarme de baixa tensão, rastreamento de potência máxima, etc.

 

Tipo de controlador

Existem dois tipos básicos de controladores em sistemas fotovoltaicos. Um é o controlador de derivação, que é usado para trocar ou shunt a corrente de carregamento da bateria. Esses controladores têm um grande radiador para dissipar o calor gerado pelo excesso de corrente. A maioria dos controladores de derivação é projetada para sistemas com correntes abaixo de 30A. O outro é o controlador em série, que desconecta a corrente de carga desconectando o conjunto fotovoltaico. O controlador de derivação e o controlador de série também podem ser divididos em muitas categorias, mas, em geral, esses dois tipos de controladores podem ser projetados no modo de trabalho de estágio único ou em vários estágios. O controlador de estágio único desconecta a matriz quando a tensão atinge o nível mais alto; O controlador de vários estágios permite o carregamento de corrente diferente quando a bateria está perto do carregamento total, o que é um método de carregamento eficaz. Quando a bateria está perto do estado de carga total, sua resistência interna aumenta e é carregada com uma pequena corrente, o que pode reduzir a perda de energia.

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