Контроллеры заряда

Каждая система автономного электропитания, имеющая в своём составе аккумуляторные батареи, заряд которых производится с помощью различных источников электрической энергии (солнечных панелей, ветрогенераторов, дизельных генераторов и т.д.), требует наличия специализированного устройства для контроля процесса зарядки и разрядки. Данный тип устройства в электротехнике называется контроллером заряда аккумуляторов.

Во время эксплуатации электрических систем в которых используются распространённые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, одним из самых важных условий является применение контроллера заряда. Для данного типа аккумуляторов очень нежелательно достижение глубокого разряда или наоборот - чрезмерной перезарядки. Во время достижения указанных пиковых точек уровня заряда, в таких аккумуляторных батареях зачастую происходит сокращение термина эксплуатации, а в некоторых случаях это может привести к выходу их из строя.

С целью предотвращения нежелательных последствий сильного разряда или перезаряда, в системах автономного электрического обеспечения применяются устройства, способные отключить подачу напряжения от источников питания (к примеру, солнечных батарей) при полном уровне заряда аккумулятора, а также прекратить энергоснабжения подключаемых к АКБ электроприборов по достижению порогового уровня разряда.

Контроллер заряда может быть интегрирован в инвертор или блок питания. Как правило, в блок бесперебойного питания встроено зарядное устройство. Напряжение автоматического отключения нагрузки от свинцово-кислотных аккумуляторов номиналом 12 В зачастую имеет значение 10.5-11.5В. Напряжение, при котором от АКБ отключается источник заряда, обычно находится в диапазоне от 14В до 14.3В. Основное количество производимых контроллеров заряда имеют предустановленные настройки по уровню напряжения, но также в продаже есть контроллеры с возможностью ручного регулирования.

Контроллеры заряда солнечных батарей делятся на два основных типа: последовательные и шунтовые. Последовательные контроллеры отключают источник энергии от АКБ и нагрузки, а напряжение на источнике питания поднимается до уровня холостого хода. В шунтовых контроллерах происходит замыкание выводов солнечной батареи, что заставляет электрическую энергию проходить через шунт, не достигая аккумуляторной батареи. Шунтовый тип контроллеров предназначен исключительно для солнечных батарей, и не используется в других электрогенераторах.

Последовательные контроллеры делятся на несколько категорий по принципу действия на последних этапах процесса зарядки, когда достигается предельный уровень напряжения. Самые простые контроллеры выполняют элементарное отключение солнечной панели от аккумулятора при достижении на нём напряжения номиналом 14.4В, а после снижения постоянного напряжения до 12.5-13В активируют электрическую цепь и процесс зарядки возобновляется. Данный тип регуляции имеет нежелательные последствия в виде быстрой сульфатации пластин аккумулятора и снижения срока эксплуатации за счёт частого разряда. Более современные контроллеры на конечном этапе применяют метод широтно-импульсной модуляции, во время которого снижение входящего напряжения происходит плавно и производится постоянная поддержка уровня заряда на максимальной отметке. Самые современные типы контроллеров запрограммированы следить за точкой предельной мощности солнечных панелей. Этот тип контроллеров носит название MPPT-контроллеров.