Regulátor pro nabíjení olověných akumulátorů z fotovoltaického panelu

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací regulátoru pro použití v solárním systému s větším počtem olověných akumulátorů. Takový regulátor umožňuje nezávislé připojení a řízení nabíjení většího počtu akumulátorů různého stáří a parametrů. To je v kontrastu s řešeními obsahujícími jedno připojení pro více baterií připojených paralelně, kde se míchání baterií různého druhu a stáří nedoporučuje. Tento regulátor nabízí vysokou škálovatelnost skladování energie v solárním systému. Umožňuje také používat starší baterie s novými, místo nutnosti staré baterie nahradit, když jejich kapacita klesne pod požadovanou úroveň. V této práci jsou podrobně popsány požadavky, návrh hardwaru a softwaru a implementace regulátoru s nominálním výstupním proudem 20A pro pět 12V olověných baterií. Práce popisuje také další funkce, stejně jako alternativní návrhy a algoritmy. Důležitá část práce se zabývá designem spínačů pro velké proudy, ochrany proti zkratu a obvodů pro měření stejnosměrného proudu. Správná funkčnost regulátoru byla ověřena měřením.

This thesis deals with the design and implementation of a charge controller for multiple lead-acid batteries to be used in a solar system. Such controller enables an independent connection and charge control for each of more batteries with possibly different age and parameters. It is in contrast with solutions with one connection for multiple batteries connected in parallel, where mixing different battery types or ages is not recommended. This controller offers very high scalability of energy storage in solar system. It is also possible to use older batteries together with new ones instead of having to replace the old batteries when their capacity falls below required level. The requirements, hardware and software design along with the implementation of such controller with 20A nominal output current for five 12V lead-acid batteries are discussed in detail in this thesis. Additional features, alternative designs and algorithms are discussed as well. An important part of the work concentrates on high current switch design, short circuit protection as well as circuit for DC current measurement. Correct functionality of the implemented controller has been verified by measurements.