Солнечный контроллер заряда PowMr POW-M60-ULTRA

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Приобрёл я пару таких контроллеров: PowMr POW-M60-ULTRA (название торговой марки читается у англоговорящих как "поумистэр" - "Mr." - сокращение от "мистер"). Цель - получить мощность от солнца 4..5кВт при диапазоне напряжения натрий-ионной батареи 40..62.4В.
Провёл лабораторную работу с доступными источниками питания. Могу с уверенностью заявить - контроллер именно MPPT, проводит сканирование точки максимальной мощности, иногда и по всему диапазону токов панелей.
Почему выбрал отдельные контроллеры заряда, а не гибридный инвертор? Потому, что уже имею инвертор с мощностью, близкой желаемой, но не имеющий входов для солнечных панелей. Так же, не люблю "комбайнов", когда в одном устройстве сразу несколько функций. "Всё в одном - лучший способ получить полный отказ системы".
Основное назначение солнечных батарей в моём случае - добавление энергии в сеть и, по возможности, продажа ЭЭ. Если будет избыток солнечной энергии, предпочту в качестве батареи использовать электросеть, закачивая в неё энергию при избытке и отбирая по потребности. Поэтому пока не вижу целесообразности в сборе батареи большой ёмкости. С другой стороны, малая ёмкость батареи ограничивает ток заряда, поэтому току заряда уделяю особое значение.

Почему выбрал именно такую модель:

1. Имеет возможность ограничения отдаваемого на шину шину батареи тока в диапазоне 2..60А.
2. Подходит по диапазону напряжений к моей пробной натрий-ионной батарее 16S.
3. Имеет цифровую шину RS-485 для объединения нескольких контроллеров заряда в параллель. На практике не проверял, но подразумеваю, что при параллельной работе, благодаря обмену по общей шине данных, контроллеры сумеют ограничивать общий отдаваемый ток.
4. Надеюсь вскрыть протокол обмена параллельной работы для управления массивом контроллеров с целью балансировки токов между потреблением и зарядом своим собственным контроллером, на основе данных о состоянии батареии от BMS.
5. Более мощный вариант из этой серии, на больший ток, 100А, уже менее целесообразен. Получается, что к контроллеру на 100А нужно подключать больше панелей. А я считаю, что лучше иметь несколько небольших массивов панелей, каждый со своим контроллером, чем один большой. Лучше устойчивость к затенению части батарей. Лучше надёжность.
6. Есть очень похожий конструктив от другой марки. Судя по всему, это популярная сейчас конструкция, возможно, на базе одинаковой прошивки. Есть надежда, что подобных контроллеров будет много и их будет легко закупать, легко ремонтировать.

Контроллер небольшой. Хорошие фото внешнего вида можно легко найти в Сети. А вот фото с пробного влкючения с питанием от лабораторных блоков с ограничением примерно 90В 5А.
Внутри имеет печатную плату, на которой распаяны силовые транзисторы фланцами вниз. Плата прикручена винтами так, чтобы силовые ключи прижимались самой же платой к радиатору. Фланцы транзисторов изолированы от радиатора розовыми прокладками. Кроме транзисторов, на стороне радиатора, припаян терморезистор - контроллер "знает" температуру радиатора.

​

Кроме печатной платы, внутри корпуса есть плата дисплея с кнопками, вентилятор-улитка и два силовых дросселя.

Шильдик (наклейка) на верхнем торце корпуса:

​

Печатная плата:

​

В общем, печатная плата мне понравилась. Сборка платы довольно аккуратная. Компоненты стоят ровно. Пайка выполнена блестящим припоем (свежим, хорошей паяльной пастой). Из претензий к пайке - только отсутствие смачивания припоем выводов ключей с видимой стороны. Однако, пропаивать не стану. Большинство паек силовых выводов нагружены не сильно больше, чем 15А тока. Будет работать и так.
Похоже, что толщина меди на плате больше 35мкм. Расставлено много переходных отверстий для увеличения токонесущей способности дорожек. Кроме переходных отверстий, используется один штампованный элемент с тремя концами (на фото выше - это блестящая металлическая фигурная пластина под проводами дросселей чуть левее и выше центра платы). Так же в районе клемм солнечных панелей, на плату напаяны небольшие длинные проводящие элементы поверхностного монтажа. Добро!

После экспресс-осмотра платы с прозвонкой цепей, отмечу следующее:

• На входе солнечной батареи - два параллельных ключа в корпусах TO-220 - защита от переполюсовки. По идее, они же препятствуют перетеканию тока аккумулятора в солнечную батарею, когда на последней нет солнца.
• У выхода нагрузки (крайние правые клеммы на панели контроллера, по фото - нижние) есть отдельный шунт контроля тока. Благодаря шунту, контроллер может ограничивать ток заряда аккумулятора отдельно от тока нагрузки. К сожалению, подклчать нагрузку более 25А к этому выходу нельзя. И производитель прямо рекомендует подключать инвертор не к выходу нагрузки, а напрямую к батарее. Жаль. Получается, выход бесполезен.
• Вкл/выкл выхода нагрузки делается по цепи минуса (можно разглядеть впаянные ножки ключей на фото). Ужасно! Получается, что плюс нагрузки всегда подключён к плюсу аккумулятора. Выход - в двойне бесполезен.
• Преобразование энергии солнечных панелей в энергию аккумулятора выполняется двумя, работающими параллельно, классическими понижающими преобразователями топологии "step down": В каждом преобразователе, ключ из двух параллельных транзисторов в корпусах TO-247, коммутирует напряжение плюса солнечных панелей на дроссель, заряжая дроссель током. После размыкания ключа, ток дросселя замыкается на землю через диодную сборку, так же, в корпусе TO-247. Другой конец дросселя подаёт ток на клемму "+" аккумуляторной батареи.
• Силовым минусом схемы контроллера, является минус солнечной батареи. Минус аккумуляторной батареи отделён от минуса солнечной батареи шунтом датчика тока заряда. Таким образом, нельзя соединять минус аккмулятора с минусом солнечной батареи. Так же, нелзя соединять минусы солнечных батарей разных контроллеров, работающих на общий аккумулятор - это может повлиять на показания, а значит, и на регулировку тока, а так же, на работу защиты от перегрузок по току. Исходя из этого, нельзя включать контроллеры параллельно к одному общему источнику тока при работе на одну общую батарею.

Испытания со скромной мощностью (в наличии были только блоки питания, выдающие менее 500Вт мощности при напряжении до 92В и токе до 5.1А) подтвердили наличие поиска точки максимальной мощности.
По ранее найденным в Сети отзывам, переживал, что контроллер может вести себя не адекватно. Но рассчитывал, что с 2023г (когда эти контроллеры появились в обзорах), недостатки устранят.
В ходе изменений максимального тока и максимального напряжения, контроллер попадал в режимы, в которых промахивался с точкой максимальной мощности - например, держал ток порядка 1.6А при доступном 5А. Однако, выходил из этого режима, со временем, самостоятельно. Если же напряжение было сильно ограничено (ниже рекомендованных значений), не характерно низко для реальных панелей, контроллер не мог достичь точки максимальной мощности.
В целом, считаю работу алгоритма, насколько мне удалось его проверить, адекватной. Точка максимальной мощности достигалась примерно за минуту или менее после изменения условий работы:

​

На фото - жёлтый график - это напряжение в добавок к напряжению 30В ещё одного блока питания. Ступеньки - это именно ступеньки разных стадий стабилизации напряжения MPPT. По синему графику тока видно, что до выхода на точку, проводилось два сканирования - одно почти от нуля (от 0.16А примерно) - для поиска глобального максимума, а другое поменьше, для уточнения локального максимума.

Вот ещё один посик после включения напряжения на входе СБ:

​

Во время заряда батареи, режим №4:

​

Поиск точки максимальной мощности при пониженном напряжении батарей (примерно 69В, ниже рекомендуемых 72В). Видно, несколько отличается от поиска при 90В, приведённого выше:

​

А вот заряд завершён:

​

В общем, вопреки заявлению поддержи магазина PowMr на Озоне, что контроллер не совместим с Na-Ion батареей, в моём случае контроллер работает. Напряжение заряда удалось установить на желаемые 62.4В (это уставка 15.6В при выборе системы 48В). Учитывая, что минимальная уставка отключения нагрузки по переразряду батареи 9В, ожидаю, что контроллер сможет заряжать эту "48-вольтовую" батарею как максимум с 36В. Это перекрывает мою потребность - минимальное напряжение батареи 39.2В (ниже уже совсем не работает инвертор).

Заберу второй контроллер. Соберу тестовую установку из двух. Сниму трафик по цифровой шине чтобы попробовать раскрыть протокол обмена. Из обучающего видео производителя, понятно, что ведущий контроллер группы, передаёт настройки на ведомые контроллеры. Интересно будет глянуть. Но мне потребуется время. Не обещаю вернуться совсем скоро.

 

Добавлю, контроллер завышает показания тока солнечных панелей и тока батареи процентов на 6-7 или даже чуть больше. Это отмечалось и другими владельцами. Показания мощности, соответствтенно, тоже завышает.

Так же добавлю, что поиск точки максимальной мощности был неусепшен, если напряжение солнечной баратери превышало напряжение аккумулятора менее чем на 4.5 Вольта. Если напряжение на входе было выше напряжения аккумулятора более чем на 4.5В, то точка максимальной мощности находилась без сбоев. Другими словами, 4.5В выше аккумулятора уже достаточно для работы.

 

Сейчас понял, глядя на графики напряжения. Видно, что поиск ТММ идёт тремя этапами: сначала грубые ступеньки напряжения, до упора, когда падает ток. Потом ступеньки помельче, поточнее. Ток падает уже меньше, так как перескок оптимума меньше. И на третьем этапе, ступеньки уже неразличимы на дисплее блока питания. После третьего этапа, наблюдается небольшой дрейф в окрестностях ТММ.

 

2 копеек
имхатеп, минута для поиска тэмэмэ овердохрена
яп врукопашную нашёл б быстрей...

 

Из зала спрашивают: "Не понял я, как эти цифры друг с другом применить, тут всё корректно написано?"

Отвечаю:

Всё корректно. Непонятность была в диапазоне напряжений - этот контроллер может автоматически определять тип батареи - 12, 24, 36 или 72В и соответственно, выбирать пороги заряда x1 (для 12В), x2 (для 24В), x3 (для 36В) и x4 (для 48В) от значений уставок порогов заряда. И был риск, что при разряженной Na-Ion, у него снесёт крышу и он перейдёт в режим 36В и не сможет её зарядить из разряженного состояния.
Включение и проверка настроек, показали, что а) можно жёстко установить тип батареи "48В". Тогда не будет проблем с распознаванием напряжения АКБ и все уставки заряда сохранятся. б) Настройку нижнего предела отключения нагрузки можно опустить до 9.0В (это 9*4=36В для батареи типа "48В"). А раз такая настройка на такой предел отключения есть - значит, и заряжать батарею 62.4В этот контроллер сможет самое большее от 36В на ней, а то и ниже. Что и требовалось выяснить.

 

Тот же вопрошавший, из зала: "отключения нагрузки по переразряду" я это понял как отключение нагрузки в случае перезаряженного аккумулятора, и дальше речь про разряженный акуум, нипанятна)"

Отвечаю:
Если зарядное устройство умеет отключать нагрузку при низком напряжении и этот порог настраивается, то, по здравому смыслу, заряжать от такого низкого напряжения, при котором происходит отключение, оно тоже сможет, а не только отключить нагрузку и змолчать.
Ещё раз поясню, откуда был такой вопрос: было непонятно, каков нижний предел диапазона заряда, чтобы ЗУ не перешло на другой тип батареи автоматически, не сбив себе пороги заряда. И выяснено, что всё ОК, пороги не сбиваются и нижний порог возможности заряда достигает 36В, а может быть и ниже.

 

Долгий поиск - это от блока питания. Логике поиска "плохеет" от не "нормативного" сопротивления источника.

 

Вспомнил со вчерашнего такой момент: у контроллера есть калибровка показаний напряжения аккумулятора. Она в десятых вольта, как и показания шкалы. Так вот, калибровать относительно моего мультиметра с допуском погрешности 0.1%, не пришлось. На 50В напряжении, расхождение с мультиметром составило менее 0.05В.

Продолжаю исследования.
Контроллер переходит в ошибку 63 "Превышение напряжения батареи" при превышении уставки напряжения заряда более чем:

• на 0.5В для 12В-режима;
• на 1В для 24В-режима;
• на 1.5В для 36В-режима;
• на 2В для 48В-режима.

Сработка аварии происходит по превышению показаний напряжения на дисплее контроллера в десятых вольта. Для режима 12В, фактический порог обнаружения аварии составляет 0.6В (0.5В плюс 0.1В деления шкалы напряжения на дисплее). Для режима 48В порог обнаружения составляет 2.1В.

По ошибке 65 "Низкое напряжение батареи", при которой отключается выход нагрузки (помним, отключается только минус!), пороги срабатывания такие:

• Если напряжение батареи ниже уставки отключения нагрузки хотя бы на 0.1В, срабатывает ошибка 65. Нагрузка отключается.
• Чтобы нагрузка включилась, напряжение батареи по показаниям дисплея, должно превысить уставку включения нагрузки по восстановлению напряжения хотя бы на 0.1В.

Вроде, по авариям напряжений батареи, вполне понятная и простая логика.

 

Минимальное напряжнение аккумулятора, при котором контроллер включается из отключенного состояния, составляет, примерно, 10.57В. При меньших величинах, он не реагирует на подачу напряжения на клеммы аккумулятора и потребляет при этом ток всего 450 микроАмпер.
Однако, если контроллер включился, то при падении напряжения питания, он не отключается и при напряжении 4.66В. Ниже начинает тускнеть яркость подсветки. При 3.56В на клеммах аккумулятора, разобрать на дисплее уже ничего нельзя, но микроконтроллер остаётся в рабочем режиме.

​

 

При каких токах?

Смысл калибровки не в вакууме, а при рабочих токах. Именно важных токах.
Важный ток для аккумуляторных систем это ток заряда.

п. с.
Можно забить на все сказанное.

 

• При 13.8В на клеммах аккумулятора, при включённом вентиляторе и ярком дисплее, ток потребления успокаивается на 247мА.
• При 13.8В на клеммах аккумулятора, ток потребления при выключенном вентиляторе и ярком дисплее, составляет 46.3мА.
• При тусклом дисплее и выключенном вентиляторе 33.4мА.

 

При нулевых. Есть разные рекомендации насчёт калибровки напряжения. Попадалось видео, где рекомендуют выполнять калибровку вообще от лабораторного БП, без подачи солнечной энергии. А есть рекомендации выполнять калибровку уже в системе.

Моё мнение - перезаряд батареи наиболее опасная ошибка. Поэтому калибровать напряжение дисплея и, соответственно, пороги режимов заряда, нужно при минимальном токе - либо вообще без заряда, либо при гарантированной минимальной нагрузке, имеющейся в системе и которая никогда не отключается от аккумулятора. Так можно гарантировать, что перезаряда не произойдёт.

Так как схема подключения контроллера к аккумулятору не четырёхпроводная, то при наличии тока заряда, показания на дисплее контроллера будут завышены относительно фактического напряжения батареи на величину падения напряжения на проводах.
По информации от продавца, в клеммы возможно вставить провод до 7мм диаметром. Это 38мм^2 круглого сечения. Для многопроволочной жилы в худшем случае 28мм^2. Получается, влезут стандартные 25 квадратов. Порядка 2мОм для трёх метров (полтора туда-сюда), плюс 4мОм автомата. Итого порядка 10мОм. При 60А тока заряда, разница между уставкой в контроллере и батареей не превысит 0.6В.
В моём случае, при напряжениях порядка 60В на батарее, это процент. Один.

 

И причём это в комментарии к калибровке напряжения заряда?

 

Уже не причем
Для Натрия особенно с его "воротами" напряжений

 

Тогда будьте добры, не влезайте пожалуйста, с пустой критикой, насколько сможете сдержаться.
Спасибо.