oleg.milantiev.com

Схема электропитания автономной обсерватории

Набросал небольшую схему, как сейчас устроено электропитание моего автономного дома и пары обсерваторий:

В обычном штатном режиме дом и обе обсерватории не связаны. Ветка 220 меж ними отключена. Тогда дом питается от своих СБ (солнечных батарей), обсерватория — от своих. Схемы в этом режиме идентичны. СБ -> контроллер -> АКБ -> Инвертор -> 220 к потребителям. MPPT контроллеры преобразуют 0..180 (0..130) вольт постоянки от последовательно соединённых СБ до нужных аккумулятору 22..28.8В постоянки. То есть контроллер СБ — этакий большой DC/DC преобразователь, он же зарядник АКБ.

В том же стандартном режиме из аккумулятора инвертор берёт постоянку и генерит 220В переменки, столь привычной для всей бытовой и астрономической техники. Т.к. это относительно большое напряжение проще переносить на расстояние, то именно 220В линия лежит под землёй из дома в обсерваторию 1 и из обсерватории 1 в обсерваторию 2. С точки зрения энергосистемы обсерватория 2 и вовсе просто потребитель 220В и не более.

Самое интересное наступает, когда в АКБ мало энергии.

Допутим, дома энергия ещё есть, но в обсерватории её нет или мало. АКБ обсерватории пока что свинцово-кислотный, если напряжение на нём падает ниже 22В, его пора спасать. Тогда я через raspberry и платку реле включаю ветку 220В из дома в обсерваторию. Инвертор, точнее сказать, бесперебойник обсерватории, видит напряжение на входе и переключается в режим трансляции (bypass). Теперь он не работает как инвертор, он просто коротит вход 220 на выход 220, разгружая аккумулятор. Но не только это. Устройство многофункциональное, так что он не только включает bypass, а ещё и начинает подзаряжать АКБ обсерватории.

Используемый мною новосибирский инвертор «Фотон» не шибко хорош в качестве зарядного устройства АКБ и может дать ток лишь 8А. А порой я и вовсе уменьшаю его до минимальных 2А, то есть использую устройство только как инвертор с возможностью online bypass, то есть быстрого подключения внешнего источника питания. В таком режиме я могу питать обе обсерватории от АКБ дома через домашний же инвертор.

Но что делать, если и домашний АКБ «садится»? Схема та же — нужно подать 220В ему на вход. Заводим бензодегенератор и используемый дома инвертор-бесперебойник МикроАрт так же, как и Фотон в обсерватории, уходит в режим трансляции (bypass). Всё, что на входе он даёт на выход. То есть всем AC потребителям дома (компы, телек, холодильник, насос водяной, освещение, …). И, так как подключена подземная ветка из дома в обсерваторию, то питание подаётся на инвертор обсерватории 1, который так же в bypass транслирует перменку от генератора всем потребителям обсерватории.

Оба инвертора тщательно (в меру сил), следят за качеством входного тока. Его частотой и напряжением. Если параметры выходят за безопасную вилку, устройство отказывается от предоставленных ему ништяков и уходит в режим генерации — работает как инвертор из Aliexpress. Только прямосинусный инвертор. Без аццких ступенек в «модифицированной синусоиде», от которых всем моторам и некоторым импульсным блокам питания срывает крышу.

Однако, МикроАртовский инвертор тоже является многофункциональным устройством, по своей сути аналогичным инвертору («Фотону»), используемому в обсерватории. Инвертор дома переходит в режим заряда и подпитывает АКБ. Подпитывает его уверенно, током аж порядка 40А+.

Возникает вопрос — а выдержит ли бензогенератор такое насилие? Питать всех потребителей дома, обе обсерватории, да ещё заряжать оба АКБ? Выдержит! И вот почему. В МикроАртовском инверторе есть функция контроля транслируемой мощности и возможность задания максимальной мощности генератора (или иной электросети на входе). Я выставил это значение в полтора киловатта. Что соответствует рекомендованной нагрузке на мой инверторный бензиновый двухкиловатник.

Вот и получается, что генератор даёт полтораху. МикроАрт видит, что по 220В потребители хотят, например, 300 Вт (в т.ч. если «Фотон» работает как зарядник для АКБ обсерватории). Значит 1.2 кВт инвертор дома заталкивает в АКБ дома.
Вдруг бац, кто-то смыл воду в туалете или включился холодильник (стартовые токи моторов огого!). МикроАртовский инвертор видит потребление >= заданной планки 1.5 кВт, тут же уменьшает ток зарядки до 0А. Мотор или иная нагрузка успокоилась и отключилась, опять применяем формулу 1.5 кВт минус текущая нагрузка по транслируемой 220В равно мощность для зарядки АКБ.

…. в целом всё.

Плюс у меня есть ещё один 12В контур СБ -> контроллер -> инвертор и dc/dc для мелких нагрузок. Пока что там кладбище свинцовых стартерных АКБ в качестве накопителя. Однако, я уже купил (хвала Кириллу, другу-астроному из Москвы) офигенски перспективные литий-титанатные (LiTo, LTO, LiTio) аккумуляторы и жду-не-дождусь плату балансировки (BMS) для них из китая.

Огромный плюс этих аккумуляторов перед свинцовыми в заявленном ресурсе порядка 25…50 лет. Против 1…5 лет у «свинца». И это всего лишь при двойной стоимости АКБ! Прям ручи чешутся опробовать в деле, хоть и понимаю, что визуально ничего не изменится — просто другие хорошие АКБ.

Забыл сказать. Весь этот зоопарк я контроллирую самописными скриптами на малинах-апельсинах. С доступом из-под веба изнутри и снаружи дома: