第八講光伏控制器選型

1、光伏控制器是用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽(yáng)能電池方陣對(duì)蓄電池充電光伏控制器是用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽(yáng)能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給太陽(yáng)能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。光伏控制器采用高速以及蓄電池給太陽(yáng)能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。光伏控制器采用高速CPU微處理器和高精度微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時(shí)獲得既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時(shí)獲得PV站的工作信息，又可站的工作信息，又可詳細(xì)積累詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估站的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估

2、PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。此外，光伏控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。此外，光伏控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。功能，可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。一、光伏控制器功能1.防止蓄電池過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)蓄電池壽命；防止蓄電池過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)蓄電池壽命；2.防止太陽(yáng)能電池（方陣）、蓄電池極性接反；防止太陽(yáng)能電池（方陣）、蓄電池極性接反；3.防止負(fù)載、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；防止負(fù)載、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；4.具有防雷擊功能

3、；具有防雷擊功能；5.溫度補(bǔ)償；溫度補(bǔ)償；6.顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)各種工作狀態(tài)：顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)各種工作狀態(tài)：電池方陣狀態(tài)，負(fù)載狀態(tài)，蓄電池狀態(tài)，輔助電源電池方陣狀態(tài)，負(fù)載狀態(tài)，蓄電池狀態(tài)，輔助電源狀態(tài)，環(huán)境溫度狀態(tài)，故障報(bào)警等狀態(tài)，環(huán)境溫度狀態(tài)，故障報(bào)警等（一）分類（一）分類1. 根據(jù)電路方式分：根據(jù)電路方式分：并聯(lián)型并聯(lián)型串聯(lián)型串聯(lián)型脈寬調(diào)制型脈寬調(diào)制型多路控制型多路控制型兩階段雙電壓控制型兩階段雙電壓控制型最大功率跟蹤型最大功率跟蹤型二、光伏控制器種類2. 根據(jù)功率分：根據(jù)功率分：小功率型小功率型中功率型中功率型大功率型大功率型專用控制器專用控制器3.放電控制過(guò)程放電控制過(guò)程常規(guī)過(guò)放電控制型

4、和剩余電量放電全過(guò)程控制常規(guī)過(guò)放電控制型和剩余電量放電全過(guò)程控制型型二、光伏控制器種類(二二)主要性能特點(diǎn)主要性能特點(diǎn)1.小功率控制器小功率控制器（1）采用低耗、長(zhǎng)壽采用低耗、長(zhǎng)壽MOS場(chǎng)效應(yīng)管做控制開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管做控制開關(guān)（2）采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速充電和浮充充采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速充電和浮充充電（電（一種連續(xù)、長(zhǎng)時(shí)間的恒電壓充電方法。又稱連續(xù)充電）（3）具有單路、雙路負(fù)載輸出和多種工作模式具有單路、雙路負(fù)載輸出和多種工作模式（普通開（普通開/關(guān)、光控開關(guān)、光控開/關(guān)、光控開關(guān)、光控開/時(shí)控關(guān)等模式）時(shí)控關(guān)等模式）（4）具有多種保護(hù)功能（防反接、蓄電池開路、過(guò)具有多種保護(hù)功能（防反

5、接、蓄電池開路、過(guò)充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫度控制）充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫度控制）（5）用用LED進(jìn)行工作狀態(tài)指示。進(jìn)行工作狀態(tài)指示。（6）具有溫度補(bǔ)償功能。具有溫度補(bǔ)償功能。二、光伏控制器種類(二二)主要性能特點(diǎn)主要性能特點(diǎn)2.中功率控制器（額定負(fù)載電流大于中功率控制器（額定負(fù)載電流大于15A）（1）具有可編程設(shè)定功能。具有可編程設(shè)定功能。（2）具有快速充電功能。具有快速充電功能。（3）具有多種工作模式（普通開具有多種工作模式（普通開/關(guān)、光控開關(guān)、光控開/關(guān)、關(guān)、光控開光控開/時(shí)控關(guān)等模式）時(shí)控關(guān)等模式）（4）具有多種保護(hù)功能（防反接、蓄電池開路、具有多種保

6、護(hù)功能（防反接、蓄電池開路、過(guò)充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫過(guò)充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫度控制）度控制）（5）用用LCD液晶顯示屏進(jìn)行工作狀態(tài)顯示。液晶顯示屏進(jìn)行工作狀態(tài)顯示。（6）具有浮充電壓溫度補(bǔ)償功能。具有浮充電壓溫度補(bǔ)償功能。二、光伏控制器種類(二二)主要性能特點(diǎn)主要性能特點(diǎn)3.大功率控制器（額定負(fù)載電流大于大功率控制器（額定負(fù)載電流大于15A）（1）具有電量累計(jì)功能。具有電量累計(jì)功能。（2）可實(shí)現(xiàn)多路輸入控制。可實(shí)現(xiàn)多路輸入控制。具有快速充電功能。具有快速充電功能。（3）具有階梯型逐級(jí)限流工作模式和具有階梯型逐級(jí)限流工作模式和PWM工作模式。工作模式。（4）具

7、有多種報(bào)警和保護(hù)功能（防反接、蓄電池開路、具有多種報(bào)警和保護(hù)功能（防反接、蓄電池開路、過(guò)充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫度控制）過(guò)充電、過(guò)放電、負(fù)載過(guò)壓，夜間防反充電、溫度控制）（5）用用LCD液晶顯示屏進(jìn)行工作狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)液晶顯示屏進(jìn)行工作狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示。計(jì)顯示。（6）具有防雷電和溫度補(bǔ)償功能。具有防雷電和溫度補(bǔ)償功能。（7）通過(guò)通過(guò)RS232/485接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、控制，及長(zhǎng)接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、控制，及長(zhǎng)時(shí)間歷史數(shù)據(jù)處理。時(shí)間歷史數(shù)據(jù)處理。二、光伏控制器種類三、光伏控制器基本原理1.并聯(lián)型控制器基本原理并聯(lián)型控制器基本原理電路元件介紹：電路元件介紹：S1

8、為充電控制開關(guān)為充電控制開關(guān)S2為放電控制開關(guān)為放電控制開關(guān)VD1為防反充電二極管為防反充電二極管VD2為蓄電池反接為蓄電池反接保護(hù)二極管保護(hù)二極管BX為直流熔斷器為直流熔斷器基本工作過(guò)程：基本工作過(guò)程：三、光伏控制器基本原理2.串聯(lián)型控制器基本原理串聯(lián)型控制器基本原理電路元件介紹：電路元件介紹：S1為充電控制開關(guān)為充電控制開關(guān)S2為放電控制開關(guān)為放電控制開關(guān)VD1為防反充電二極管為防反充電二極管VD2為蓄電池反接為蓄電池反接保護(hù)二極管保護(hù)二極管BX為直流熔斷器為直流熔斷器基本工作過(guò)程：基本工作過(guò)程：三、光伏控制器基本原理控制器檢測(cè)電路工作過(guò)程控制器檢測(cè)電路工作過(guò)程過(guò)壓檢測(cè)：過(guò)壓檢測(cè)：蓄電池充

9、滿時(shí)，電壓升高蓄電池充滿時(shí)，電壓升高IC1負(fù)端電壓大于正端電壓負(fù)端電壓大于正端電壓G1輸出低電平。輸出低電平。欠壓檢測(cè)：欠壓檢測(cè)：蓄電池放電致一定深度蓄電池放電致一定深度（比如（比如50%），電壓下降，電壓下降IC2正端電壓小于負(fù)端電壓正端電壓小于負(fù)端電壓G2輸出低電平。輸出低電平。二、光伏控制器基本原理3.脈寬調(diào)制型控制器脈寬調(diào)制型控制器電路元件介紹：電路元件介紹：IC為脈沖寬度調(diào)制器為脈沖寬度調(diào)制器場(chǎng)效應(yīng)管為充電控制開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管為充電控制開關(guān)VD1為防反充電二極管為防反充電二極管VD2為蓄電池反接保護(hù)管為蓄電池反接保護(hù)管VD3為穩(wěn)壓管（基準(zhǔn)電壓）為穩(wěn)壓管（基準(zhǔn)電壓）BX為直流熔斷器為直流熔

10、斷器基本工作過(guò)程：基本工作過(guò)程：二、光伏控制器基本原理4.多路控制器多路控制器三、光伏控制器基本原理5.智能控制器智能控制器三、光伏控制器基本原理6.最大功率點(diǎn)跟蹤型最大功率點(diǎn)跟蹤型控制器控制器基本控制思路：基本控制思路：檢測(cè)電池方陣的電壓檢測(cè)電池方陣的電壓和電流，并相乘等到和電流，并相乘等到功率，判斷此時(shí)功率功率，判斷此時(shí)功率是否達(dá)到最大，若不是否達(dá)到最大，若不在最大點(diǎn)，在最大點(diǎn)，則調(diào)整脈沖寬度，增則調(diào)整脈沖寬度，增大充電電流，延長(zhǎng)充大充電電流，延長(zhǎng)充電時(shí)間，電時(shí)間，來(lái)獲取最大充電功率。來(lái)獲取最大充電功率。三、光伏控制器基本原理1.充滿斷開（HVD）和恢復(fù)功能要求控制器具有輸入充滿斷開和恢復(fù)

11、接連功能。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的蓄電池值為：12V；則充滿斷開和恢復(fù)連接電壓參考值： 起動(dòng)型鉛酸電池充滿斷開為：15.015.2V； 恢復(fù)連接為：13.7V。 固定型鉛酸電池充滿斷開為：14.815.0V； 恢復(fù)連接為：13.7V。 密封型鉛酸電池充滿斷開為：14.114.5V； 恢復(fù)連接為：13.2V。 注：脈寬調(diào)制和開關(guān)型的控制器主要在充電回路設(shè)計(jì)、采用的技術(shù)與其不同，故本標(biāo)準(zhǔn)中就沒(méi)有特定連接恢復(fù)值要求。標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)不足點(diǎn)及存在問(wèn)題： 充滿斷開和恢復(fù)連接都應(yīng)該有一定的電壓寬度，則恢復(fù)連接只規(guī) 定一點(diǎn)，這會(huì)給電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)帶來(lái)一定的難度； 被檢產(chǎn)品指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)有一定的偏差，其原因由二個(gè)方面： a.用來(lái)做基準(zhǔn)電

12、壓的器件造成和電壓比較器存在不穩(wěn)定或有較大的 溫度漂移。就會(huì)造成在不同的時(shí)間或不同環(huán)境溫度下測(cè)量充滿斷 開電壓和恢復(fù)充電電壓值時(shí)存在較大的差異。 b 產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)時(shí)所用的電壓表沒(méi)有經(jīng)過(guò)定期計(jì)量，則有一定的誤 差，從而導(dǎo)致出廠前參數(shù)設(shè)定值也存在著相應(yīng)的誤差。三、GB/T 19064-2003中控制器的主要技術(shù)要求2.溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償 考慮環(huán)境及電池的工作溫度特性，控制器應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能： -由于電池在充電過(guò)程中，再化合反應(yīng)產(chǎn)生大量熱不易散出，就會(huì) 導(dǎo)致電池溫升過(guò)高，電解液干涸，造成電池的熱失控。 -溫度補(bǔ)償功能主要是在不同的工作環(huán)境溫度下，能夠?qū)π铍姵卦O(shè) 置更為合理的充電電壓，防止過(guò)充電或欠充

13、電狀態(tài)而造成電池充 放電容量過(guò)早下降甚至過(guò)早報(bào)廢。 在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了溫度系數(shù)在-37mV/。 產(chǎn)品實(shí)際檢測(cè)情況： 目前送檢的控制器大部分不具備此功能，無(wú)此功能的主要原因： a.電路設(shè)計(jì)稍加復(fù)雜； b.生產(chǎn)成本略有提高。 補(bǔ)償值的具體設(shè)定應(yīng)根據(jù)蓄電池生產(chǎn)廠商提供的參數(shù)來(lái)確定； 補(bǔ)償值的設(shè)置是否合理是關(guān)系電池使用時(shí)間長(zhǎng)短的重要因數(shù)。3.空載損耗（靜態(tài)電流）空載損耗（靜態(tài)電流）為了降低控制器的損耗，提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率，控制器的靜態(tài)電流應(yīng)盡量低。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了控制器最大自身耗電不應(yīng)超過(guò)其額定充電電流的1%。產(chǎn)品實(shí)際檢測(cè)情況： 靜態(tài)電流超出標(biāo)準(zhǔn)要求主要出現(xiàn)在30w/12V以下的光伏控制器，造成此問(wèn)題主

14、要原因有以下二方面： a.電路設(shè)計(jì)存在一定問(wèn)題,尤其是在使用繼電器的電路中,應(yīng)避免控 制器空載時(shí)繼電器處于驅(qū)動(dòng)吸合狀態(tài),否則繼電器的驅(qū)動(dòng)線圈將 會(huì)消耗十幾毫安甚至幾十毫安的空載電流。設(shè)計(jì)時(shí)考慮： 驅(qū)動(dòng)電流較大的控制元件與電路工作之間的落輯關(guān)系； 各部分電路的偏置電流調(diào)節(jié)到能保證電路正常工作時(shí)最小值。 b.電路中控制元器件的選擇與采購(gòu)： 盡量選擇驅(qū)動(dòng)電流小的控制元件，如：電壓驅(qū)動(dòng)型的功率器件 及CMOS電路等，并注意這些元件的質(zhì)量。4、充、放電回路壓降、充、放電回路壓降為了降低控制器的損耗，還應(yīng)對(duì)控制器充電或放電的電壓降提出要求。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了控制器充電或放電的電壓降不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)額定電壓的5%。

15、產(chǎn)品實(shí)際檢測(cè)情況： 控制器的充放電回路壓降過(guò)大，主要問(wèn)題出現(xiàn)在額定電流較大的光伏控制器，其原因有以下二方面： a.充放電回路中反向隔離器件的選擇不合理，充放電電流較大時(shí)， 應(yīng)盡量選用正向壓降小的肖特基二極管做充電回路中的反向隔離 保護(hù)。 b.電路板焊裝工藝存在一定問(wèn)題： 通過(guò)大電流的導(dǎo)線截面積不夠； 電路板銅鉑線條較窄； 大電流焊接點(diǎn)存在不同程度虛焊現(xiàn)象； 蓄電池放電回路中的保險(xiǎn)管（如選用劣質(zhì)管就產(chǎn)生較大壓降、卡 座與電路板焊接不良同樣產(chǎn)生較大壓降）。(二二)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)1.系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓為光伏發(fā)電系統(tǒng)直流工作電壓。小功率一般為為光伏發(fā)電系統(tǒng)直流工作電壓。小功率一般為12V和和2

16、4V；中、大功率中、大功率也有也有48V、110V和和220V。2.最大充電電流最大充電電流為電池組件（方陣）輸出最大電流（為電池組件（方陣）輸出最大電流（5A、6A、8A、10A、12A、15A等）等）3.太陽(yáng)能電池方陣輸入路數(shù)太陽(yáng)能電池方陣輸入路數(shù)小功率系統(tǒng)一般為單路輸入，大功率光伏控制器都是采用多路輸入，以小功率系統(tǒng)一般為單路輸入，大功率光伏控制器都是采用多路輸入，以降低單路電流強(qiáng)度。一般為降低單路電流強(qiáng)度。一般為6路，路，12路和路和18路。路。4.電路自身?yè)p耗（空載損耗）電路自身?yè)p耗（空載損耗）一般不能超過(guò)額定充電電流的一般不能超過(guò)額定充電電流的1%或或0.4W,一般為一般為520m

17、A。5.蓄電池過(guò)充電保護(hù)電壓（蓄電池過(guò)充電保護(hù)電壓（HVD）6.蓄電池過(guò)放電保護(hù)電壓（蓄電池過(guò)放電保護(hù)電壓（LVD）7.蓄電池充電浮充電壓蓄電池充電浮充電壓HVD、LVD、浮充電壓參數(shù)如下表所示。浮充電壓參數(shù)如下表所示。三、GB/T 19064-2003中控制器的主要技術(shù)要求系統(tǒng)電壓12V24V48V過(guò)充保護(hù)電壓（HVD）（過(guò)壓關(guān)斷電壓）/典型值14.114.5/14.428.229/28.856.458/57.6過(guò)充關(guān)斷恢復(fù)電壓（HVR）/典型值13.113.4/13.226.226.8/26.452.453.6/52.8過(guò)放保護(hù)電壓（LVD）/典型值10.811.4/11.121.622.

18、8/22.243.245.6/44.4過(guò)放關(guān)斷恢復(fù)電壓（LVR）/典型值12.112.6/12.424.225.2/24.848.450.4/49.6蓄電池充電浮充電壓13.727.454.8三、GB/T 19064-2003中控制器的主要技術(shù)要求8.溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償一般為一般為-20-40mV/9.工作環(huán)境溫度工作環(huán)境溫度一般在一般在-20+50之間。之間。（五）選型配置（五）選型配置光伏控制器的選型配置一般應(yīng)考慮：光伏控制器的選型配置一般應(yīng)考慮：1.系統(tǒng)工作電壓系統(tǒng)工作電壓一般要考慮控制器的輸入電壓即光伏系統(tǒng)的直流工作電壓，輸出電壓即逆一般要考慮控制器的輸入電壓即光伏系統(tǒng)的直流工作電壓，輸出電壓即逆變器的輸入電壓。變器的輸入電壓。2.額定