光伏電站設(shè)計技術(shù) 課件 項目4 光伏直流控制設(shè)備

項目4光伏直流控制設(shè)備項目4光伏直流控制設(shè)備找到顧客購買的關(guān)鍵點1.了解光伏控制器的結(jié)構(gòu)及功能；2.掌握控制器的分類及體系結(jié)構(gòu)；掌握蓄電池控制電路控制原理；掌握BOST及BUCK電路工作原理；掌握草坪燈控制電路設(shè)計及原理；3.掌握光伏控制器最大功率點跟蹤原理；掌握光伏電池的定電壓跟蹤、功率反饋法、擾動觀測法等最大功率點跟蹤方法及原理；4.掌握直流匯流箱工作原理及其選配方法；5.掌握直流防雷配電柜工作原理及其選配方法。在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏直流控制設(shè)備主要是指光伏控制器，實現(xiàn)蓄電池的充放電保護(hù)及負(fù)載工作狀態(tài)的控制；在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏直流控制設(shè)備包括光伏匯流箱、直流防雷配電柜等設(shè)備。本項目主要學(xué)習(xí)光伏控制器、光伏匯流箱、直流防雷配電柜的工作原理及其使用方法。4.1.1光伏控制器認(rèn)識任務(wù)說明：

光伏控制器是離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的核心部件，主要實現(xiàn)蓄電池充放電控制，以及負(fù)載供電等控制。同時光伏控制器應(yīng)具有防止蓄電池過充電和過放電，防止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反等功能。該內(nèi)容主要學(xué)習(xí)光伏控制器功能、特點，以及光伏控制器的各項參數(shù)指標(biāo)的認(rèn)識?？刂破魇翘柲芄夥l(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。在小型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制器主要用來保護(hù)蓄電池。在大中型系統(tǒng)中，控制器擔(dān)負(fù)著平衡光伏系統(tǒng)能量，保護(hù)蓄電池及整個系統(tǒng)正常工作和顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)等重要作用，控制器可以單獨使用，也可以和逆變器等合為一體。4.1.1光伏控制器認(rèn)識光伏控制器應(yīng)具有以下功能：1.防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；2.防止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；3.防止負(fù)載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；4.具有防雷擊引起的擊穿保護(hù)；5.具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?.顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負(fù)載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。一、光伏控制器功能4.1.1光伏控制器認(rèn)識7.耐沖擊電壓和沖擊電流保護(hù)。在控制器的太陽能電池輸入端施加1.25倍的標(biāo)稱電壓持續(xù)一小時，控制器不應(yīng)該損壞。將控制器充電回路電流達(dá)到標(biāo)稱電流的1.25倍并持續(xù)一小時，控制器也不應(yīng)該損壞。一、光伏控制器功能4.1.1光伏控制器認(rèn)識光伏控制器按照功率大小，可以分為小功率、中功率、大功率控制器，其性能特點如下：1.小功率光伏控制器(1)目前大部分小功率控制器都采用低損耗、長壽命的MOSFET場效應(yīng)管等電子開關(guān)元件作為控制器的主要開關(guān)器件。(2)運用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制技術(shù)對蓄電池進(jìn)行快速充電和浮充充電，使太陽能發(fā)電能量得以充分利用。(3)具有單路、雙路負(fù)載輸出和多種工作模式。其主要工作模式有：普通開／關(guān)工作模式（即不受光控和時控的工作模式）、光控開／光控關(guān)工作模式、光控開／時控關(guān)工作模式。雙路負(fù)載控制器控制關(guān)閉的時間長短可分別設(shè)置。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識(4)具有多種保護(hù)功能，包括蓄電池和太陽能電池接反、蓄電池開路、蓄電池過充電和過放電、負(fù)載過壓、夜間防反充電、控制器溫度過高等多種保護(hù)。(5)用LED指示燈對工作狀態(tài)、充電狀況、蓄電池電量等進(jìn)行顯示，并通過LED指示燈顏色的變化顯示系統(tǒng)工作狀況和蓄電池的剩余電量等的變化。(6)具有溫度補(bǔ)償功能。其作用是在不同的工作環(huán)境溫度下，能夠?qū)π铍姵卦O(shè)置更為合理的充電電壓，防止過充電和欠充電狀態(tài)而造成電池充放電容量過早下降甚至過早報廢。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識中功率光伏控制器一般把額定負(fù)載電流大于15A的控制器劃分為中功率控制器。其主要性能特點：(1)采用LCD液晶屏顯示工作狀態(tài)和充放電等各種重要信息：如電池電壓、充電電流和放電電流、工作模式、系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等。(2)具有自動／手動／夜間功能：可編制程序設(shè)定負(fù)載的控制方式為自動或乎動方式。手動方式時，負(fù)載可手動開啟或關(guān)閉。當(dāng)選擇夜間功能時，控制器在白天關(guān)閉負(fù)載；檢測到夜晚時，延遲一段時間后自動開啟負(fù)載，定時時間到，又自動地關(guān)閉負(fù)載，延遲時間和定時時間可編程設(shè)定。(3)具有蓄電池過充電、過放電、輸出過載、過壓、溫度過高等多種保護(hù)功能。(4)具有浮充電壓的溫度補(bǔ)償功能。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識(5)具有快速充電功能：當(dāng)電池電壓低于一定值時，快速充電功能自動開始，控制器將提高電池的充電電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到理想值時，開始快速充電倒計時程序，定時時間到后，退出快速充電狀態(tài)，以達(dá)到充分利用太陽能的目的。(6)中功率光伏控制器同樣具有普通充放電工作模式（即不受光控和時控的工作模式）、光控開/光控關(guān)工作模式、光控開／時控關(guān)工作模式等。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識大功率光伏控制器大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng)，具有下列性能特點。(l)具有LCD液晶點陣模塊顯示，可根據(jù)不同的場合通過編程任意設(shè)定、調(diào)整充放電參數(shù)及溫度補(bǔ)償系數(shù)，具有中文操作菜單，方便用戶調(diào)整。(2)可適應(yīng)不同場合的特殊要求，可避免各路充電開關(guān)同時開啟和關(guān)斷時引起的振蕩。(3)可通過LED指示燈顯示各路光伏充電狀況和負(fù)載通斷狀況。(4)有1～18路太陽能電泄輸入控制電路，控制電路與主電路完全隔離，具有極高的抗干擾能力。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識(5)具有電量累計功能，可實時顯示蓄電池電壓、負(fù)載電流、充電電流、光伏電流、蓄電池溫度、累計光伏發(fā)電量（單位：安時或瓦時）、累計負(fù)載用電量（單位：瓦時）等參數(shù)。(6)具有歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示功能，如過充電次數(shù)、過放電次數(shù)、過載次數(shù)、短路次數(shù)等。(7)用戶可分別設(shè)置蓄電池過充電保護(hù)和過放電保護(hù)時負(fù)載的通斷狀態(tài)。(8)各路充電電壓檢測具有“回差”控制功能，可防止開關(guān)器件進(jìn)入振蕩狀態(tài)。(9)具有蓄電池過充電、過放電、輸出過載、短路、浪涌、太陽能電池接反或短路、蓄電池接反、夜間防反充等一系列報警和保護(hù)功能。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識(10)可根據(jù)系統(tǒng)要求提供發(fā)電機(jī)或備用電源啟動電路所需的無源干節(jié)點。(11)配接有RS232/485接口，便于遠(yuǎn)程遙信、遙控；PC監(jiān)控軟件可測實時數(shù)據(jù)、報警信息顯示、修改控制參數(shù)，讀取30天的每天蓄電池最高電壓、蓄電池最低電壓、每天光伏發(fā)電量累計和每天負(fù)載用電量累計等歷史數(shù)據(jù)。(12)參數(shù)設(shè)置具有密碼保護(hù)功能且用戶可修改密碼。(13)具有過壓、欠壓、過載、短路等保護(hù)報警功能。具有多路無源輸出的報警或控制接點，包括蓄電池過充電、蓄電池過放電、其他發(fā)電設(shè)備啟動控制、負(fù)載斷開、控制器故障、水淹報警等。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識(14)工作模式可分為普通充放電工作模式（階梯型逐級限流模式）和一點式充放電模式(PWM工作模式)選擇設(shè)定。其中一點式充放電模式分4個充電階段，控制更精確，更好地保護(hù)蓄電池不被過充電，對太陽能予以充分利用。(15)具有不掉電實時時鐘功能，酉顯示和設(shè)置時鐘。(16)具有雷電防護(hù)功能和溫度補(bǔ)償功能。二、光伏控制器性能特點4.1.1光伏控制器認(rèn)識光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)如下。1.系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓也叫額定工作電壓，是指光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流工作電壓，電壓一般為12V和24V，中、大功率控制器也有48V、110V、220V等。2.最大充電電流最大充電電流是指太陽能電池組件或方陣輸出的最大電流，根據(jù)功率大小分為5A、1OA、20A、30A、100A、150A、200A、250A、300A等多種規(guī)格。有些廠家用太陽能電池組件最大功率來表示這一內(nèi)容，間接地體現(xiàn)了最大充電電流這一技術(shù)參數(shù)。三、光伏控制器的主要技術(shù)4.1.1光伏控制器認(rèn)識3.太陽能電池方陣輸入路數(shù)小功率光伏控制器一般都是單路輸入，而大功率光伏控制器都是由太陽能電池方陣多路輸入，一般大功率光伏控制器可輸入6路、12路，最多的可接入12路。4.電路自身損耗控制器的電路自身損耗也是其主要技術(shù)參數(shù)之一，也叫空載損耗（靜態(tài)電流）或最大自消耗電流。為了降低控制器的損耗，提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率，控制器的電路自身損耗要盡可能低。控制器的最大自身損耗不得超過其額定充電電流的1%或0.4W。根據(jù)電路不同白身損耗電流一般為5～20mA。三、光伏控制器的主要技術(shù)4.1.1光伏控制器認(rèn)識5.蓄電池過充電保護(hù)電壓(HVD)蓄電池過充電保護(hù)電壓也叫充滿斷開或過壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在14.1～14.5V（12V系統(tǒng)）、28.2～29V（24V系統(tǒng)）和56.4～58V（48V系統(tǒng)）之間，典型值分別為14.4V、28.8V和57.6V。蓄電池充電保護(hù)的關(guān)斷恢復(fù)電壓(HVR)-般設(shè)定為13.1～13.4V(12V系統(tǒng))、26.2～26.8V（24V系統(tǒng)）和52.4—53.6V(48V系統(tǒng))之間，典型值分別為13.2V、26.4V和52.8V。三、光伏控制器的主要技術(shù)4.1.1光伏控制器認(rèn)識6.蓄電池的過放電保護(hù)電壓(LVD)蓄電池的過放電保護(hù)電壓也叫欠壓斷開或欠壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在10.8～11.4V（12V系統(tǒng)）、21.6～22.8V（24V系統(tǒng)）和43.2～45.6V(48V系統(tǒng))之間，典型值分別為11.1V、22.2V和44.4V。蓄電池過防電保護(hù)的關(guān)斷恢復(fù)電壓(LVR)一般設(shè)定為12.1～12.6V（12V系統(tǒng)）、24.2～25.2V(24V系統(tǒng))和48.4～50.4V(48V系統(tǒng))之間，典型值分別為12.4V、24.8V和49.6V。三、光伏控制器的主要技術(shù)4.1.1光伏控制器認(rèn)識7.蓄電池充電浮充電壓蓄電池的充電浮充電壓一般為13.7V（12V系統(tǒng)）、27.4V(24V系統(tǒng))和54.8V(48V系統(tǒng))。8.溫度補(bǔ)償控制器一般都具有溫度補(bǔ)償功能，以適應(yīng)不同的環(huán)境工作溫度，為蓄電池設(shè)置更為合理的充電電壓?？刂破鞯臏囟妊a(bǔ)償系數(shù)應(yīng)滿足蓄電池的技術(shù)要求，其溫度補(bǔ)償值一般為-20～-40mV/℃。9.工作環(huán)境溫度控制器的使用或工作環(huán)境溫度范圍隨廠家不同一般在-20～+50℃之間。三、光伏控制器的主要技術(shù)4.1.2光伏控制器工作方式任務(wù)說明：

光伏控制器按電路結(jié)構(gòu)不同可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型、兩階段雙電壓控制型和最大功率跟蹤型等。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)各類光伏控制器分類、特點及其工作原理。4.1.2光伏控制器工作方式光伏控制器按電路方式的不同分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型、兩階段雙電壓控制型和最大功率跟蹤型；按電池組件輸入功率和負(fù)載功率的不同可分為小功率型、中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；按放電過程控制方式的不同，可分為常規(guī)過放電控制型和剩余電量(SOC)放電全過程控制型。對于應(yīng)用了微處理器的電路，實現(xiàn)了軟件編程和智能控制，并附帶有自動數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示和遠(yuǎn)程通信功能的控制器，稱之為智能控制器。一、光伏控制器的分類及功能4.1.2光伏控制器工作方式并聯(lián)型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)在太陽能電池兩端的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。當(dāng)蓄電池充滿電時，把太陽能電池的輸出分流到旁路電阻器或功率模塊上，然后以熱的形式消耗掉：當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，再斷開旁路恢復(fù)充電。由于這種方式消耗熱能，所以一般用于小型、小功率系統(tǒng)。二、并聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式并聯(lián)型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)在太陽能電池兩端的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。當(dāng)蓄電池充滿電時，把太陽能電池的輸出分流到旁路電阻器或功率模塊上，然后以熱的形式消耗掉：當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，再斷開旁路恢復(fù)充電。由于這種方式消耗熱能，所以一般用于小型、小功率系統(tǒng)。二、并聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式并聯(lián)型控制器電路中充電回路的開關(guān)器件S1并聯(lián)在太陽能電池或電池組的輸出端，控制器檢測電路監(jiān)控蓄電池的端電壓，當(dāng)充電電壓超過蓄電池設(shè)定的充滿斷開電壓值時，開關(guān)器件S1導(dǎo)通，同時防反充二極管VD1截止，使太陽能電池的輸出電流直接通過S1旁路泄放，不再對蓄電池進(jìn)行充電，從而保證蓄電池不被過充電，起到防止蓄電池過充電的保護(hù)作用。開關(guān)器件S2為蓄電池放電控制開關(guān)，當(dāng)蓄電池的供電電壓低于蓄電池的過放保護(hù)電壓時，開關(guān)S2關(guān)斷，對蓄電池進(jìn)行過放電保護(hù)。當(dāng)負(fù)載因過載或短路使電流大于額定工作電流時，開關(guān)S2也會關(guān)斷，起到輸出過載或短路保護(hù)的作用。二、并聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式檢測控制電路隨時對蓄電池的電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)電壓大于充滿保護(hù)電壓時，SI導(dǎo)通，電路實行過充電保護(hù)；當(dāng)電壓小于過放電電壓時，S2關(guān)斷，電路實行過放電保護(hù)。電路中的VD2為蓄電池接反保護(hù)二極管，當(dāng)蓄電池極性接反時，VD2導(dǎo)通，蓄電池將通過VD2短路放電，短路電流將保險絲熔斷，電路起到防蓄電池接反保護(hù)作用。開關(guān)器件、VD1、VD2及保險絲BX等一般和檢測控制電路共同組成控制器電路。該電路具有線路簡單，價格便宜，充電回路損耗小，控制器效率高的特點；當(dāng)防過充電保護(hù)電路動作時，開關(guān)S1器件要承受太陽能電池組件或方陣輸出的最大電流，所以要選用功率較大的開關(guān)器件。二、并聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式串聯(lián)型控制器是利用串聯(lián)在充電回路中的機(jī)械或電子開關(guān)器件控制充電過程。當(dāng)蓄電池充滿電時，開關(guān)器件斷開充電回路，停止為蓄電池充電；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，充電電路再次接通，繼續(xù)為蓄電池充電。串聯(lián)在回路中的開關(guān)器件還可以在夜間切斷光伏電池供電，取代防反充二極管。串聯(lián)型控制器同樣具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等特點，但由于控制開關(guān)是串聯(lián)在充電回路中，電路的電壓損失較大，使充電效率有所降低。三、串聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式電路結(jié)構(gòu)與并聯(lián)型控制器的電路結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅僅是將開關(guān)器件S1由并聯(lián)在太陽能電池輸出端改為串聯(lián)在蓄電池充電回路中。控制器檢測電路監(jiān)控蓄電池的端電壓，當(dāng)充電電壓超過蓄電池設(shè)定的充滿斷開電壓值時，S1關(guān)斷，使太陽能電池不在對蓄電池進(jìn)行充電，從而保證蓄電池不被過充電，起到防止蓄電池過充電的保護(hù)作用。其他元件的作用和并聯(lián)型控制器相同，在此就不重復(fù)敘述了。三、串聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式串、并聯(lián)控制器的檢測控制電路實際上就是蓄電池過欠電壓的檢測控制電路，主要是對蓄電池的電壓隨時進(jìn)行取樣檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果向過充電、過放電開關(guān)器件發(fā)出接通或關(guān)斷的控制信號。三、串聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式電路包括過電壓檢測控制和欠電壓檢測控制兩部分電路，由帶遲滯控制的運算放大器組成。其中IC1（比較器）為過電壓檢測控制電路，IC1的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接被測蓄電池，當(dāng)蓄電池電壓大于過充電電壓值時，IC1輸出端G1輸出為低電平，使開關(guān)器件S1接通（并聯(lián)型控制器）或關(guān)斷（串聯(lián)型控制器），起到過電壓保護(hù)的作用。當(dāng)蓄電池電壓下降到小于過充電電壓值時，IC1的反相輸入電位小于同相輸入電位，則其輸出端G1又從低電平變?yōu)楦唠娖?，蓄電池恢?fù)正常充電狀態(tài)。過充電保護(hù)與恢復(fù)的門限基準(zhǔn)電壓由RP1其他電阻配合調(diào)整確定。IC2（比較器）構(gòu)成欠電壓檢測控制電路，其工作原理與過電壓檢測控制電路類似。三、串聯(lián)型控制器4.1.2光伏控制器工作方式該控制器以脈沖方式開關(guān)光伏組件的輸入，當(dāng)蓄電池逐漸趨向充滿時，隨著其端電壓的逐漸升高，PWM電路輸出脈沖的頻率和時間都發(fā)生變化，使開關(guān)器件的導(dǎo)通時間延長、間隔縮短，充電電流逐漸趨近于零。當(dāng)蓄電池電壓由充滿點向下降時，充電電流又會逐漸增大。與前兩種控制器電路相比，脈寬調(diào)制充電控制方式雖然沒有固定的過充電電壓斷開點和恢復(fù)點，但是電路會控制當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過充電控制點附近時，其充電電流要趨近于零。這種充電過程能形成較完整的充電狀態(tài)，其平均充電電流的瞬時變化更符合蓄電池當(dāng)前的充電狀況，能夠增加光伏系統(tǒng)的充電效率并延長蓄電池的總循環(huán)壽命。另外，脈寬調(diào)制型控制器還可以實現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤功能，因此可作為大功率控制器用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中。脈寬調(diào)制型控制器的缺點是控制器的自身工作有4%～8%的功率損耗。四、脈寬調(diào)制型控制器4.1.2光伏控制器工作方式該控制器以脈沖方式開關(guān)光伏組件的輸入，當(dāng)蓄電池逐漸趨向充滿時，隨著其端電壓的逐漸升高，PWM電路輸出脈沖的頻率和時間都發(fā)生變化，使開關(guān)器件的導(dǎo)通時間延長、間隔縮短，充電電流逐漸趨近于零。當(dāng)蓄電池電壓由充滿點向下降時，充電電流又會逐漸增大。與前兩種控制器電路相比，脈寬調(diào)制充電控制方式雖然沒有固定的過充電電壓斷開點和恢復(fù)點，但是電路會控制當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過充電控制點附近時，其充電電流要趨近于零。這種充電過程能形成較完整的充電狀態(tài)，其平均充電電流的瞬時變化更符合蓄電池當(dāng)前的充電狀況，能夠增加光伏系統(tǒng)的充電效率并延長蓄電池的總循環(huán)壽命。另外，脈寬調(diào)制型控制器還可以實現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤功能，因此可作為大功率控制器用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中。脈寬調(diào)制型控制器的缺點是控制器的自身工作有4%～8%的功率損耗。四、脈寬調(diào)制型控制器4.1.2光伏控制器工作方式多路控制器一般用于幾千瓦以上的大功率光伏發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能電池方陣分成多個支路接入控制器。當(dāng)蓄電池充滿時，控制器將太陽能電池方陣各支路逐路斷開；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，控制器再將太陽能電池方陣逐路接通，實現(xiàn)對蓄電池組充電電壓和電流的調(diào)節(jié)。這種控制方式屬于增量控制法，可以近似達(dá)到脈寬調(diào)制控制器的效果，路數(shù)越多，增幅越小，越接近線性調(diào)節(jié)。但路數(shù)越多，成本也越高，因此確定太陽能電池方陣路數(shù)時，要綜合考慮控制效果和控制器的成本。五、多路控制器4.1.2光伏控制器工作方式當(dāng)蓄電池充滿電時控制電路將控制機(jī)械或電子開關(guān)從S1至Sn順序斷開太陽能電池方陣各支路Z1至Zn。當(dāng)?shù)谝宦穁1斷開后，如果蓄電池電壓已低于設(shè)定值，則控制電路等待；直到蓄電池電壓再次上升到設(shè)定值后，再斷開第2路；如果蓄電池電壓不再上升到設(shè)定值，則其他支路保持接通充電狀態(tài)。當(dāng)蓄電池電壓低于恢復(fù)點電壓時，被斷開的太陽能電池方陣支路依次順序接通，直到天黑之前全部接通。圖中VD1至VDn是各個支路的防反充二極管，A1和A2分別是充電電流表和放電電流表，V為蓄電池電壓表。五、多路控制器4.1.2光伏控制器工作方式智能型控制器采用CPU或MCU等微處理器對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行高速實時采集，并按照一定的控制規(guī)律由單片機(jī)內(nèi)程序?qū)温坊蚨嗦饭夥M件進(jìn)行切斷與接通的智能控制。中、大功率的智能控制器還可通過單片機(jī)的RS232/485接口通過計算機(jī)控制和傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信和控制。智能控制器除了具有過充電、過放電、短路、過載、防反接等保護(hù)功能外，還利用蓄電池放電率高準(zhǔn)確性的進(jìn)行放電控制。智能控制器還具有高精度的溫度補(bǔ)償功能。六、智能型控制器4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法任務(wù)說明：

光伏組件（陣列）功率輸出會受到當(dāng)前環(huán)境的溫度、太陽能輻照度等參數(shù)影響，為了保障光伏組件（陣列），在不同的外界環(huán)境變化下，時時輸出最大功率，需要光伏控制器時時調(diào)整光伏組件（陣列）的輸出電壓，始終使光伏系統(tǒng)輸出最大功率，這一技術(shù)就是最大功率點的跟蹤。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)定電壓跟蹤、功率反饋法、擾動觀測法等最大功率點跟蹤方法。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法當(dāng)光伏陣列的工作電壓小于最大功率點電壓Vmax時，光伏陣列的輸出功率隨陣列端電壓上升而增加；當(dāng)陣列的工作電壓大于最大功率點電壓Vmax時，陣列的輸出功率隨端電壓上升而減小。MPPT的實現(xiàn)實質(zhì)上是一個自尋優(yōu)過程，即通過控制端電壓，使光伏陣列能在各種不同的日照和溫度環(huán)境下智能化的輸出最大功率。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法光伏陣列的開路電壓和短路電流在很大程度上受日照強(qiáng)度和溫度的影響，系統(tǒng)工作點也會因此飄忽不定，這必然導(dǎo)致系統(tǒng)效率的降低。為此，光伏陣列必須實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制，以便陣列在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率輸出。本文針對于常用的MPPT實現(xiàn)方法：定電壓跟蹤法、功率反饋法、擾動觀測法、導(dǎo)納增量法等進(jìn)行了仔細(xì)的分析。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法一、定電壓跟蹤仔細(xì)觀察圖P-V關(guān)系曲線圖，發(fā)現(xiàn)在一定的溫度下，當(dāng)日照強(qiáng)度較高時，諸曲線的最大功率點幾乎都分布在一條垂直線的兩側(cè)，這說明光伏陣列的最大功率輸出點大致對應(yīng)于某一恒定電壓，這就大大簡化了MPPT的控制設(shè)計，即人們僅需從生產(chǎn)廠商處獲得數(shù)據(jù)Vmax，并使陣列的輸出電壓鉗位于Vmax值即可，實際上是把MPPT控制簡化為穩(wěn)壓控制，這就構(gòu)成了定電壓跟蹤式的MPPT控制。采用定電壓跟蹤較之不帶定電壓跟蹤的直接耦合工作方式要有利得多，對于一般光伏系統(tǒng)可望獲得多至20％的電能。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法一、定電壓跟蹤基于恒定電壓法的跟蹤器制造比較簡單，而且控制比較簡單，初期投入也比較少。但這種控制方式忽略了溫度對開路電壓的影響，以常規(guī)的單晶硅光伏電池為例，當(dāng)環(huán)境溫度每升高1℃時，其開路電壓下降約為0.35～0.45％，具體較準(zhǔn)確的值可以用實驗測得，也可以按照光伏電池的數(shù)字模型計算得到。以某一位于新疆的光伏電站為例，在環(huán)境溫度為25℃時光伏陣列的開路電壓為363.6V，當(dāng)環(huán)境溫度為60℃時開路電壓下降至299V（太陽能輻射度相同情況下），其下降幅度達(dá)到17.5％，電壓變化波動較大。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法一、定電壓跟蹤定電壓跟蹤控制的優(yōu)點是：控制簡單，易實現(xiàn)，可靠性高；系統(tǒng)不會出現(xiàn)振蕩，有很好的穩(wěn)定性；可以方便的通過硬件實現(xiàn)。缺點是：控制精度差，特別是對于早晚和四季溫度變化劇烈的地區(qū)；必須人工干預(yù)才能良好運行，更難預(yù)料風(fēng)、沙等影響。為了克服以上缺點，可以在定電壓跟蹤的基礎(chǔ)上采用一些改進(jìn)的辦法：手工調(diào)節(jié)方式：根據(jù)實際溫度的情況，手動調(diào)節(jié)設(shè)置不同情況下的最大功率點電壓值Vmax，但次方法精度不高。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法二、功率反饋法功率反饋法的基本原理是通過采集太陽能電池陣列的直流電壓值和直流電流值，采用硬件或者軟件計算出當(dāng)前的輸出功率，由當(dāng)前的輸出功率P和上次記憶的輸出功率來控制調(diào)整輸出電壓值。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法二、功率反饋法同一輸出功率下，輸出電壓可能不唯一，因此控制器應(yīng)設(shè)計為單值控制模式，即僅以PV曲線右側(cè)為控制范圍，當(dāng)輸出功率變大時減小輸出電壓，當(dāng)輸出功率變小時增大輸出電壓，最終在最大功率點附近振蕩運行。這種方法實用方便，但可靠性和穩(wěn)定性均不佳，所以在實際系統(tǒng)中，較少采用此方法。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法二、功率反饋法同一輸出功率下，輸出電壓可能不唯一，因此控制器應(yīng)設(shè)計為單值控制模式，即僅以PV曲線右側(cè)為控制范圍，當(dāng)輸出功率變大時減小輸出電壓，當(dāng)輸出功率變小時增大輸出電壓，最終在最大功率點附近振蕩運行。這種方法實用方便，但可靠性和穩(wěn)定性均不佳，所以在實際系統(tǒng)中，較少采用此方法。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法二、功率反饋法同一輸出功率下，輸出電壓可能不唯一，因此控制器應(yīng)設(shè)計為單值控制模式，即僅以PV曲線右側(cè)為控制范圍，當(dāng)輸出功率變大時減小輸出電壓，當(dāng)輸出功率變小時增大輸出電壓，最終在最大功率點附近振蕩運行。這種方法實用方便，但可靠性和穩(wěn)定性均不佳，所以在實際系統(tǒng)中，較少采用此方法。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法三、擾動觀測法擾動觀測法是目前實現(xiàn)MPPT最常用的方法之一。原理是先讓光伏組件按照某一電壓值輸出，測得它的輸出功率，然后再在這個電壓的基礎(chǔ)上給一個電壓擾動（增加電壓或減小電壓），再測量輸出功率，比較測得的兩個功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)給相同方向的擾動，如果功率值減少了，則給反方向的擾動。此法最大的優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)簡單，被測參數(shù)少，能普遍的適用于光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤。但是，在系統(tǒng)已經(jīng)跟蹤到最大功率點附近時，擾動仍然沒有停止，這樣系統(tǒng)在最大功率點附近振蕩，會損失一部分功率，而且初始值和步長（擾動值）的選取對跟蹤的速度和精度都有較大的影響。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法三、擾動觀測法擾動觀測法是目前實現(xiàn)MPPT最常用的方法之一。原理是先讓光伏組件按照某一電壓值輸出，測得它的輸出功率，然后再在這個電壓的基礎(chǔ)上給一個電壓擾動（增加電壓或減小電壓），再測量輸出功率，比較測得的兩個功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)給相同方向的擾動，如果功率值減少了，則給反方向的擾動。此法最大的優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)簡單，被測參數(shù)少，能普遍的適用于光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤。但是，在系統(tǒng)已經(jīng)跟蹤到最大功率點附近時，擾動仍然沒有停止，這樣系統(tǒng)在最大功率點附近振蕩，會損失一部分功率，而且初始值和步長（擾動值）的選取對跟蹤的速度和精度都有較大的影響。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法三、擾動觀測法擾動觀測法是目前實現(xiàn)MPPT最常用的方法之一。原理是先讓光伏組件按照某一電壓值輸出，測得它的輸出功率，然后再在這個電壓的基礎(chǔ)上給一個電壓擾動（增加電壓或減小電壓），再測量輸出功率，比較測得的兩個功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)給相同方向的擾動，如果功率值減少了，則給反方向的擾動。此法最大的優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)簡單，被測參數(shù)少，能普遍的適用于光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤。但是，在系統(tǒng)已經(jīng)跟蹤到最大功率點附近時，擾動仍然沒有停止，這樣系統(tǒng)在最大功率點附近振蕩，會損失一部分功率，而且初始值和步長（擾動值）的選取對跟蹤的速度和精度都有較大的影響。擾動觀測法的優(yōu)點有控制回路簡單，跟蹤算法簡明，容易實現(xiàn)。缺點是在陣列最大功率點附近振蕩，導(dǎo)致部分功率損失；初始值及跟蹤步長的給定對跟蹤精度和速度有較大影響；有時會發(fā)生程序在運行中的“誤判”現(xiàn)象。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法三、擾動觀測法擾動觀測法的優(yōu)點有控制回路簡單，跟蹤算法簡明，容易實現(xiàn)。缺點是在陣列最大功率點附近振蕩，導(dǎo)致部分功率損失；初始值及跟蹤步長的給定對跟蹤精度和速度有較大影響；有時會發(fā)生程序在運行中的“誤判”現(xiàn)象。4.1.3光伏電池最大功率點跟蹤方法三、擾動觀測法由于在一天中日照是時刻變化的，特別是早晚和有云的天氣。所以對于光伏電池陣列來說，其P-V曲線是不停變化的。當(dāng)光伏系統(tǒng)用擾動觀測法進(jìn)行MPPT時，假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)工作在MPP附近，如圖4-11所示，當(dāng)前工作點電壓記為Ua，陣列輸出功率記為Pa。當(dāng)電壓擾動方向往右移至Ub，如果日照沒有變化，陣列輸出功率為Pb>Pa，控制系統(tǒng)工作正確。但如果日照強(qiáng)度下降，則對應(yīng)Ub的輸出功率可能為Pc<Pa，系統(tǒng)會誤判電壓擾動方向錯誤，從而控制工作電壓往左移回Ua點。如果日照持續(xù)下降，則有可能出現(xiàn)控制系統(tǒng)不斷誤判，使工作點電壓在Ua和Ub之間來回移動振蕩，而無法跟蹤到陣列的最大功率點。對于這種由于日照強(qiáng)度影響造成的系統(tǒng)誤判，可以通過加大擾動頻率和減小擾動的步長來盡可能的消除。4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購任務(wù)說明：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，典型離網(wǎng)光伏控制器可以適用于不同輸入電壓等級、多輸入支路、不同功率輸出的光伏系統(tǒng)。對于特定環(huán)境下的光伏系統(tǒng)需要從系統(tǒng)工作電壓、輸入數(shù)、額定功率等參數(shù)角度出發(fā)選擇合適的光伏控制器。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)典型光伏控制器的選配選擇和使用方法。4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購光伏控制器的配置選型要根據(jù)整個系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)并參考廠家提供的產(chǎn)品樣本手冊來確定。一般要考慮下列幾項技術(shù)指標(biāo)：1、系統(tǒng)工作電壓指太陽能發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池組的工作電壓，這個電壓要根據(jù)直流負(fù)載的工作電壓或交流逆變器的配置來確定，一般有12V、24V、48V、110V和220V等。2、光伏控制器的額定輸入電流和輸入路數(shù)光伏控制器的額定輸入電流取決于太陽能電池組件或方陣的輸入電流，光伏控制器的額定輸入電流應(yīng)等于或大于太陽能電池的輸入電流。一、光伏控制器選配原則4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購光伏控制器的輸入路數(shù)要多于或等于太陽能電池方陣的設(shè)計輸入路數(shù)。小功率控制器一般只有一路太陽能電池方陣輸入，大功率光伏控制器通常采用多路輸入，每路輸入的最大電流等于額定輸入電流除以輸入路數(shù)，因此，各路電池方陣的輸出電流應(yīng)小于或等于光伏控制器每路允許輸入的最大電流值。一、光伏控制器選配原則4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購3、光伏控制器的額定負(fù)載電流光伏控制器的額定負(fù)載電流是光伏控制器輸出到直流負(fù)載或逆變器的直流輸出電流，該數(shù)據(jù)要滿足負(fù)載或逆變器的輸入要求。除上述主要技術(shù)數(shù)據(jù)要滿足設(shè)計要求以外，使用環(huán)境溫度、海拔高度、防護(hù)等級和外形尺寸等參數(shù)以及生產(chǎn)廠家和品牌一、光伏控制器選配原則4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購1.主要特點(1)使用了單片機(jī)和專用軟件，實現(xiàn)了智能控制； (2)利用蓄電池放電率特性修正的放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準(zhǔn)確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓，保證了蓄電池得到最有效的使用； (3)具有過充、過放、電子短路、過載保護(hù)、獨特的防反接保護(hù)等全自動控制；以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險； (4)采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時間；過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命；同時具有準(zhǔn)確的溫度補(bǔ)償； (5)直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前電瓶狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況；二、典型太陽能電源控制器使用4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購(6)取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點，而利用了Flash存儲器記錄各工作控制點，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素；(7)使用了輕觸按鍵式操作，使用極其方便美觀。二、典型太陽能電源控制器使用4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購2.典型光伏控制器工作原理上述典型光伏控制器是為光伏發(fā)電直流供電系統(tǒng)設(shè)計，并使用了專用電腦芯片的智能化控制器。具有短路、過載、獨特的防反接保護(hù)，充滿、過放自動關(guān)斷、恢復(fù)等全功能保護(hù)措施，詳細(xì)的充電指示、蓄電池狀態(tài)、負(fù)載及各種故障指示?？刂破魍ㄟ^電腦芯片對蓄電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及蓄電池容量的參數(shù)進(jìn)行采樣，通過專用控制模型計算，實現(xiàn)符合蓄電池特性的放電率、溫度補(bǔ)償修正的高效、高準(zhǔn)確率控制，并采了用高效PWM蓄電池的充電模式，保證蓄電池工作在最佳的狀態(tài)，大大延長蓄電池的使用壽命。具有多種工作模式、輸出模式選擇，滿足用戶各種需要。二、典型太陽能電源控制器使用4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購3.安裝及使用：（1）導(dǎo)線的準(zhǔn)備：建議使用多股銅芯絕緣導(dǎo)線。先確定導(dǎo)線長度，在保證安裝位置的情況下，盡可能減少連線長度，以減少電損耗。按照不大于4A/mm2的電流密度選擇銅導(dǎo)線截面積，將控制器一側(cè)的接線頭剝?nèi)?mm的絕緣。二、典型太陽能電源控制器使用4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購（2）先連接控制器上蓄電池的接線端子，再將另外的端頭連至蓄電池上，注意正負(fù)不要反接。如果連接正確，蓄電池指示燈應(yīng)亮，可按按鍵來檢查。否則，需檢查連接對否。如發(fā)生反接，不會燒毀保險及損壞控制器任何部件。保險絲只作為控制器本身內(nèi)部電路損壞短路的最終保護(hù)。（3）連接光電池導(dǎo)線，先連接控制器上光電池的接線端子，再將另外的端頭連至光電池上，注意正負(fù)不要反接，如果有陽光，充電指示燈應(yīng)亮。否則，需檢查連接對否。（4）負(fù)載連接，將負(fù)載的連線接入控制器上的負(fù)載輸出端，注意正負(fù)極性，不要反接，以免燒壞電器。二、典型太陽能電源控制器使用4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購充電及超壓指示：當(dāng)系統(tǒng)連接正常，且有陽光照射到光電池板時，充電指示燈(1)為綠色常亮，表示系統(tǒng)充電電路正常；當(dāng)充電指示燈(1)出現(xiàn)綠色快速閃爍時，說明系統(tǒng)過電壓，處理見故障處理內(nèi)容；充電過程使用了PWM方式，如果發(fā)生過過放動作，充電先要達(dá)到提升充電電壓，并保持10分鐘，而后降到直充電壓，保持10分鐘，以活激蓄電池，避免硫化結(jié)晶，最后降到浮充電壓，并保持浮充電壓。如果沒有發(fā)生過放，將不會有提升充電方式，以防蓄電池失水。這些自動控制過程將使蓄電池達(dá)到最佳充電效果并保證或延長其使用壽命。三、典型控制器使用說明4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購蓄電池狀態(tài)指示：蓄電池電壓在正常范圍時，狀態(tài)指示燈(2)為綠色常亮；充滿后狀態(tài)指示燈為綠色慢閃；當(dāng)電池電壓降低到欠壓時狀態(tài)指示燈變成橙黃色；當(dāng)蓄電池電壓繼續(xù)降低到過放電壓時，狀態(tài)指示燈(2)變?yōu)榧t色，此時控制器將自動關(guān)閉輸出，提醒用戶及時補(bǔ)充電能。當(dāng)電池電壓恢復(fù)到正常工作范圍內(nèi)時，將自動使能輸出開通動作，狀態(tài)指示燈(2)變?yōu)榫G色；三、典型控制器使用說明4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購負(fù)載指示：當(dāng)負(fù)載開通時，負(fù)載指示燈(4)常亮。如果負(fù)載電流超過了控制器1.25倍的額定電流60秒時，或負(fù)載電流超過了控制器1.5倍的額定電流5秒時，故障指示燈(3)為紅色慢閃，表示過載，控制器將關(guān)閉輸出。當(dāng)負(fù)載或負(fù)載側(cè)出現(xiàn)短路故障時，控制器將立即關(guān)閉輸出，故障指示燈(3)快閃。出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，用戶應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查負(fù)載連接情況，斷開有故障的負(fù)載后，按一次按鍵，30秒后恢復(fù)正常工作，或等到第二天可以正常工作。三、典型控制器使用說明4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購負(fù)載開關(guān)操作：控制器上電后默認(rèn)負(fù)載輸出為關(guān)閉，在正常情況下，每按一次按鍵，負(fù)載輸出即改變一次開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載輸出為開時，負(fù)載指示燈(4)常亮；當(dāng)負(fù)載為關(guān)閉時，負(fù)載指示燈(4)常滅；當(dāng)負(fù)載過載時，故障指示燈(3)慢速閃爍，當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時，故障載指示燈(3)快速閃爍。負(fù)載過載或短路控制器均會關(guān)閉輸出。如復(fù)位過載、短路保護(hù)，按一次按鍵，30秒后即恢復(fù)正常輸出，30秒的恢復(fù)時間是為避免輸出功率電子器件連續(xù)短時間內(nèi)遭受超額大功率沖擊而降低壽命或損壞。三、典型控制器使用說明4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購過放強(qiáng)制返回控制：發(fā)生過放后，蓄電池電壓上升到過放截至恢復(fù)電壓13.1V（12V系統(tǒng)）時，負(fù)載自動恢復(fù)供電。但在發(fā)生過放后，蓄電池電壓上升到過放截至恢復(fù)電壓12.5V（12V系統(tǒng)）以上時，若此時按按鍵開關(guān)，即可強(qiáng)行恢復(fù)負(fù)載供電，以保應(yīng)急使用，注意此操作只有電壓超過12.5V（12V系統(tǒng)）時起作用。三、典型控制器使用說明4.1.4典型光伏控制應(yīng)用及選購四、常見故障現(xiàn)象及處理方法現(xiàn)象解決方法當(dāng)有陽光直射光電池組件時，綠色充電指示燈(1)不亮；請檢查光電池電源兩端接線是否正確，接觸是否可靠；充電指示燈(1)快閃；系統(tǒng)電壓超壓。蓄電池開路，檢查蓄電池是否連接可靠；或充電電路損壞；負(fù)載指示燈(4)亮，但無輸出；請檢查用電器具是否連接正確、可靠；故障指示燈(3)快閃而且無輸出；輸出有短路，請檢查輸出線路，移除所有負(fù)載后，按一下開關(guān)按鈕，30秒后控制器恢復(fù)正常輸出；故障指示燈(3)慢閃，且無輸出負(fù)載功率超過額定功率，請減少用電設(shè)備，按一下按鈕，30秒后控制器恢復(fù)輸出狀態(tài)指示燈(2)為紅色，且無輸出；蓄電池過放，充足電后自動恢復(fù)使用；4.3.1蓄電池電壓檢測器電路分析任務(wù)說明：光伏控制器要實現(xiàn)蓄電池充放電保護(hù)功能，必須要對充放電保護(hù)電路進(jìn)行充電電路和放電電路進(jìn)行電壓信號采集和分析。該內(nèi)容主要學(xué)習(xí)充電電路的過電壓檢測和放電電路的欠壓檢測控制電路的工作原理和過程。4.3.1蓄電池電壓檢測器電路分析檢測控制電路是由帶回差控制的運算放大器組成。A1比較器及相關(guān)電路為過電壓檢測控制電路。A1的同相輸入端由R1等電阻提供對應(yīng)“過電壓切斷”的基準(zhǔn)電壓，而反相輸入端接被測蓄電池，當(dāng)蓄電池電壓小于“過電壓切斷電壓”時，A1的反相輸入電位小于相同輸入電位，則其輸出端G1由低點平跳變至高電平，可使后續(xù)的充電回路開關(guān)閉合，即重新接通充電回路?！斑^電壓切斷門限”和“過電壓恢復(fù)門限”由RP1等相關(guān)電阻配合調(diào)整。A2為欠電壓檢測控制電路，其同相端接由R2等電阻提供的欠電壓基準(zhǔn)電壓，反相端接蓄電池電壓。當(dāng)蓄電池電壓小于“欠電壓門限”電平時，A2比較器的同相端大于反向端，輸出端G2為由低電平變?yōu)楦唠娖?，通過該高電平輸出信號控制切斷后續(xù)蓄電池電能輸出，即切斷蓄電池電能輸出，實現(xiàn)“欠電壓保護(hù)”；A2比較器的同相端小于反向端，輸出端G2為由高電平變?yōu)榈碗娖?，通過該地電平輸出信號控制接通后續(xù)蓄電池電能輸出，即接通蓄電池電能輸出，實現(xiàn)恢復(fù)對負(fù)載供電?！扒冯妷洪T限”和“欠電壓恢復(fù)門限”由RP2等相關(guān)電阻配合調(diào)整。4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路任務(wù)說明：鉛酸蓄電池充放電特性是指在特定條件下，蓄電池兩端電壓和充放電時間的關(guān)系，了解充放電特性是對蓄電池控制的基礎(chǔ)。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)鉛酸蓄電池放電特性、充電特性以及充電控制技術(shù)。4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路鉛蓄電池的放電特性就是指蓄電池的在恒定流放電狀態(tài)下的電解液相對密度ρ(15℃)、蓄電池端電壓Uf隨放電時間變化的規(guī)律，圖4-15是將某型號鉛蓄電池以5A進(jìn)行放電時測得的規(guī)律曲線。電解液相對密度是隨放電時間的增大按直線規(guī)律減小的。因為在恒流放電中，單位時間的硫酸消耗量是一個定值的緣故。鉛蓄電池的放電程度和電解液相對密度成正比。電解液相對密度每下降0.04，蓄電池約放掉25%額定容量Q（Ah）的電量。一、鉛酸蓄電池放電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路放電過程中，蓄電池兩端電壓的變化規(guī)律由三個階段組成：第一階段（OA）：端電壓由2.11V迅速下降到2.0V左右。這是因為放電前活性物質(zhì)孔隙內(nèi)部的硫酸迅速變?yōu)樗?，而極板外部的硫酸還來不及向極板孔隙內(nèi)滲透；極板內(nèi)部電解液相對密度迅速下降，兩端電壓迅速下降。一、鉛酸蓄電池放電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路第二階段（AB）：端電壓由2.0V下降到1.95V，基本呈直線規(guī)律緩慢下降。這是因為該階段單位時間極板孔隙內(nèi)部消耗的硫酸量與孔隙孔外部向極板孔隙內(nèi)部滲透補(bǔ)充的硫酸量相等，處于一種動平衡狀態(tài)的緣故。第三階段：端電壓迅速由1.95V下降到1.75V。其原因是：極板表面已形成大量硫酸鉛（其體積是海綿狀鉛的2.68倍，是二氧化鉛的1.86倍），堵塞了孫隙，滲透能力下降；同時單位時間的滲透量小于極板內(nèi)硫酸的消耗量，極板內(nèi)電解液相對密度迅速下降，此時應(yīng)停止放電，如果繼續(xù)放電，端電壓在短時間內(nèi)將急劇下降到零，致使蓄電池過度放電，導(dǎo)致蓄電池產(chǎn)生硫化故障，縮短其使用壽命。一、鉛酸蓄電池放電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路蓄電池電到終止電壓時應(yīng)及進(jìn)停止放電，極板孔隙中的電解液與整個容量中的電解液相互滲透，趨于平衡，電池的端電壓會有所回升。鉛蓄電池放電終了特征是：單格電池電壓下降到放電終止電壓（以20h放電率放電時終止電壓為1.75V）；電解液相對密度下降到最小值。放電終止電壓與放電電流大小有關(guān)，放電電流越大，連續(xù)放電的時越短，允許的放電終止電壓也越低一、鉛酸蓄電池放電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路鉛蓄電池的充電特征就是指蓄電池在恒定流充電狀態(tài)下，電解液相對密度ρ（15℃）、蓄電池端電壓UC隨充電時間的變化規(guī)律。圖是將某型號鉛蓄電池以5A進(jìn)行恒流充電時測得的規(guī)律曲線。充電過程中，電解液相對密度基本以直線逐漸上升。這是因為采用等流充電，充電機(jī)每單位時間向蓄電池輸入的電量相等，每單位時間內(nèi)電解液中的水變?yōu)榱蛩岬牧恳不鞠嗟?。充電過程中，鉛蓄電池端電壓上升的規(guī)律由四個階段組成：二、鉛電池充電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路第一階段：充電開始，端電壓上升較快（OA）。這是由于極板活性物質(zhì)孔隙內(nèi)部的水迅速變?yōu)榱蛩?，孔隙外部的水還未來得及滲透入補(bǔ)充，極板內(nèi)部電解液相對密度迅速上升所致。第二階段：端電壓上升較平穩(wěn)，至單格電壓2.4V（AB）。該階段，每單位時間內(nèi)極板內(nèi)部消耗的水與外部滲入的水基本相等，處于動態(tài)平衡狀態(tài)。二、鉛電池充電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路第三階段：端電壓由2.4V迅速上升至2.7V（BC）。該階段電解液中的水開始電解，正極板表面逸出氧氣，負(fù)極板處逸出氫氣電解液中冒出氣泡，出現(xiàn)所謂的電解液“沸騰”現(xiàn)象。第四階段：該階段過充電階段，端電壓不再上升（C）。為了觀察端電壓和電解液相對密度不再上升的現(xiàn)象，保證蓄電池充分充電，一般需要過充電2h～3h。由于過充電時劇烈地放出氣泡會導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落，造成蓄電池容量降低，使用壽命縮短，因此應(yīng)盡量避免長的時間過充電。過充電時，蓄電池逸出的氫氣與氧氣混合，混合氣體具有易烯、易爆特點，因此充電的蓄電池附近應(yīng)免明火出現(xiàn)。二、鉛電池充電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路鉛蓄電池充電終了的特征是：（1）端電壓和電解液相對密度上升到最大值，且2h～3h內(nèi)不再上升。（2）電解液中產(chǎn)生大量氣泡，呈現(xiàn)“沸騰”狀態(tài)。二、鉛電池充電特性4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路在實際光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄池中，為了實現(xiàn)設(shè)定的充電模式，須對充電過程進(jìn)行控制，運用正確的充電控制方法，有利于提高蓄電池的充電效率和使用壽命。（1）充電過程階段的劃分在實際光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄池中，為了實現(xiàn)設(shè)定的充電模式，須對充電過程進(jìn)行控制，運用正確的充電控制方法，有利于提高蓄電池的充電效率和使用壽命。充電過程一般分為主充、均充和浮充3個階段。充電末期主要是以恒小電流長時間充電的涓流充電流為主（充電倍率小于0.1C時，稱為涓流充電）。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路主充模式一般是快速充電，如二階段充電、變流間歇式充電和脈沖式充電都是現(xiàn)階段常見的主充模式。慢充模式主要是低充電電流的恒流充電模式。均充模式是指均衡電池特性的充電，在電池的使用過程中，因為電池的個體差異、溫度差異等原因造成電池端電壓不平穩(wěn)，為了避免這種不平衡趨勢的惡化，需要提高電池組的充電電壓，對電池進(jìn)行活化充電。為了保護(hù)蓄電池不過充，在蓄電池快速充電至80%～90%容量后，一般采用浮充模式（即恒壓充電），以適應(yīng)充電后期蓄電池可接受充電電流的減小。當(dāng)浮充電壓值與蓄電池端電壓相等進(jìn)便會自動停止，為了防止可能出現(xiàn)的蓄電池充電不足，在此之后可以加上涓流充電，使已基本充足電的蓄電池極板內(nèi)部較多的活性物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)，使得充電比較徹底。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路（2）充電程度判斷蓄電池進(jìn)行充電時，必須隨時判斷蓄電池的充電程度，以便控制充電電流大小。目前充電程度的判斷方法主要有：①蓄電池實際容量的檢測。通過檢測實際容量值與額定容量值進(jìn)行比較，從而判定蓄電池的充電程度。②檢測蓄電池端電壓。當(dāng)蓄電池端電壓與其額定值相差比較大時，說明處充充電初期；當(dāng)兩者相差很小時，說明充電過程已快完成。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路（3）充電各階段的自動轉(zhuǎn)換①時間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段的充電時間，由時間繼電器或CPU來控制轉(zhuǎn)換時刻。②設(shè)定輪換點的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實際電流或電壓值達(dá)到設(shè)定值時，立刻自動轉(zhuǎn)換。③采用積分電路在線檢測蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)到一定數(shù)值時，則發(fā)信號改變充電電流的大小。以上3種轉(zhuǎn)換方法，各有優(yōu)點和缺點。時間控制比較簡單，但缺乏來自蓄電池的實時信息，控制比較粗略；容量監(jiān)控方法控制電路比較復(fù)雜，但是控制精度明顯提高。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路（4）停充控制當(dāng)蓄電池充足時，須適時地切斷充電電源，否則將造成蓄電池的過充，出現(xiàn)失水和升溫等反應(yīng)，嚴(yán)重危及蓄電池的使用壽命。主要的停充控制方法有：①時控制采用恒流充電時，蓄電池所需要的充電時間可根據(jù)蓄電池容量和充電電流的大小來確定，因此只需要預(yù)先設(shè)定好充電時間，時間一定，定時器立刻發(fā)出信號停充或者降為浮充電。這種方法簡單，但充電時間不能根據(jù)蓄電池充電前的狀態(tài)自動調(diào)整，所以可能會出現(xiàn)欠充或總充的過程和現(xiàn)象。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.3.2鉛酸蓄電池充放電電路（4）停充控制②溫度控制正常充電時，蓄電池的溫度變化并不明顯，但當(dāng)蓄電池過充時，其內(nèi)部氣體壓力將明顯增大，負(fù)極板上氧化反應(yīng)使內(nèi)部發(fā)熱，溫度迅速上升。所以觀察蓄電池的溫度變化，可以判斷蓄電池是否已經(jīng)充滿。③電壓控制蓄電池充足電后，其端電壓呈現(xiàn)下降趨勢，據(jù)此將蓄電池電壓出現(xiàn)負(fù)增長的時刻作為停充時刻。與溫度控制法相比，這種方法響應(yīng)速度快，此外，電壓的負(fù)增長量與電壓的絕對值無關(guān)，因此這種停充控制方法可適應(yīng)于具有不同單格蓄電池數(shù)的蓄電池組，缺點是一般檢測器靈敏度和可靠性不高。三、蓄電池的充放電控制技術(shù)4.4直流匯流箱配置任務(wù)說明：直流匯流箱又稱直流接線箱，是實現(xiàn)光伏組件（陣列）有序連接和匯流功能的一種接線裝置，且能夠?qū)崟r采集各組件（陣列）之路的電壓與電流，有利于光伏電站建設(shè)、維護(hù)與檢修。該內(nèi)容主要學(xué)習(xí)直流匯流箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備選配方法。4.4直流匯流箱配置小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般不用直流匯流箱，電池組件的輸出線就直接接到了控制器的輸入端子上。直流匯流箱主要是在中、大型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，用于把太陽能電池組件方陣的多路輸出電纜集中輸入、分組連接，不僅使連線井然有序，而且便于分組檢查、維護(hù)，當(dāng)太陽能電池方陣局部發(fā)生故障時，可以局部分離檢修，不影響整體發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)工作。一、直流匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.4直流匯流箱配置一、直流匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.4直流匯流箱配置一、直流匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.4直流匯流箱配置(1)直流匯流箱安裝時，須滿足室外安裝的使用要求，絕緣防護(hù)等級要達(dá)到IP65，表4-4為防護(hù)等級要求說明。二、直流匯流箱參數(shù)IP防護(hù)類別是用兩個數(shù)字標(biāo)記的：例如一個防護(hù)類別IP44標(biāo)記字母第1個標(biāo)記數(shù)字第2個標(biāo)記數(shù)字接觸保護(hù)和外來物保護(hù)等級第1個標(biāo)記數(shù)字防水保護(hù)等級第2個標(biāo)記數(shù)字第1個數(shù)字防護(hù)范圍