家庭離網光伏發電系統的優化控制

2021-01-15 索比光伏網

1.控制器的基本工作原理

太陽能電池的輸出特性曲線如圖1所示，太陽能電池的伏安特性具有很強的非線性，即當日照強度改變時，其開路電壓不會有太大的改變，但所產生的最大電流會有相當大的變化，所以其輸出功率與最大功率點會隨之改變。然而當光強度一定時，太陽能電池輸出的電流一定，可以認為是恆流源。因此，必須研究和設計性能優良的太陽能光伏發電控制器，才能更有效地利用太陽能。

在離網太陽能光伏發電系統中，太陽能電池將吸收的光能轉換成的電能是通過充放電控制器對蓄電池進行充電的，同時供給負載用電。充放電控制器的功能主要有兩個，一是對蓄電池的充放電保護，以避免蓄電池有過充或過放的情形發生，而蓄電池的任務則是貯能，以便在夜間或陰雨天供給負載用電;另一是提供穩定的直流電壓源給逆變器或直流負載使用。光伏控制器應具有的主要功能有：

①高壓(HVD)斷開和恢復功能。控制器應具有輸入高壓斷開和恢復連接功能。

②欠壓(LVG)告警斷開和恢復功能。當蓄電池電壓降到欠壓設定值時發出聲光告警信號，並停止蓄電池向負載供電，當蓄電池電壓恢復到欠壓設定值以上時，恢復蓄電池向負載供電。

③保護功能。控制器應具有負載短路保護電路;控制器內部短路保護電路;蓄電池通過太陽能電池組件反向放電保護電路;負載、太陽能電池組件或蓄電池極性反接保護電路;在多雷電區防止由於雷擊引起的擊穿保護電路。

⑤溫度補償功能。當蓄電池溫度低於25℃時，蓄電池應要求較高的充電電壓，以便完成充電過程。相反，高於該溫度蓄電池要求充電電壓較低。通常鉛酸蓄電池的溫度補賞係數為45mv/C。

2並聯型充放電控制器

並聯型充放電控制器框圖如圖2所示，在並聯型充放電控制器充電迴路中，開關器件T1是並聯在太陽能電池方陣的輸出端，當蓄電池電壓大於「充滿切離電壓」時，開關器件T1導通，同時二極體D1截止，則太陽能電池方陣的輸出電流直接通過T1短路洩放，不再對蓄電池進行充電，從而保證蓄電池不會出現過充電，起到「過充電保護」作用。

D1為防「反充電二極體」，只有當太陽能電池方陣輸出電壓大於蓄電池電壓時，D1才能導通，反之D1截止，從而保證夜晚或陰雨天氣時不會出現蓄電池向太陽能電池方陣反向充電，起到「放反向充電保護」作用。

開關器件T2為蓄電池放電開關，當負載電流大於額定電流出現過載或負載短路時，T2關斷，起到「輸出過載保護」和「輸出短路保護」作用。同時，當蓄電池電壓小於「過放電壓」時，T2也關斷，起到「過放電保護」的作用。

D2為「防反接二極體」，當蓄電池極性接反時，D2導通使蓄電池通過D2短路放電，產生很大電流可快速將熔斷器的熔體熔斷，起到「防蓄電池反接保護」作用。

檢測控制電路隨時對蓄電池電壓進行檢測，當電壓大於「充滿切離電壓」時使T1導通進行「過充電保護」;當電壓小於「過放電壓」時使T2關斷進行「過放電保護」。

3.串聯型充放電控制器

串聯型充放電控制器框圖如圖3所示，串聯型充放電控制器和並聯型充放電控制器電路結構相似，唯一區別在於開關器件T1的接法不同，並聯型T1並聯在太陽能電池方陣輸出端，而串聯型T1是串聯在充電迴路中。當蓄電池電壓大於「充滿切離電壓」時，T1關斷，使太陽能電池不再對蓄電池進行充電，起到「過充電保護」作用。

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