太阳能光伏发电系统原理与应用技术 教学课件 ppt 作者 何道清 何涛 丁宏林 编第5章 控制器.ppt

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第5章 光伏控制器 何 道 清 编制 2011.12 第5章 光伏控制器 光伏控制器 5.1 光伏控制器概述 5.1.1 光伏控制器的基本概念 光伏控制器是对光伏发电系统进行管理和控制的设备。 光伏控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等 组成。 基本原理:控制器通过检测蓄电池的电压或荷电状态,判 断蓄电池是否已经达到过充电点或过放电点,并根据检测结 果发出继续充、放电或终止充、放电的指令,实现控制作 用。 基本作用:保护蓄电池 ;平衡光伏系统能量 ;显示系统 工作状态 。 5.1 光伏控制器概述 5.1.2 光伏控制器的主要功能 在太阳能光伏发电系统中,控制器是整个系统的核心部 件。为了延长蓄电池的寿命,必须对它过放电、过充电、 深度充电、负载过流和反充电等情况加以限制。在温差较 大的地区,性能良好的控制器应具备温度补偿功能,同时 能依照负载的电源需求来控制太阳能电池和蓄电池对负载 电能的输出。 5.1 光伏控制器概述 5.1.2 光伏控制器的主要功能 (1)具有输入充满断开和恢复连接功能,标准设计的蓄 电池电压值为12V时,充满断开和恢复连接的参考值为:  ①启动型铅酸电池:充满断开为15.0~15.2V,恢复连接 为13.7V;  ②固定型铅酸电池:充满断开为14.8~15.0V,恢复连接 为13.5V;  ③密封型铅酸电池:充满断开为14.1~14.5V,恢复连接 为13.2V。  (2)具有对蓄电池充放电管理和最优充电控制功能。 5.1 光伏控制器概述 (3)设备保护功能:防止太阳能电池板或电池方阵、蓄 电池极性反接的电路保护;防止负载、控制器、逆变器和 其它设备内部短路保护;防止夜间蓄电池通过太阳能电池 组件反向放电保护;防雷击引起的击穿保护。 (4)温度补偿功能(仅适用于蓄电池充满电压):通常 蓄电池的温度补偿系数为?(3~5)mV/(℃?cell)。 (5)光伏发电系统的各种工作状态显示功能:主要显示 蓄电池(组)电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源 状态、环境温度状态、故障报警等。 发光二极管颜色判断:绿色,工作正常;黄色,蓄电池 电能不足;红色,蓄电池电能严重不足,自动断开负载。 5.1 光伏控制器概述 (6)直流负载,控制器还可以有稳压功能,为负载提供 稳定的直流电。 (7)光伏系统数据及信息储存功能。  (8)光伏系统遥测、遥控、遥信等。 5.2 光伏控制器的基本原理 5.2.1蓄电池充电控制基本原理 1.铅酸蓄电池充电特性  铅酸蓄电池充电特性如图5-1曲线所示。蓄电池充电过程有3个阶段: 初期(OA),电压快速上升;中期(AC),电压缓慢上升,延续较长时 间;C点为充电末期,电压开始快速上升,接近D点时, 标志着蓄电池 已充满电,应停止充电。 5.2 光伏控制器的基本原理 2.常规过充电保护原理 依据D点的电压为蓄电池已充满标志这一原理,在控制器 中设置电压测量和电压比较电路,通过对D点电压值的监 测,即可判断蓄电池是否应结束充电。 ?对于开口式固定型铅酸蓄电池,标准状态(25℃,0.1C 充电率)下的充电终止电压(D点电压)约为2.5V/单体; ?对于阀控密封式铅酸蓄电池,标准状态(25℃,0.1C充 电率)下的充电终止电压约为2.35V/单体。 在控制器中比较器设置的D点电压,称为“门限电压”或 “电压阈值”。蓄电池的充满点一般设定在2.45~2.5V/单 体(固定式铅酸蓄电池)和2.3~2.35V/单体(阀控密封式 铅酸蓄电池)。 5.2 光伏控制器的基本原理 3.铅酸蓄电池充电温度补偿 温度补偿目的:保证蓄电池被充满同时又不会发生水的 大量分解。 控制器具有对蓄电池充满门限电压进行自动温度补偿的 功能。温度系数一般为单只电池?(3~5) mV/℃ (标准条件为 25℃),即当电解液温度(或环境温度)偏离标准条件时, 每升高1℃,蓄电池充满门限电压按照每只单体电池向下调 整3~5mV;每下降1℃,蓄电池充满门限电压按照每只单 体电池向上调整3~5mV。 5.2 光伏控制器的基本原理 5.2.2 蓄电池过放电保护基本原理 1.铅酸蓄电池放电特性 铅酸蓄电池放电特性如图5-2曲线所示。蓄电池放电过程有3个阶段: 开始(OE)阶段,电压下降较快;中期(EG),电压缓慢下降,延续较长 时间;放电电压降到G点后,电压急剧下降。 标志蓄电池已接近放电终 了,应立即停止放电。 5.2 光伏控制器的基本原理 2.常规过放电保护原理  依据G点的电压标志放电终了这一原理,在控制器中设置

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