光伏发电技术7.3控制器专题培训课件

用户在蓄电池的使用过程中，蓄电池放出的安时数 占其标称容量安时数的百分比。
深度放电会造成蓄电池内部极板表面硫酸盐化，导 致蓄电池的内阻增大，严重时会使个别电池出现“ 反极”现象和永久性损坏。因此，过大的放电深度 会严重影响电池的使用寿命。
一般情况下，光伏系统中，蓄电池的放电深度为 30%-80%。
影响充电效率的主要因素是蓄电池内部的各种负反应 ，如自放电。
对于一般的离网光伏系统，平均充电效率为80%85%在冬天可增加到90%-95%。
（5）蓄电池的自放电
蓄电池不使用时，随着放置时间的延长，储电量会 自动减少，这种现象叫做自放电。
（6）蓄电池的放电深度与荷电态 ①放电深度（Depth of Discharge，DOD）
（4）蓄电池的效率 离网光伏系统中，蓄电池是储能装置。实际使用的蓄
电池在工作过程中必定有一定的能量损耗，通常用能 量效率和安时效率来表示。
①能量效率
蓄电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比。 影响能量效率的主要因素是蓄电池的内阻。
②充电效率（库伦效率）
蓄电池放电时输出的电量和充电时输入的电量之比。
同，汽车蓄电池多用C20，固定型或摩托车蓄电池用 C10，牵引型和电动车蓄电池用C5，一般光伏可用C20
②蓄电池容量与温度的关系
温度高时，电解液的粘度下降，电阻减小，扩散速 度增大，电池的化学反应增强，这些都会使得容量 增大；但是温度升高时，蓄电池的自放电会增加， 电解液的消耗量也会增大。
的部件。
根据蓄电池用途和使用方法不相同，对于寿命的评价 方法也不相同。
对于铅酸蓄电池，可分为充放电循环寿命、使用寿命 和恒流过充电寿命三种评价方法。
蓄电池的充放电循环寿命以充、放电循环次数来衡量
使用寿命以蓄电池的工作年限来衡量。
使用寿命与蓄电池本身质量、工作条件、使用和维 护情况等因素有很大的关系。
B.电流率(倍率)：放电电流相当于电池额定容量的倍数
例：容量为100 A·h的蓄电池，以100 A· h/10h=10A电流放电，10h将全部电量放完，则电流 率为0.1C10.
C10表示10h放电率下的电池容量。 若以100A放电,则1h将全部电量放光,电流率为1C10 放电电流越大，蓄电池容量越小，根据使用条件的不
蓄电池在低温下容量迅速下降，通用型蓄电池在温 度降到5℃时，容量会降到70%左右。低于-15℃时 容量将下降到60%，且在-10℃以下充电反应非常缓 慢，可能造成放电以后难以恢复。放电后如果不能 及时充电，在温度低于-30℃时有冻坏的危险。
（3）蓄电池的使用寿命 在独立光伏发电系统中，通常蓄电池是使用寿命最短
Cr和Ct分别表示某个时刻的蓄电池剩余电量和 总容量。
③荷电态与放电深度的关系
SOC=1-DOD
随着蓄电池的放电，其荷电态要逐渐减少，相应 的电解液的相对密度和开路电压也会变小，电解 液的冰点要提高。
总之，蓄电池在离网光伏系统中是十分重要的组 成部分，也是整个系统中使用寿命最短的部件， 因此必须合理配备蓄电池的类型和规格，选择合 适的型号，具有足够的容量，精心安装和管理维 护，才能保证离网光伏系统的长期稳定运行。
7.4 控制器
光伏系统中的控制器是对光伏系统进行管理 和控制的设备，在不同类型的光伏系统中， 控制器不尽相同，其功能多少及复杂程度差 别很大。
控制器的组成：电子元器件、仪表、继电器 （是用小电流去控制大电流运作的一种“自 动开关”。在电路中起着自动调节、安全保 护、转换电路等作用）、开关等
（2）蓄电池的容量 定义：出厂时规定的该蓄电池在一定的放电电
流和一定的电解液温度下，单格电池的电压降 到规定值时，所能提供的电量。 单位：安时（A·h）或（ W·h） 标称容量取决于蓄电池本身和使用条件。 ①蓄电池容量和放电率的关系 同一个电池放电率不同，给出的容量也不同。 放电率有两种表示方法 A.小时率（时间率）：以一定的电流放完额定 容量所需要的时间。 Ct=放电电流I*放电时间t
控制器的基本作用：为蓄电池提供最佳的充 电电流和电压，并在充电过程中减少损耗， 同时保护蓄电池，需要时还有稳压功能。
7.4.1 控制器的类型
1.光伏控制器的基本电路
电路组成：太阳电池组件、控制电路及控制开关、 蓄电池和负载。开关1充电控制开关，开关2放电控 制开关。
开关1闭合，太阳电池组件通过控制器给蓄电池充 电；当蓄电池出现过充电时，开关1能及时切断充 电回路，使光伏组件停止向蓄电池供电；开关1还 能按预先设定的保护模式自动恢复对蓄电池的充电
开关2闭合时，由蓄电池给负载供电；当蓄电 池出现过放电时，开关2能及时切断放电回路 ，蓄电池停止向负载供电，当蓄电池再次充电 并达到预先设定的恢复充电点时，开关2又能 自动恢复供电。
开关1和开关2可以由各种开关元件构成，如各 种晶体管、可控硅、固态继电器、功率开关器 件等。
光伏充电控制器主要分为五种类型
并联型控制器的电路原理如图所示，VD1是防反充电 二极管，VD2是防反接二极管，T1和T2都是开关；T1 是控制器充电回路中的开关，T2为蓄电池放电开关； Bx是保险丝；R为泄荷电阻；检测控制电路监控蓄电池 的端电压。
并联型控制器，串联型控制器、脉宽调制性控 制器、多路控制器、智能型控制器、最大功率 跟踪型控制等
2.并联型控制器
也叫旁路型控制器，它是利用并联在太阳电池两端 的机械或电子开关器件控制充电过程。当蓄电池充 满电时，把太阳电池的输出电流分流到旁路电阻器 或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉（泄荷） ；当蓄电池电压回落到一定值时，再断开旁路恢复 充电，由于这种方式消耗热能，所以一般用于小型 、小功率系统。
②荷电态（State of Charge，SOC）
衡量蓄电池充电程度的一个重要参量。
一般把一定温度下，蓄电池充电到不 而将蓄电池再不能放出能量的状态定义为荷电态 SOC=0%。
一般铅酸蓄电池SOC的定义为 SOC=Cr/Ct*100%