光伏发电技术控制器课件
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第7章 光伏系统部件
7.3.2 蓄电池 7.3.2.6 蓄电池的性能参数 主要讨论应用最多的铅酸蓄电池 （1）蓄电池的电压 铅酸蓄电池每格的标称电压是2V，实际
电压随充放电情况而有变化。 充电结束时电压有2.5-2.7V，以后缓慢降
低到2.05V左右的稳定状态。 放电时，电压缓慢下降，降到1.7V时，便
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 的部件。
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%。
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。
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）
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
不能再继续放电。
（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
（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。
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
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
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。
②荷电态（State of Charge，SOC）
衡量蓄电池Fra Baidu bibliotek电程度的一个重要参量。
一般把一定温度下，蓄电池充电到不能再吸收能 量的状态定义为荷电态，即SOC=100%
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%
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。
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
7.3.2 蓄电池 7.3.2.6 蓄电池的性能参数 主要讨论应用最多的铅酸蓄电池 （1）蓄电池的电压 铅酸蓄电池每格的标称电压是2V，实际
电压随充放电情况而有变化。 充电结束时电压有2.5-2.7V，以后缓慢降
低到2.05V左右的稳定状态。 放电时，电压缓慢下降，降到1.7V时，便
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 的部件。
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%。
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。
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）
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
不能再继续放电。
（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
（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。
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
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
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。
②荷电态（State of Charge，SOC）
衡量蓄电池Fra Baidu bibliotek电程度的一个重要参量。
一般把一定温度下，蓄电池充电到不能再吸收能 量的状态定义为荷电态，即SOC=100%
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%
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。
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