光伏发电技术控制器课件
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《太阳能光伏发电技术》课件——6.逆变器
中功率逆变器 （5-50KW）
大功率逆变器 （>50KW）
4、按逆变器输出能量的去向分类
有源逆变器 无源逆变器
有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。 无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
三、逆变器的分类
5、按逆变器输出电压的波形分类
方波逆变器
阶梯波逆变器
正弦波逆变器
三、逆变器的分类
光伏逆变器
离网型逆变器 并网箱逆变器
集中并网逆变器 组串式并网逆变器
微型并网逆变器 双向并网逆变器
6.2逆变器的结构与工作原理
逆变器的结构与工作原理
一、逆变器的基本结构
DC入
输入电路
DC
AC
主逆变电路
输出电路
AC出
辅助电路
控制电路
逆变器的基本电路结构图
保护电路
一、逆变器的基本结构
1、输入电路
作用：为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。
光伏逆变器是光伏发电系统必不可少的一部分。
一、控制器的功能
主要作用
将直流电转换为交流电
自动运行和停机 防孤岛效应
其他作用
最大功率点跟踪（MPPT）控制 电网检测及并网
一、控制器的功能
1、自动运行和停机作用
辐射强度
太阳能电池输出
达到所需 输出功率
逆变器主动开始运转
只需太阳能电池组件的输出功率大于逆变器任务所需的输出功率，逆变器就继续运转；
• 对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。
一、控制器的功能
4、电网检测及并网
电网取电
检测 电压 频率 相序
调整并网逆 器发电参数
并网发电
《太阳能光伏发电技术》课件——5.控制器
48V系统
56.4～58V
57.6V
6、蓄电池充电保护的关断恢复电压（HVR）
蓄电池过充后，停止充电，进行放电，再次恢复充电的电压。
12V系统 13.1～13.4V
24V系统 26.2～26.8V
48V系统 52.4～53.6V
典型值
13.2V
26.4V
52.8V
二、光伏控制器的技术参数
7、蓄电池的过放电保护电压（LVD）
其他功能
1、防止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；
2、防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路；
3、防止雷击引起的击穿保护；
4、温度补偿功能；
5、显示光伏发电系统的各种工作状态。
蓄电池电压
负载状态
辅助电源状态
温度环境状态
电池方阵工作状态 故障告警
二、光伏控制器的工作原理
开关1：充电开关
开关2：放电开关
并联型
用于
较高功率系统
用于
小型、低功率系统
脉宽调制型
智能型
多路控制型 最大功率跟踪行
一、控制器的分类
3、按照应用场景和功能分类：
二、光伏控制器的技术参数
1、系统电压
即额定工作电压，指光伏发电系统的直流工作电压。
12V
24V
48V
110V
220V
500V
2、最大充电电流
指光伏组件或阵列阵输出的最大电流。
5.1控制器的功能及原理
控制器的功能及原理
光能 负载供电
发电量不足 用电量较大
电能
储存
储能装置
一、控制器的功能
基本功能
将光伏组件或者光伏阵列产生的直流电提供给蓄电池充电； 同时防止蓄电池过充电或过放电。
光伏控制器(教学课件PPT)上课讲义
(a) 小功率控制器
(b) 中功率控制器
(c) 中功率控制器
光伏控制器实训（应用）
一、光伏控制器功能 光伏控制器应具有以下功能： 1.防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命； 2.防止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；(怎么验证？) 3.防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路； 4.具有防雷击引起的击穿保护； 5.具有温度补偿的功能 6.显示光伏发电系统的各种工作状态，包括：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
8.温度补偿 控制器一般都具有温度补偿功能，以适应不同的环境工作温度，为蓄 电池设置更为合理的充电电压。控制器的温度补偿系数应满足蓄电池的 技术要求，其温度补偿值一般为-20～-40m\U℃。 9.工作环境温度 控制器的使用或工作环境温度范围随厂家不同一般在-20～+50℃之间 。
10.其他保护功能 (1)控制器输入、输出短路保护功能。控制器的输入、输出电路都 要具有短路保护电路，提供保护功能。 (2)防反充保护功能。控制器要具有防止蓄电池向太阳能电池反向 充电的保护功能。 (3)极性反接保护功能。太阳能电池组件或蓄电池接入控制器，当 极性接反时，控制器要具有保护电路的功能。 (4)防雷击保护功能。控制器输入端应具有防雷击的保护功能，避 雷器的类型和额定值应能确保吸收预期的冲击能量。 (5)耐冲击电压和冲击电流保护。在控制器的太阳能电池输入端施 加1.25倍的标称电压持续一小时，控制器不应该损坏。将控制器充 电回路电流达到标称电流的1.25倍并持续一小时，控制器也不应该 损坏。
二、并联型控制器
并联型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并联在太阳能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，把太阳能电池的输出分流到旁路电 阻器或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉：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。
光伏发电技术及其应用 教学课件 ppt 作者 魏学业 第六章
图6-21 两逆变器并联运行等效电路
6.2.3 逆变器并联均流控制方法 1．有功、无功控制 2．电压和频率下垂控制 3．瞬时调制控制技术 6.2.4 逆变器并联的环流分析与抑制 1．逆变模块工作于逆变状态分析 对于逆变模块并联时工作于逆变状态，其主电路的工作状态 可分别由图6-23、图6-24、图6-25的各个状态图进行说明。 图6-23、图6-24、图6-25中的工作状态图是对正半周母线电 压（这里指逆变模块并联后输出的交流电压，以下同）进行描 述的，对于负半周交流电压，也可作相同分析。 图6-23表示VF1、VF4导通，直流侧能量馈入母线电压，电流 IL以图中箭头所示的方向增加。 图6-24表示，VF1、VF3导通，直流侧能量对电容C进行充电， 电感L储存能量通过VF1及VD3组成回路与母线电压进行能量交 换。
6.4.1
二极管钳位型三电平变换
Байду номын сангаас
图6-33 二极管钳位型三电平逆变器
6.4.2
飞跨电容型多电平逆变器
图6-35 飞跨电容型三电平逆变器
6.4.3 级联型多电平逆变 器 1．级联型多电平逆变器拓扑 2．H桥级联型逆变器工作机理
6.4.4
多电平调制策略的研究现状
1．阶梯波调制策略
图6-39 五电平阶梯波输出波形 2．开关点预置PWM调制策略 3．空间矢量PWM调制策略
6.3
逆变器的多重叠加技术
6.3.1 移相多重叠加法 由信号分析理论可知，一个方波信号如图6-27所示，其数学 表达式可表示为式（6-6），从式中可看出包含基波分量 和奇次谐波分量。而谐波分量特
图6-27 方波信号
6.3.2 多重叠加法的基本原理 若将N个单相方波逆变器的输出变压器次级，按照图6-28所 示的方式串联起来，就组成了单相串联多重叠加式逆变器 ，如果N个单相方波逆变器用的都是桥式逆变电路，则此 单相串联多重叠加式逆变器既能改善输出电压波形，又能 调节输出电压。
光伏控制器(教学课件PPT)上课讲义
二、功率反馈（Power Feedback）法
功率反馈法的基本原理是通过采集太阳能电池阵列的直流电压值和直流电 流值，采用硬件或者软件计算出当前的输出功率，由当前的输出功率P和上次 记忆的输出功率 P '来控制调整输出电压值。
三、扰动观测（Perturbation and Observation－P&O）法
六、智能型控制器 智能型控制器采用CPU或MCU等微处理器对太阳能光伏发电系统的运行参数进行 高速实时采集，并按照一定的控制规律由单片机内程序对单路或多路光伏组件进 行切断与接通的智能控制。中、大功率的智能控制器还可通过单片机的 RS232/485接口通过计算机控制和传输数据，并进行远距离通信和控制。
项目5 光伏控制器
单体电池发电特性认识 光伏组件发电特性分析 光伏方阵结构设计 光伏方阵方位设计
控制器是太阳能光伏发电系统的核心部件之一，也是平衡系统的主要组 成部分。在小型光伏发电系统中，控制器主要用来保护蓄电池。在大中 型系统中，控制器担负着平衡光伏系统能量，保护蓄电池及整个系统正 常工作和显示系统工作状态等重要作用，控制器可以单独使用，也可以 和逆变器等合为一体。在特殊的应用场合中，特别对于小型光伏发电系 统，控制器决定了一个系统功能。所以必须掌握小型或独立光伏发电系 统控制器的认识及典型控制电路制作。
8.温度补偿 控制器一般都具有温度补偿功能，以适应不同的环境工作温度，为蓄 电池设置更为合理的充电电压。控制器的温度补偿系数应满足蓄电池的 技术要求，其温度补偿值一般为-20～-40m\U℃。 9.工作环境温度 控制器的使用或工作环境温度范围随厂家不同一般在-20～+50℃之间 。
10.其他保护功能 (1)控制器输入、输出短路保护功能。控制器的输入、输出电路都 要具有短路保护电路，提供保护功能。 (2)防反充保护功能。控制器要具有防止蓄电池向太阳能电池反向 充电的保护功能。 (3)极性反接保护功能。太阳能电池组件或蓄电池接入控制器，当 极性接反时，控制器要具有保护电路的功能。 (4)防雷击保护功能。控制器输入端应具有防雷击的保护功能，避 雷器的类型和额定值应能确保吸收预期的冲击能量。 (5)耐冲击电压和冲击电流保护。在控制器的太阳能电池输入端施 加1.25倍的标称电压持续一小时，控制器不应该损坏。将控制器充 电回路电流达到标称电流的1.25倍并持续一小时，控制器也不应该 损坏。
光伏发电工程技术教学课件作者詹新生项目2光伏发电系统的设计
31
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.3 蓄电池的选型
〔1〕正负极板 极板在蓄电池中的作用有两个：一是发生电化学反响，
实现化学能与电能间的转换；二是传导电流。正极活性物质主 要成分为深棕色的二氧化铅〔PbO2〕，负极活性物质主要成分 为海绵状铅〔Pb〕，呈深灰色。
〔2〕隔板〔膜〕 普通铅蓄电池采用隔板，而VRLA蓄电池采用隔膜。它的
主要作用是：防止正负极板短路，使电解液中正负离子顺利通 过；阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损 伤。
32
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.3 蓄电池的选型
〔3〕蓄电池的壳体〔电池槽、盖〕 蓄电池的壳体〔电池槽、盖〕是由PP塑料、橡胶等材料
制成，是盛放正、负极板和电解液等的容器。 〔4〕电解液 电解液是蓄电池的重要组成局部，它的作用一是使极板上
工程2 光伏发电系统的设计
任务2.1 光伏发电系统的总体设计 任务2.2 光伏组件的选型 任务2.3 蓄电池的选型 任务2.4 光伏控制器的选型 任务2.5 光伏逆变器的选型 任务2.6防雷及光伏阵列支架的设计 任务2.7光伏发电电站并网接入设计
1
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.1 光伏发电系统的总体设计
16
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.2 光伏组件的选型
1.光伏组件的结构 大多数晶体硅光伏组件是由透明的前外表、胶质密封材料、 太阳能电池片、接线盒、端子、背外表和框架等组成，如图214所示。
17
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.2 光伏组件的选型
2.光伏组件的分类 〔1〕按照基体材料分类
的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反响；二是起导电作 用，蓄电池使用时通过电解液中离子迁移，起到导电作用，使 电化学反响得以顺利进行。它是纯浓硫酸和蒸馏水按一定的比 例配制面成。
工程2 光伏发电系统的设计 任务2.3 蓄电池的选型
〔1〕正负极板 极板在蓄电池中的作用有两个：一是发生电化学反响，
实现化学能与电能间的转换；二是传导电流。正极活性物质主 要成分为深棕色的二氧化铅〔PbO2〕，负极活性物质主要成分 为海绵状铅〔Pb〕，呈深灰色。
〔2〕隔板〔膜〕 普通铅蓄电池采用隔板，而VRLA蓄电池采用隔膜。它的
主要作用是：防止正负极板短路，使电解液中正负离子顺利通 过；阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损 伤。
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工程2 光伏发电系统的设计 任务2.3 蓄电池的选型
〔3〕蓄电池的壳体〔电池槽、盖〕 蓄电池的壳体〔电池槽、盖〕是由PP塑料、橡胶等材料
制成，是盛放正、负极板和电解液等的容器。 〔4〕电解液 电解液是蓄电池的重要组成局部，它的作用一是使极板上
工程2 光伏发电系统的设计
任务2.1 光伏发电系统的总体设计 任务2.2 光伏组件的选型 任务2.3 蓄电池的选型 任务2.4 光伏控制器的选型 任务2.5 光伏逆变器的选型 任务2.6防雷及光伏阵列支架的设计 任务2.7光伏发电电站并网接入设计
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工程2 光伏发电系统的设计 任务2.1 光伏发电系统的总体设计
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工程2 光伏发电系统的设计 任务2.2 光伏组件的选型
1.光伏组件的结构 大多数晶体硅光伏组件是由透明的前外表、胶质密封材料、 太阳能电池片、接线盒、端子、背外表和框架等组成，如图214所示。
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工程2 光伏发电系统的设计 任务2.2 光伏组件的选型
2.光伏组件的分类 〔1〕按照基体材料分类
的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反响；二是起导电作 用，蓄电池使用时通过电解液中离子迁移，起到导电作用，使 电化学反响得以顺利进行。它是纯浓硫酸和蒸馏水按一定的比 例配制面成。
光伏发电系统ppt课件
能量管理器：实现同时给多个负载用电与蓄电池充电之间能量分配； 可调节负载：为匹配阵列的最大功率点，负载中有可调节性负载（蓄电池 充电负荷，变频器带动的光伏泵）
光伏照明系统
光伏+储能系统：天白光伏电池对蓄电池充电储能，晚间蓄电池对 用电器释放能量
光伏照明系统：输出照明系统的额定电压不是固定的220V，具体视 负载而定 升压电路：将蓄电池电压升到220V市电 光伏工作点控制： 最大功率点跟踪控制（MPPT）：需芯片实时跟踪和控制光伏电池输出率点 恒电压工作点控制（CVT）：只需模拟电路控制输出电压工作点 MPPT较CVT复杂，但CVT比MPPT多损失5-10%的功率。 高压气体放电照明系统： 150W、250W、400W，直流生压电路、高频逆变电路、电子镇流与起辉电路
对电流电压连续采样取均值
256(k 1)
256k 1
dI (k) I (k 1) I (k) Ii / 256 Ii / 256
256k 1
256(k 1)
类似dU (k)
做差分：I (k) U (k 1)dI (k) U (k) I (k 1)dU (k)
若U (k) I (k),到达最大功率点 若U (k) I (k)，工作在恒流区，需降低功率输出，使工作点回到最大功率点 若U (k) I (k)，工作在恒压区，需提高功率输出
MTTP算法轨迹在最大功率点附近摆动
电压型逆变器功率恒定特性：输入电压降低时， 电流增大，使功率稳定 不利：导致阵列在低电压下，电流源区域成为不 稳定工作区
Pm
C A
B
I
A点为最大功率点，当光照↑，等功率点有B和C 当有干扰使功率有减小变化时
I
d
0
(
T Tref
光伏照明系统
光伏+储能系统：天白光伏电池对蓄电池充电储能，晚间蓄电池对 用电器释放能量
光伏照明系统：输出照明系统的额定电压不是固定的220V，具体视 负载而定 升压电路：将蓄电池电压升到220V市电 光伏工作点控制： 最大功率点跟踪控制（MPPT）：需芯片实时跟踪和控制光伏电池输出率点 恒电压工作点控制（CVT）：只需模拟电路控制输出电压工作点 MPPT较CVT复杂，但CVT比MPPT多损失5-10%的功率。 高压气体放电照明系统： 150W、250W、400W，直流生压电路、高频逆变电路、电子镇流与起辉电路
对电流电压连续采样取均值
256(k 1)
256k 1
dI (k) I (k 1) I (k) Ii / 256 Ii / 256
256k 1
256(k 1)
类似dU (k)
做差分：I (k) U (k 1)dI (k) U (k) I (k 1)dU (k)
若U (k) I (k),到达最大功率点 若U (k) I (k)，工作在恒流区，需降低功率输出，使工作点回到最大功率点 若U (k) I (k)，工作在恒压区，需提高功率输出
MTTP算法轨迹在最大功率点附近摆动
电压型逆变器功率恒定特性：输入电压降低时， 电流增大，使功率稳定 不利：导致阵列在低电压下，电流源区域成为不 稳定工作区
Pm
C A
B
I
A点为最大功率点，当光照↑，等功率点有B和C 当有干扰使功率有减小变化时
I
d
0
(
T Tref
光伏控制器(教学课件PPT)
(a) 小功率控制器
(b) 中功率控制器
(c) 中功率控制器
光伏控制器实训（应用）
一、光伏控制器功能 光伏控制器应具有以下功能： 1.防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命； 2.防止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；(怎么验证？) 3.防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路； 4.具有防雷击引起的击穿保护； 5.具有温度补偿的功能 6.显示光伏发电系统的各种工作状态，包括：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
序号 蓄电池电压 Q1sd
Q1gd
Q2 sd
利用稳压电源 代替蓄电池， 关闭平台蓄电 池。
状态
通过实验找出控制器对蓄电池保护的4个电压点（过压关断电压、过压关断 恢复电压、 欠压关断电压、 、 欠压关断恢复电压 ）
三、串联型控制器
串联型控制器是利用串联在充电回路中的机械或电子开关器件控制充电过程。 当蓄电池充满电时，开关器件断开充电回路，停止为蓄电池充电；当蓄电池 电压回落到一定值时，充电电路再次接通，继续为蓄电池充电。串联在回路 中的开关器件还可以在夜间切断光伏电池供电，取代防反充二极管。串联型 控制器同样具有结构简单、价格便宜等特点，但由于控制开关是串联在充电 回路中，电路的电压损失较大，使充电赦率有所降低。
二、并联型控制器
并联型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并联在太阳能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，把太阳能电池的输出分流到旁路电 阻器或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉：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。
六、智能型控制器 智能型控制器采用CPU或MCU等微处理器对太阳能光伏发电系统的运行参数进行 高速实时采集，并按照一定的控制规律由单片机内程序对单路或多路光伏组件进 行切断与接通的智能控制。中、大功率的智能控制器还可通过单片机的 RS232/485接口通过计算机控制和传输数据，并进行远距离通信和控制。
太阳能光伏发电系统ppt课件
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可编辑ppt
光伏发电技术的优势
1. 太阳能资源丰富且免费 2. 没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件 3. 保持系统运转仅需很少的维护 4. 系统为组件，可在任何地方快速安装 5. 无噪声、无有害气体排放和污染
19
可编辑ppt
光伏发电在BIPV上的运用
1. 定义： 使光伏发电与建筑相结合，让光伏部
24
可编辑ppt
5.太阳能光伏与建筑一体化优点：
（1）可以有效利用围护表面（屋顶和墙面），无需额外用地或加建其他设 施，节省了土地资源。这对于人口密集、土地昂贵的城市尤为重要； （2）可原地发电、原地使用，可节约电站送电网的投资和减少输电、分电 损耗； （3）通常夏季由于空调、制冷等设备的使用，形成用电高峰，而这时也是 光伏方阵发电最多的时期，BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向 电网供电，从而舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的 社会效益； （4）由于光伏阵列安装在屋顶和墙面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面 温度和屋顶温度过高，因此可以改善室内温度，并且降低空调负荷； （5）利用太阳能光伏发电减少了一般由于化石燃料发电所带来的严重空气 污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要； （6）在建筑围护结构上安装光伏阵列，可推动光伏组件的应用和批量生 产，进一步降低其市场价格。
工作过程：太阳电池(solar cell)是以半导体制成的，将 太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半 导体及n型半导体使其产生电子(负)及空穴(正)，同时分离 电子与空穴而形成电压降，再经由导线传输至负载。
5
可编辑ppt
光伏发电的原理
1. 光能到电能转换只有在P-N结界面活性层发 生。并且一个光子只能激发出一个电子-空 穴对。
光伏控制器课件
精品ppt44光伏控制器的主要技术参数光伏控制器的主要技术参数系统电压最大充电电流太阳电池方阵输入路数电路自身损耗充满断开或过压关断电压hvd欠压断开或欠压关断电压lvd蓄电池充电浮充电压温度补偿使用或工作环境温度范围其他保护功能精品ppt55光伏控制器的配置选型光伏控制器的配置选型配置选型工作要根据整个光伏发电系统的各项技术指标并参考生产厂家提供的产品样本手册来确定
精品PPT
2、中功率光伏控制器 负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。 系统状态显示； 可编程设定负载的控制方式； 多种保护功能； 浮充电压的温度补偿功能； 具有快速充电功能； 普通充放电工作模式、光控开/关、光控开/时控
关工作模式
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3、大功率光伏控制器 大功率光伏控制器采用微电脑芯片控制系统，
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2）串联型控制器：是利用串联在充电回路中 的制器的检测控制电路：
是蓄电池过欠电压的检测控制电路，主要 是对蓄电 池的电压随时进行取样检测，并根据检测结果向过 充电、过放电开关器件发出 接通或关断的控制信号。
控制S1通断
控制S2通断
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太阳能光伏控制器
精品PPT
1、太阳能光伏控制器概述
主要作用：在小型光伏系统中，用来保护蓄电池； 在大中型系统中，起平衡光伏系统能量、保护蓄电 池及整个系统正常运行等；
精品PPT
光伏控制器应具有以下功能：①防止蓄电池过 充电和过放电，延长蓄电池寿命；②防 止太 阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；③ 防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部 短路；④具有防雷击引起的击穿保护；⑤具有 温度补偿的功能⑥显示光伏发电系统的 各种 工作状态，包括：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。
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2、中功率光伏控制器 负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。 系统状态显示； 可编程设定负载的控制方式； 多种保护功能； 浮充电压的温度补偿功能； 具有快速充电功能； 普通充放电工作模式、光控开/关、光控开/时控
关工作模式
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3、大功率光伏控制器 大功率光伏控制器采用微电脑芯片控制系统，
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2）串联型控制器：是利用串联在充电回路中 的制器的检测控制电路：
是蓄电池过欠电压的检测控制电路，主要 是对蓄电 池的电压随时进行取样检测，并根据检测结果向过 充电、过放电开关器件发出 接通或关断的控制信号。
控制S1通断
控制S2通断
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太阳能光伏控制器
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1、太阳能光伏控制器概述
主要作用：在小型光伏系统中，用来保护蓄电池； 在大中型系统中，起平衡光伏系统能量、保护蓄电 池及整个系统正常运行等；
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光伏控制器应具有以下功能：①防止蓄电池过 充电和过放电，延长蓄电池寿命；②防 止太 阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；③ 防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部 短路；④具有防雷击引起的击穿保护；⑤具有 温度补偿的功能⑥显示光伏发电系统的 各种 工作状态，包括：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。
第4章 太阳能、光伏发电与控制技术ppt课件
机械工业出版社
制技术
4
4.1.2 太阳辐射
地面辐射的时空变化特点是：① 全年以赤道获得的辐射最 多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的 气温产生差异，在地球表面出现热带、温带和寒带气候；② 太 阳辐射夏天大冬天小，它导致夏季温度高而冬季温度低。
不同地区太阳平均辐射强度
地区
太阳平均辐射强度
直流 用电 设备
直流 用电 设备
直流 用电 设备
直流 用电 设备
图4-13 大型太阳能供电系统
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
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（4）交流、直流供电系统（AC/DC）
该系统的特点是系统中同时含有直流负载和交流负载，整个系统结
构比较复杂，整个系统的规模也比较大，同样需要配备较大的太阳能光 伏阵列和较大的蓄电池组。如在一些同时具有交流和直流负载的通信基 站或其他一些含有交流和直流负载的光伏电站中使用了这种类型的光伏 系统。
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
17
美国最大的光伏发电站-2
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
18
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
19
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
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最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
最新课件4章 太阳能、光伏发电与控
机械工业出版社
制技术
45
光伏电池的输出特性方程： IILGId IRsh
IL G Io s{ ex p [q (V A kT IR S)] 1 } V R s Ih R S
光伏发电系统介绍课件
2. 检查所有组件和电缆的连 接，紧固松动部分。
3. 对逆变器和控制器等进行 定期检查和维护。
常见故障与排除方法
故障一
光伏板性能下降
故障二
逆变器无法正常工作
排除方法
检查光伏板表面是否清洁，如有污垢或积 灰，及时清理；检查光伏板是否有损坏或 老化现象，如有需要更换。
排除方法
检查逆变器的输入和输出电压是否正常； 检查逆变器的散热系统是否正常；检查逆 变器的控制电路是否正常。
光伏发电系统的应用场景
分布式发电
移动式电源
分布式光伏发电系统适用于居民屋顶、 工业园区、商业建筑等场所，可满足 用户自用或并网发电的需求。
移动式光伏发电系统适用于野外作业、 应急救援等领域，可为设备提供可再 生能源供电。
集中式电站
集中式光伏电站适用于荒漠、山地等 大面积开阔地，可实现大规模并网发 电。
化。
未来发展趋势
技术进步
随着技术的不断进步，光伏组件的效率和可靠性将进一步 提高，成本也会进一步降低。
储能技术的结合
随着储能技术的成熟，光伏发电系统将更好地解决天气依 赖性问题，实现24小时不间断供电。
智能电网建设
结合智能电网技术，可以实现光伏发电系统的远程监控和 调度，提高供电的稳定性和可靠性。
1 2
加强政策支持
政府可以通过提供税收优惠、补贴和贷款等政策 支持，鼓励更多的人和企业投资光伏发电系统。
推进技术创新
通过技术创新提高光伏组件的转换效率和降低成 本，可以进一步提高光伏发电系统的经济效益。
3
加强宣传教育
加强对光伏发电系统的宣传教育，提高公众对光 伏发电系统的认知度和接受度，从而更好地发挥 其社会效益。
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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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
（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。
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%
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
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
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%。
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
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
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。
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
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。
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。
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）
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
7.4.1 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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
（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。
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%
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
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
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%。
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
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
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。
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
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。
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。
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）
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