一、风光互补发电系统工作原理

一、离网风光互补发电系统图
主要部件：光伏组件+风力发电机+控制器+蓄电池+逆变器
太阳能电池组件及方阵
蓄电池
光伏控制器
交流逆变器
直流汇流箱
交流配电柜
二、太阳能光伏发电基本原理
半导体的光电效应 所有的物质均有原子组成，原子由原子核和围绕原子核 旋转的电子组成。半导体材料在正常状态下，原子核和电 子紧密结合(处于非导体状态)，但在某种外界因素的刺激 下，原子核和电子的结合力降低，电子摆脱原子核的束搏， 成为自由电子。

二、太阳能光伏带电池的类型
单体
组件
方阵
太阳能电池方阵
一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺 （一）普通型 1、环氧树脂胶封组件
2、透明PET层压板组件
3、钢化玻璃层压板组件
一、晶体硅太阳能电池组件的构成及制造工艺 （二）建材型 1、单面玻璃透光型电池组件
2、夹胶玻璃电池组件

（4）最大功率追踪控制方式 CVT—恒压跟踪方式： 只能自一定温度下实现最大功率跟踪，当温度改变时，仍 有功率损失。 MPPT—自主跟踪方式： 任何温度和日照条件下都能跟踪最大功率。

CVT—恒压跟踪方式： A、CVT原理图（P4-9)、控制结构图（P4-11) B、CVT的主电路-BUCK降压斩波器(图4-6） A、开通时，电感储能 B、断开时，电感释能 通过改变占空比，就可以实现：


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三、晶体硅太阳能电池组件的板型设计
四、太阳能电池组件的性能参数及测试 1、电池组件的性能参数 （1）短路电流 （2）开路电压 （3）峰值电流 （4）峰值电压 （5）峰值功率 （6）填充因子 （8）转换效率


2、电池组件的技术要求
3、电池组件的检验测试 （1）电性能测试（重点说明） （2）电绝缘性能测试 （3）热循环试验 （4）湿热—湿冷试验 （5）机械荷载试验 （6）冰雹试验 （7）老化试验

充电温度补偿： 蓄电池充电过程的各种反应都与温度有关。 温度升高，氧化还原反应和水的分解都变得容易，其电化 学电位下降，此时应当降低蓄电池的充满门限电压，以防 止水的分解； 温度降低，氧化还原反应和水的分解都变得困难，其电化 学反应电位升高，此时应当提高蓄电池的充满门限电压， 以保证将蓄电池被充满同时又不会发生水的大量分解。 因此要求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-５～-３ｍＶ／℃ （25℃时），即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条 件时，每升高１℃，每只电池的门限电压充满向下调整 ３～５ｍＶ；每下降１℃，向上调整３～５ｍＶ。 对于蓄电池的过放电保护门限电压一般不作温度补偿。

六、太阳能光伏发电系统控制器

1、控制器的功能
一、太阳能光伏发电系统控制器

1、控制器的功能
1、过充保护：充电电压高于保护电压时，自动关断对蓄 电池充电；此后当电压掉至维护电压时，蓄电池进入浮充 状态，当低于恢复电压后浮充关闭，进入均充状态。均充 保护恢复点电压和浮充保护恢复点电压均有温度补偿。 2、过放保护：当蓄电池电压低于保护电压时，控制器自 动关闭输出以保护蓄电池不受损坏。 3、过压保护：当电压过高时，自动关闭输出，保护电器 不受损坏。 4、蓄电池反接保护：蓄电池“＋”“－”极性接反，熔 断丝熔断，更换后可继续使用。 5、太阳能电池反接保护：太阳能电池“＋”“－”极性 接反，纠正后可继续使用。

五、太阳能电池方阵 （一）太阳能电池阵列的组成和类型

（太阳跟踪式）
双轴跟踪式

1、热斑效应

2、太阳能电池组件的串并联组合

3、防反冲（防逆流）二极管和旁路二极管

4、太阳能电池方阵电路举例
5、太阳能电池方阵组合的计算 方阵功率的输出与组件串、并联的数量有关。 方阵电压的输出与组件串联的数量有关。

6、负载过流及短路保护：负载电流超过额定电流或负载 短路后，熔断丝熔断，更换后可继续使用。 7、蓄电池开路保护：万一蓄电池开路，若在太阳能电池 正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤， 若在夜间或太阳能电池不充电时，控制器由于自身得不到 电力，不会有任何动作。

一、太阳能光伏发电系统控制器

常规过放电保护原理 图中Ｇ点电压标志着蓄电池已接近放电终了，应立即停止 放电，否则将给蓄电池带来不可逆转的损坏。依据这一原 理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过监测 出Ｇ点电压值，即可判断蓄电池是否应结束放电。

电压阈值: 对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（２５℃， 0.1Ｃ放电率）下的放电终了电压约为1.78-1.82Ｖ。 在控制器中比较器设置的Ｇ点电压称为“门限电压” 或“电压阈值”。 铅酸蓄电池在使用过程中如果经常深度放电，即 蓄电池的剩余容量或称荷电放电深度（DOD）低于 １０％，则蓄电池的使用寿命将会大大缩短；反之， 如果蓄电池在使用过程中一直处于浮充电或浅放电 状态，则蓄电池的使用寿命将会大大延长。
3、中空玻璃电池组件
三、太阳能电池的特性 1、等值电路

串联内阻 光生电流
负载电流
与光照幅 度有关
并联内阻
开路电压 暗电流
与温度 有关
暗电流 负载电流 短路电流
开路电流

2、伏安特性

3、输出特性（注意最大功率输出点M）

4、温度特性和光照特性

4、负载特性
5、硅太阳能电池的主要参数 （1）短路电流 （2）开路电压 （3）峰值电流 （4）峰值电压 （5）峰值功率 （6）填充因子 （7）转换效率

（3）蓄电池充放电控制 B、放电控制原理 放电曲线：

由放电曲线可以看出，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； Ｇ点后，放电电压急剧下降。 电压随放电过程不断下降的原因主要有３个： （1）蓄电池的放电，酸浓度降低，引起电动势降低； （2）活性物质的不断消耗，反应面积减小，使极化不断 增加； （3）由于硫酸铅的不断生成，使电池内阻不断增加，内 阻压降增大：

PN 结合型太阳能电池 太阳能电池是由P型半导体和N型半导体结合而成， N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有 较多的电子，经向对方扩散，在PN结形成N→P的 内电场。

太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能 量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子一 空穴；在P-N结内建电场的作用下，电子（带负 电）、空穴（带正电）分别被驱向N，P区，从而 在P-N结附近形成与内建电场方向相反的光生电场； 光生电场抵消P-N结内建电场后的多余部分使P，N 区分别带正、负电，于是产生由N区指向P区的光 生电动势；当外接负载后，则有电流从P区流出， 经负载从N区流入光伏电池。

F、最大功率跟踪控制器

G、太阳能草坪灯控制器
（3）蓄电池充放电控制 A、充电控制原理 充电曲线：

由充电曲线可以看出，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，电化学反应接近结束，电压开始迅速上 升，接近Ｄ点时，负极析出氢气，正极析出氧气，水被分 解。

Vi Vm
ViTon V0 Ton Toff
MPPT—自主跟踪方式： （1）CVT原理图（教材图4-10) （2）控制结构图（教材图4-12)

2、控制器的分类及工作原理 （1）基本原理

（2）类型 并联型控制器 串联型控制器 脉宽调制型控制器 多路控制器 智能型控制器 最大功率点跟踪控制器 太阳能草坪灯控制器


A、并联型控制器

B、串联型控制器

C、脉宽调制型控制器（重点介绍）

D、多路控制器

E、智能型控制器

充电控制基本原理： 上述所有迹象表明，Ｄ点电压标志着蓄电池已充满电，应 停止充电，否则将给铅酸蓄电池带来损坏。依据这一原理， 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。

电压阈值: 对于阀控式密封铅酸蓄电池，标准状态（2５℃， 0.1Ｃ充电率）下的充电终了电压约为2.35V。在控 制器里比较器设置的Ｄ点电压称为“门限电压”或 “电压阈值”。 由于太阳能光伏发电系统的充电率一般都小于0.1 Ｃ，因此阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池的充满点一 般设定在2.3-2.35V 。