何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章太阳能充放电控制器课件.ppt

第第5章章 光伏控制器光伏控制器 光伏控制器光伏控制器第第5章章 光伏光伏控制器控制器1何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.1 5.1 光伏控制器概述光伏控制器概述5.1.1￿光伏控制器的基本概念光伏控制器的基本概念 光伏控制器是对光伏发电系统光伏控制器是对光伏发电系统进行管理和控制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、开关等光伏控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成组成 基本原理基本原理：：控制器通过检测蓄电池的电压或荷电状态，判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 基本作用基本作用：保护蓄电池：保护蓄电池 ；平衡光伏系统能量；平衡光伏系统能量 ；显示系统；显示系统工作状态工作状态 2何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.1 5.1 光伏控制器概述光伏控制器概述5.1.2￿光伏控制器的主要功能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在太阳能光伏发电系统中，控制器是整个系统的核心部件件。

为了延长蓄电池的寿命，为了延长蓄电池的寿命，必须对它过放电、过充电、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深度充电、负载过流和反充电等情况加以限制在温差较在温差较大的地区，性能良好的控制器应具备大的地区，性能良好的控制器应具备温度补偿温度补偿功能，同时功能，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电能的输出3何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.1 5.1 光伏控制器概述光伏控制器概述5.1.2￿光伏控制器的主要功能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）具有输入充满断开和恢复连接功能，标准设计的蓄，标准设计的蓄电池电压值为电池电压值为12V时，充满断开和恢复连接的参考值为：时，充满断开和恢复连接的参考值为：　　①①启动型铅酸电池：充满断开为启动型铅酸电池：充满断开为15.0～～15.2V，恢复连接，恢复连接为为13.7V；；　　②②固定型铅酸电池：充满断开为固定型铅酸电池：充满断开为14.8～～15.0V，恢复连接，恢复连接为为13.5V；；　　③③密封型铅酸电池：充满断开为密封型铅酸电池：充满断开为14.1～～14.5V，恢复连接，恢复连接为为13.2V。

　　（（2）具有对蓄电池充放电管理和最优充电控制功能）具有对蓄电池充放电管理和最优充电控制功能 4何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.1 5.1 光伏控制器概述光伏控制器概述 （（3）设备保护功能：）设备保护功能：防止太阳能电池板或电池方阵、蓄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）：）温度补偿功能（仅适用于蓄电池充满电压）：通常通常蓄电池的温度补偿系数为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）光伏发电系统的各种工作状态显示功能：主要显示：主要显示蓄电池蓄电池(组组)电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源电压、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。

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，自动断开负载电能不足；红色，蓄电池电能严重不足，自动断开负载5何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.1 光伏控制器概述光伏控制器概述 （（6）直流负载，控制器还可以有）直流负载，控制器还可以有稳压功能稳压功能，为负载提供，为负载提供稳定的直流电稳定的直流电 （（7）光伏系统数据及信息）光伏系统数据及信息储存功能储存功能　（　（8）光伏系统）光伏系统遥测、遥控、遥信遥测、遥控、遥信等 6何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理5.2.1蓄电池充电控制基本原理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　铅酸蓄电池充电特性如图　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曲线所示蓄电池充电过程有3个阶段：个阶段： 初期初期(OA)，电压快速上升；中期，电压快速上升；中期(AC)，电压缓慢上升，延续，电压缓慢上升，延续较长时间；较长时间；C点为充电末期，点为充电末期，电压开始快速上升，电压开始快速上升，接近接近D点时，点时， 标志着蓄电池已充满电，应停止充电。

标志着蓄电池已充满电，应停止充电图图5-15-1铅酸蓄电池充电特性曲线铅酸蓄电池充电特性曲线7何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理￿￿￿￿2.常规过充电保护原理常规过充电保护原理 依据依据D点的电压为蓄电池已充满标志这一原理，在控制器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，通过对中设置电压测量和电压比较电路，通过对D点电压值的监点电压值的监测，即可判断蓄电池是否应结束充电测，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（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（充电率）下的充电终止电压（D点电压）约为点电压）约为2.5V/单体；单体；  对于阀控密封式铅酸蓄电池，标准状态（对于阀控密封式铅酸蓄电池，标准状态（25℃，，0.1C充充电率）下的充电终止电压约为电率）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在控制器中比较器设置的D点电压，称为点电压，称为““门限电压门限电压””或或““电压阈值电压阈值””。

蓄电池的充满点一般设定在蓄电池的充满点一般设定在2.45～～2.5V/单单体（固定式铅酸蓄电池）和体（固定式铅酸蓄电池）和2.3～～2.35V/单体（阀控密封式单体（阀控密封式铅酸蓄电池）铅酸蓄电池） 8何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理￿￿￿￿3.铅酸蓄电池充电温度补偿铅酸蓄电池充电温度补偿 温度补偿目的温度补偿目的：保证蓄电池被充满同时又不会发生水的：保证蓄电池被充满同时又不会发生水的大量分解大量分解•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温度系数一般为单只电池 (3～～5)￿mV/℃￿(标准条件为标准条件为25℃)，即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条件时，，即当电解液温度（或环境温度）偏离标准条件时，每升高每升高1℃，蓄电池充满门限电压按照每只单体电池向下调，蓄电池充满门限电压按照每只单体电池向下调整整3～～5mV；每下降；每下降1℃，蓄电池充满门限电压按照每只单，蓄电池充满门限电压按照每只单体电池向上调整体电池向上调整3～～5mV。

9何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理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铅酸蓄电池放电特性如图曲线所示蓄电池放电过程有铅酸蓄电池放电特性如图曲线所示蓄电池放电过程有3个阶段：个阶段：•开始开始(OE)阶段，电压下降较快；阶段，电压下降较快；•中期中期(EG)，电压缓慢下降，延续较长时间；，电压缓慢下降，延续较长时间；•放电电压降到放电电压降到G点后，电压急剧下降点后，电压急剧下降 标志蓄电池已接近放电标志蓄电池已接近放电终了，应立即停止放电终了，应立即停止放电 图图5-25-2铅酸蓄电池放电特性曲线铅酸蓄电池放电特性曲线 10何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理￿￿￿￿2.常规过放电保护原理常规过放电保护原理　依据　依据G点的电压标志放电终了这一原理，在控制器中设置点的电压标志放电终了这一原理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过电压测量和电压比较电路，通过监测出监测出G点电压值点电压值，即可判，即可判断蓄电池是否应结束放电。

断蓄电池是否应结束放电  对于开口式固定型铅酸蓄电池，标准状态对于开口式固定型铅酸蓄电池，标准状态(25℃，，0.1C放电率放电率)下的放电终止电压下的放电终止电压(G点电压点电压)为为1.75～～1.8V/单体；单体；  对于阀控密封式铅酸蓄电池，标准状态对于阀控密封式铅酸蓄电池，标准状态(25℃，，0.1C放放电率电率)下的放电终止电压为下的放电终止电压为1.78～～1.82V/单体 在控制器中比较器设置的在控制器中比较器设置的G点电压，称为点电压，称为““门限电压门限电压””或或““电压阈值电压阈值””11何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理￿￿￿￿3.蓄电池剩余容量控制法蓄电池剩余容量控制法蓄电池使用寿命受其荷电状态影响极大蓄电池使用寿命受其荷电状态影响极大•￿作为启动电源或备用电源的场合，大部分处于浮充或滿电运行，荷电状态（SOC）处于很高的状态（80%上），并且有可充电电源，这时寿命较长•而光伏和风电中，电池常处于深度放电，寿命较短•如果让电池处于浅放电中，其寿命会增加很多。

图图5-35-3蓄电池循环寿命与蓄电池循环寿命与放电深度（放电深度（DODDOD）的关系）的关系12何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理￿￿￿￿3.蓄电池剩余容量控制法蓄电池剩余容量控制法 剩余容量控制法剩余容量控制法，指的是蓄电池在使用过程中（处于放，指的是蓄电池在使用过程中（处于放 电电 状状 态态 时时 ）） ，， 控控 制制 系系 统统 随随 时时 检检 测测 蓄蓄 电电 池池 的的 剩剩 余余 容容 量量(SOC=1 DOD)，，并并根根据据蓄蓄电电池池的的荷荷电电状状态态SOC自自动动调调整整负负载载的的大大小小或或调调整整负负载载的的工工作作时时间间，，使使负负载载与与蓄蓄电电池池剩剩余余容容量量相相匹匹配配，，以以确确保保蓄蓄电电池池剩剩余余容容量量不不低低于于设设定定值值(如如50%)，，从从而而保护蓄电池保护蓄电池不被过放电不被过放电•剩余容量控制法的剩余容量控制法的关键：关键：准确测量蓄电池的剩余容量准确测量蓄电池的剩余容量•蓄电池剩余容量的蓄电池剩余容量的检测方法：检测方法：  电液比重法，适用于开口式铅酸蓄电池电液比重法，适用于开口式铅酸蓄电池 ；  开路电压法，开路电压与开路电压法，开路电压与SOC关系复杂；（新电池可用）关系复杂；（新电池可用）  内阻法，必须测出蓄电池的内阻－容量曲线。

内阻法，必须测出蓄电池的内阻－容量曲线 13何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.2 光伏控制器的基本原理光伏控制器的基本原理  建立蓄电池剩余容量的建立蓄电池剩余容量的数学模型控制数学模型控制，，通用性好通用性好，可，可在测量线测量蓄电池的剩余容量，实现对蓄电池蓄电池的剩余容量，实现对蓄电池放电过程放电过程的的有效有效控制控制  主主要要是是剩剩余余电电量量和和充充放放电电率率，，端端电电压压，，电电解解液液密密度度，，内内阻等各个参数间的数学模型阻等各个参数间的数学模型 　　 可可对对电电池池的的放放电电进进行行全全过过程程控控制制，，主主要要用用于于无无人人值值守守且且允允许调整工作时间的光伏发电系统，最典型的是许调整工作时间的光伏发电系统，最典型的是太阳能路灯太阳能路灯 蓄电池的剩余蓄电池的剩余容量容量/％％负载工作时间负载工作时间/h蓄电池的剩余蓄电池的剩余容量容量/％％负载工作时间负载工作时间/hSOC>90%70%

也可以达到同样的目的 将剩余电量在控制器上显示出来，供人工参考将剩余电量在控制器上显示出来，供人工参考15何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术5.3.1￿VRLA蓄电池充电器蓄电池充电器　　1.充电器的性能充电器的性能 恒压恒流分段式充电恒压恒流分段式充电技术，对技术，对VRLA蓄电池进行最优充蓄电池进行最优充电，充电电流的电，充电电流的纹波纹波尽可能小，才能延长尽可能小，才能延长VRLA蓄电池的寿蓄电池的寿命 增大充电器的功率增大充电器的功率：优点是可以满足不同：优点是可以满足不同VRLA蓄电池配蓄电池配置调节充电电流的要求，缺点是浪费成本置调节充电电流的要求，缺点是浪费成本 　　　　通用配置充电器：通用配置充电器：对后备时间过长或过短无能为力对后备时间过长或过短无能为力 模块化设计充电器模块化设计充电器，采用不同数目的模块配置，可实现，采用不同数目的模块配置，可实现并联、均流充电，既可节约成本，又可满足不同的光伏发并联、均流充电，既可节约成本，又可满足不同的光伏发电系统控制要求。

电系统控制要求 16何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿2.均浮充功能均浮充功能 蓄蓄电电池池在在正正常常使使用用过过程程中中，，会会发发生生端端电电压压、、内内阻阻的的变变化化的的不不均衡情况均衡情况 •这这种种状状况况会会导导致致电电池池输输出出电电压压过过低低或或内内阻阻过过大大，，会会减减少少电电池池寿寿命• 均浮充是在一定时间内，提高充电电压，对均浮充是在一定时间内，提高充电电压，对VRLA蓄电池蓄电池单单元元进进行行充充电电，，使使各各VRLA蓄蓄电电池池单单元元都都达达到到均均衡衡一一致致的的状状态态，，起起到到活活化化VRLA蓄蓄电电池池的的目目的的，，从从而而极极大大地地延延长长VRLA蓄蓄电电池池寿寿命• 均、浮充转换技术是根据对蓄电池充电电流的检测及蓄均、浮充转换技术是根据对蓄电池充电电流的检测及蓄电电池池容容量量情情况况的的判判断断，，自自动动进进行行蓄蓄电电池池均均、、浮浮充充转转换换为为此此要要求求配配置置的的充充电电器器具具有有均均、、浮浮充充自自动动转转换换功功能能，，以以提提高高光光伏伏发发电电系系统的可用性。

统的可用性 17何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿3.保证保证VRLA蓄电池组均匀性蓄电池组均匀性 光伏发电系统要尽可能选用均匀性好的光伏发电系统要尽可能选用均匀性好的VRLA蓄电池组蓄电池组此外，在此外，在VRLA蓄电池运行过程中，要根据单体蓄电池运行过程中，要根据单体VRLA蓄电蓄电池电压来判断池电压来判断VRLA蓄电池组的均匀性，及时更换失效的蓄电池组的均匀性，及时更换失效的VRLA蓄电池 •如果均匀性不好，充电时，容量小的电池会出现如果均匀性不好，充电时，容量小的电池会出现热失控热失控现象现象•容量大的电池会出现充电不足，影响寿命容量大的电池会出现充电不足，影响寿命•容量小的电池会出现放电深度加深现象，影响寿命容量小的电池会出现放电深度加深现象，影响寿命18何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿4.VRLA蓄电池运行温度蓄电池运行温度　　图　　图5-4为为GFM系列蓄电池的放电容量与温度的关系曲线。

系列蓄电池的放电容量与温度的关系曲线 图图5-5为为GFM系列蓄电池在不同工作环境温度下的使用寿系列蓄电池在不同工作环境温度下的使用寿命曲线19何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术5.3.2￿VRLA蓄电池充电控制技术蓄电池充电控制技术 蓄电池充电控制技术主要有：蓄电池充电控制技术主要有：￿￿￿￿1.主充、均充、浮充各阶段的自动转换主充、均充、浮充各阶段的自动转换　目前，　目前，VRLA蓄电池主要采用主充、均充、浮充三阶段充蓄电池主要采用主充、均充、浮充三阶段充电方法，充电各阶段的自动转换方法有：电方法，充电各阶段的自动转换方法有：　（　（1））时间控制时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继，即预先设定各阶段充电时间，由时间继电器或电器或CPU控制转换时间简单控制转换时间简单，，￿控制比较粗略控制比较粗略　（　（2）设定转换点的充电电流或）设定转换点的充电电流或VRLA蓄电池端电压值，蓄电池端电压值，当实际电流或电压值达到设定值时，即自动转换当实际电流或电压值达到设定值时，即自动转换。

　（　（3））容量控制，采用积分电路监测蓄电池的容量容量控制，采用积分电路监测蓄电池的容量，，当容量达到一定值时，则发出控制信号改变充电电流控当容量达到一定值时，则发出控制信号改变充电电流控制电路比较复杂，但制电路比较复杂，但控制精度较高控制精度较高20何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿2.充电程度判断充电程度判断　对蓄电池进行充电时，必须随时判断蓄电池的充电程　对蓄电池进行充电时，必须随时判断蓄电池的充电程度，以便控制充电电流的大小判断充电程度的方法：　度，以便控制充电电流的大小判断充电程度的方法：　 （（1）观察蓄电池去极化后的）观察蓄电池去极化后的端电压变化端电压变化一般来说，在一般来说，在充电初始充电初始阶段，蓄电池端电压的阶段，蓄电池端电压的变化率很小变化率很小；在充电的；在充电的中中间阶段间阶段，蓄电池端电压的，蓄电池端电压的变化率很大变化率很大；在；在充电末期充电末期，端电，端电压的压的变化率极小变化率极小尤此，判断蓄电池所处的充电阶段尤此，判断蓄电池所处的充电阶段　（　（2）检测蓄电池的）检测蓄电池的实际容量值实际容量值，并与其额定容量值进行，并与其额定容量值进行比较，即可判断其充电程度。

比较，即可判断其充电程度　（　（3）检测蓄电池的）检测蓄电池的端电压端电压当蓄电池端电压与其额定值当蓄电池端电压与其额定值相差较大时，说明处于充电初期；当两者差值很小时，说相差较大时，说明处于充电初期；当两者差值很小时，说明已接近充满明已接近充满21何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿3.停充控制停充控制　当　当VRLA蓄电池充足电后，必须适时切断充电电流停充蓄电池充足电后，必须适时切断充电电流停充控制器必须随时监测控制器必须随时监测VRLA蓄电池的充电状况，保证蓄电池蓄电池的充电状况，保证蓄电池充足电而又不过充电主要的停充控制方法：充足电而又不过充电主要的停充控制方法：　　（（1）定时控制）定时控制　定时控制采用　定时控制采用恒流充电法恒流充电法，，VRLA蓄电池所需充电时间可蓄电池所需充电时间可根据根据VRLA蓄电池容量和充电电流的大小来确定，因此只要蓄电池容量和充电电流的大小来确定，因此只要预先设定好充电时间，时间一到，定时器即可发出信号停预先设定好充电时间，时间一到，定时器即可发出信号停充或转为浮充电。

定时器可由时间继电器或由微处理器承充或转为浮充电定时器可由时间继电器或由微处理器承担其功能这种方法简单，但充电时间不能根据担其功能这种方法简单，但充电时间不能根据VRLA蓄电蓄电池充电前的状态而自动调整，因此实际充电时，可能会出池充电前的状态而自动调整，因此实际充电时，可能会出现有时欠充、有时过充现有时欠充、有时过充的现象 22何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术 （（2））VRLA蓄电池温度控制蓄电池温度控制•　　VRLA蓄电池温度在正常充电时变化并不明显，但是，当蓄电池温度在正常充电时变化并不明显，但是，当　　　　VRLA蓄电池蓄电池过充时过充时，其内部气体压力将迅速增大，负极板　　　，其内部气体压力将迅速增大，负极板　　　上氧化反应使内部发热，上氧化反应使内部发热，温度迅速上升温度迅速上升（每分钟可升高几摄（每分钟可升高几摄氏度）•观察观察VRLA蓄电池温度的变化，即可判断蓄电池温度的变化，即可判断VRLA蓄电池是否已经蓄电池是否已经充满•通常采用通常采用两只热敏电阻两只热敏电阻分别检测分别检测VRLA蓄电池温度和环境温度，蓄电池温度和环境温度，当两者温差达到一定值时，即发出停充信号或转为浮充电。

当两者温差达到一定值时，即发出停充信号或转为浮充电•由于由于热敏电阻动态响应速度较慢热敏电阻动态响应速度较慢，故，故不能及时、准确不能及时、准确地检测到地检测到VRLA蓄电池的满充状态蓄电池的满充状态 23何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术 （（3））VRLA蓄电池端电压负增量控制蓄电池端电压负增量控制￿￿￿￿VRLA蓄电池充足电后，其蓄电池充足电后，其端电压将呈现下降端电压将呈现下降趋势，趋势，•据此可将据此可将VRLA蓄电池电压出现负增长的时刻蓄电池电压出现负增长的时刻作为停充时刻作为停充时刻•与温度控制法相比，这种方法与温度控制法相比，这种方法响应速度快响应速度快，，•此外，电压的负增量与电压的绝对值无关，因此这种停充控制此外，电压的负增量与电压的绝对值无关，因此这种停充控制方法可适应于具有不同单格方法可适应于具有不同单格VRLA蓄电池数的蓄电池数的VRLA蓄电池组蓄电池组•此方法的此方法的缺点缺点是一般的是一般的检测器灵敏度和可靠性不高检测器灵敏度和可靠性不高，，•同时，当环境温度较高时，同时，当环境温度较高时，VRLA蓄电池充足电后电压的减小蓄电池充足电后电压的减小并不明显，因而难以控制。

并不明显，因而难以控制 24何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术 （（4）极化电压控制）极化电压控制 通常情况下通常情况下VRLA蓄电池的蓄电池的极化电压极化电压出现在出现在蓄电池刚好充蓄电池刚好充满后满后，一般在，一般在50~100mV数量级，测量每个单格数量级，测量每个单格VRLA蓄电蓄电池的极化电压，对充电过程进行控制，可使每个池的极化电压，对充电过程进行控制，可使每个VRLA蓄电蓄电池都充电到它本身所要求的程度池都充电到它本身所要求的程度优点优点表现在：表现在：　　①①不需温度补偿；不需温度补偿；　　②②蓄电池不需连续浮充电，蓄电池间连线腐蚀减少；蓄电池不需连续浮充电，蓄电池间连线腐蚀减少；　　③③不同型号和使用情况不同的蓄电池可构成一组使用；不同型号和使用情况不同的蓄电池可构成一组使用；　　④④可以随意添加可以随意添加VRLA蓄电池以便扩容；蓄电池以便扩容；　　⑤⑤可使可使VRLA蓄电池的使用寿命接近或达到设计寿命蓄电池的使用寿命接近或达到设计寿命 25何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿VRLA蓄电池充电技术的改进，有利于蓄电池充电技术的改进，有利于缩短充缩短充电时间、提高利用效率、延长使用寿命、降电时间、提高利用效率、延长使用寿命、降低能耗、减少环境污染低能耗、减少环境污染，具有良好的经济效，具有良好的经济效益和社会效益。

益和社会效益•脉冲充电、脉冲放电去极化充电法脉冲充电、脉冲放电去极化充电法是一种较是一种较好的好的快速充电快速充电方法，方法，•实现这一方法的最佳装置是实现这一方法的最佳装置是高频开关充电电高频开关充电电源源 26何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器VRLA蓄电池充放电的时间、速度、程度等都会对蓄电池充放电的时间、速度、程度等都会对VRLA蓄电池的充电效率和使用寿命产生严重影响，因此在蓄电池的充电效率和使用寿命产生严重影响，因此在对对VRLA蓄电池进行蓄电池进行充、放电充、放电时，必须时，必须遵循以下原则遵循以下原则：： ①①避免避免VRLA蓄电池蓄电池充电过量充电过量或或充电不足充电不足；； •过充会出现过充会出现热失控热失控现象，现象，•欠充会使电池欠充会使电池内阻增加内阻增加，容量降低容量降低￿￿￿￿27何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器②②控制放电电流值；控制放电电流值； •放电电流大放电电流大，充电时可，充电时可接受的初始电流大接受的初始电流大，加大速，加大速度，度，•在大电流充电时，使电池温度升高，可能会产生在大电流充电时，使电池温度升高，可能会产生热热失控失控。

③③避免深度放电；避免深度放电；•放电程度越深放电程度越深，放出的电量越多，，放出的电量越多，可接受的充电电可接受的充电电流越小流越小，减慢充电速度减慢充电速度 ④④注意环境温度的影响注意环境温度的影响•放电量会随环境温度的下降而减小放电量会随环境温度的下降而减小28何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术5.3.3￿VRLA蓄电池温度补偿技术蓄电池温度补偿技术￿￿￿￿1.影响影响VRLA蓄电池容量的两个重要因素蓄电池容量的两个重要因素　　（（1）温度）温度 环境温度的升高，虽使容量有所增加，但高温又使环境温度的升高，虽使容量有所增加，但高温又使VRLA蓄电池板栅腐蚀剧增，严重地阻碍着电极反应，降低了蓄电池板栅腐蚀剧增，严重地阻碍着电极反应，降低了容容量的增加量的增加 （（2）浮充电压）浮充电压￿￿￿￿VRLA蓄电池蓄电池浮充电压过高或充电电流过大，浮充电压过高或充电电流过大，会使正极的会使正极的析氧量增加，析氧量增加，VRLA蓄电池内部压力升高在形成气泡的过蓄电池内部压力升高在形成气泡的过程中，气压强烈冲击程中，气压强烈冲击PbO2，使活性物质与板栅结合力变，使活性物质与板栅结合力变坏，甚至脱落。

坏，甚至脱落 温度和浮充电压的变化温度和浮充电压的变化都给都给VRLA蓄电池带来严重危害蓄电池带来严重危害29何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术•开发和完善蓄电池的温度补偿技术：开发和完善蓄电池的温度补偿技术：VRLA蓄电池必须与具有温度补偿功能的智能开关式充电电源配蓄电池必须与具有温度补偿功能的智能开关式充电电源配套使用，以提高套使用，以提高VRLA蓄电池的可靠运行水平蓄电池的可靠运行水平•当采用当采用VRLA蓄电池温度补偿功能后，浮充电压和均衡电蓄电池温度补偿功能后，浮充电压和均衡电压都按照以下方程式进行修正：压都按照以下方程式进行修正：Utc=￿Un Tc N(T 20)￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿(5-1)式中，式中， Utc为经温度补偿后的电压；为经温度补偿后的电压；Un为未经补偿的电压；为未经补偿的电压；Tc为设置的温度补偿系数（单位为用为设置的温度补偿系数（单位为用mV/℃）；）；N为每组为每组VRLA蓄电池的数值，对于蓄电池的数值，对于48V系统系统N为为24，，24V系统系统N为为12；；T为温度传感器指示的温度为温度传感器指示的温度(单位为单位为℃℃)。

30何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.3 蓄电池充、放电技术蓄电池充、放电技术￿￿￿￿2.￿VRLA蓄电池充电管理方法蓄电池充电管理方法 由于不同公司生产的由于不同公司生产的VRLA蓄电池充电特性、温度补偿蓄电池充电特性、温度补偿系数值不同系数值不同，因此，在充电器的设计上要求也有所不同：，因此，在充电器的设计上要求也有所不同：在充电器的在充电器的EEPROM中，中，存储了常用厂家存储了常用厂家VRLA蓄电池品蓄电池品牌的均充电压、浮充电压、最大充电电流值和温度补偿系牌的均充电压、浮充电压、最大充电电流值和温度补偿系数等数据，以便调整使用数等数据，以便调整使用•如果环境温度变化较大，需用温度补偿系数进行补偿如果环境温度变化较大，需用温度补偿系数进行补偿( 3mV/℃)，以调整充电电压值以调整充电电压值不同环境温度的浮充电压值见表不同环境温度的浮充电压值见表5-2环境温度环境温度/℃3530252015105单体蓄电池电压单体蓄电池电压/V2.212.232.252.262.282.302.32表表5-2￿5-2￿不同环境温度的浮充电压值不同环境温度的浮充电压值 31何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理 5.4.1光伏控制器的分类光伏控制器的分类 ￿光伏控制器按光伏控制器按电路方式电路方式的不同分为的不同分为并联型并联型、、串联型串联型、、脉脉宽调制型、多路控制型、两阶段双电压控制型宽调制型、多路控制型、两阶段双电压控制型和和最大功率跟踪最大功率跟踪型型；；•按电池组件输入按电池组件输入功率功率和负载功率的不同可分为小功率型、中和负载功率的不同可分为小功率型、中功率型、大功率型及专用控制器（如草坪灯控制器）等；功率型、大功率型及专用控制器（如草坪灯控制器）等；•按按放电过程放电过程控制方式的不同，控制方式的不同，可分为常规过放电控制型可分为常规过放电控制型和和剩剩余电量（余电量（SOC）放电全过程控制型）放电全过程控制型。

•对于对于附带了微控制器的，有自动数据采集附带了微控制器的，有自动数据采集、数据显示和远程、数据显示和远程通信功能的控制器，称之为通信功能的控制器，称之为智能控制器智能控制器￿32何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理 5.4.2光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理 光伏控制器通过检测蓄电池在充放电过程光伏控制器通过检测蓄电池在充放电过程中的中的电压或荷电状态电压或荷电状态，判断蓄电池是否已经，判断蓄电池是否已经达到达到过充电点过充电点或或过放电点过放电点，并根据检测结果，并根据检测结果发出继续充、放电或终止充、放电的指令，发出继续充、放电或终止充、放电的指令，实现控制作用实现控制作用 33何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿1.光伏控制器的基本电路光伏控制器的基本电路￿￿￿￿原理框图原理框图如如图图5-6所示主要由所示主要由太阳能电池组件太阳能电池组件、、控制电控制电路及控制开关、蓄电池和负载路及控制开关、蓄电池和负载组成。

组成图图5 5- -6 6￿￿ ￿￿光伏控制器基本电路框图光伏控制器基本电路框图34何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿2.并联型控制器电路原理并联型控制器电路原理（（旁路型旁路型））　图　图5-7是单路并联型充放电控制器电路原理图是单路并联型充放电控制器电路原理图VD1是防是防反充电二极管反充电二极管，，VD2是防反接二极管是防反接二极管，，T1和和T2都是开关都是开关：：T1是控制器充电回路中的开关；是控制器充电回路中的开关；￿T2为蓄电池放电开关；为蓄电池放电开关；Bx是保险丝是保险丝；；R是泄荷负载是泄荷负载检测控制电路检测控制电路监控监控电池电池两端电压两端电压图图5 5- -7 7￿￿ ￿￿单路并联型充放电控制器电路原理图单路并联型充放电控制器电路原理图35何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•当充电电压大于充滿电压时，T１导通，VD１截止，使光伏电池电流从T１旁路泄放，不再对蓄电池充电，保证蓄电池不过充，起保护作用•当蓄电池供电电压低于蓄电池的过放保护电压时，T２关断，对蓄电池进行放电保护。

当负载过大或短路使电流大于额定工作电流时，T２也会关断，起过载和短路保护•VD２在蓄电池极性接反时，导通使保险丝熔断，起接反保护36何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•线路简单，价格便宜•充电回路损耗小，通常用于小功率小型系统•效率高37何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿3.串联型控制器电路原理串联型控制器电路原理￿￿￿￿单路串联型充放电原理如图单路串联型充放电原理如图5-8所示￿￿￿￿串联型控制器串联型控制器T1是串联在充电回路中当蓄电池电压大是串联在充电回路中当蓄电池电压大于充满切断电压时，断开，太阳电池不会对蓄电池充电，于充满切断电压时，断开，太阳电池不会对蓄电池充电，起到起到过充电保护过充电保护作用图图5 5- -8 8￿ ￿单路串联型控制器电路原理图单路串联型控制器电路原理图38何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•结构简单，价格便宜•开头串联在充电回路中，有电压损失，所以效率相对低一些39何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿检测控制电路图：检测控制电路图： 对蓄电池的电压随时进行取样检测，并根据检测结果利对蓄电池的电压随时进行取样检测，并根据检测结果利用带回差控制的运算放大器与充电、过放基准电压比较，用带回差控制的运算放大器与充电、过放基准电压比较，向过充电、过放电开关器件发出接通或关断的控制信号。

向过充电、过放电开关器件发出接通或关断的控制信号 图图5 5- -9 9￿ ￿单路串联型控制器电路原理图单路串联型控制器电路原理图40何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿4.PWM控制器电路原理控制器电路原理 以脉冲方式开关光伏组件的输入，当蓄电池逐渐趋向充以脉冲方式开关光伏组件的输入，当蓄电池逐渐趋向充满时，随着其端电压的逐渐升高，满时，随着其端电压的逐渐升高，PWM电路输出脉冲的频电路输出脉冲的频率和时间都发生变化，使开关器件的导通时间延长、间隔率和时间都发生变化，使开关器件的导通时间延长、间隔缩短，充电电流逐渐趋近于零缩短，充电电流逐渐趋近于零 图图5 5- -10￿10￿￿ ￿脉宽调制型脉宽调制型(PWM)(PWM)控制器电路原理图控制器电路原理图 41何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•PWM型没有固定的过充电压断开点和恢复点，但是电路会控制当蓄电池端电压到过充电压控制点附近时，电流趋于０，•这种充电过程能形成完整的充电状态，其平均充电电流的变化更符合蓄电池的充电状况，可以增加充电效率和延长蓄电池的寿命。

•还可以实现最大功率点跟踪，•可以作为大功率控制器用于大型光伏发电系统•自身有４－８％的损耗42何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿5.多路控制器电路原理多路控制器电路原理 多路控制器一般用于多路控制器一般用于kW级以上级以上的大功率光伏发电系统，的大功率光伏发电系统，将太阳能电池方阵分成多个支路接入控制器按顺序控制将太阳能电池方阵分成多个支路接入控制器按顺序控制 图图5 5- -1111￿￿ ￿￿多路控制器的电路原理图多路控制器的电路原理图43何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•充滿电时，控制电路将开关T１－Ｔｎ顺序断开，当电压回落到一定值时，再逐个接通，实现对充电电压和电流的控制，近似达到PWM方式的效果•当第１路断开后，如果蓄电池的电压低于设定值，则等待，•蓄电池电压上升到设定值后，再断开第２路，再等，•如果蓄电池电压不再上升到设定值，则其它支路保持导通•当蓄电池电压低于恢复点电压时，被断开的支路顺序接通，44何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿6.智能控制器电路原理智能控制器电路原理 智能型控制器采用智能型控制器采用CPU或或MCU等微处理器对太阳能光伏发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设计的程序对单路或多路光伏组件进行切断与律由单片机内设计的程序对单路或多路光伏组件进行切断与接通的智能控制。

接通的智能控制 •具有过充，过放，短路，过载，防反接，还可以进行准确的放电控制，•有高精度的温度补偿功能图图5 5- -1212￿ ￿智能型控制器电路原理图智能型控制器电路原理图45何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿7.最大功率点跟踪型控制器最大功率点跟踪型控制器 太阳能电池方阵的最大功率点会随着太阳太阳能电池方阵的最大功率点会随着太阳辐照度辐照度和和温度温度的变化而变化，而太阳能电池方阵的工作点也会随着的变化而变化，而太阳能电池方阵的工作点也会随着负载负载电压的变化而变化，如图电压的变化而变化，如图5-13所示所示图图5-135-13最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制46何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理•最大功率点跟踪型控制器的最大功率点跟踪型控制器的原理原理是将太阳能电池方阵的是将太阳能电池方阵的电压和电流检测后相乘得到的电压和电流检测后相乘得到的功率功率，判断太阳能电池方阵，判断太阳能电池方阵此时的此时的输出功率是否达到最大输出功率是否达到最大，，•若不在最大功率点运行，则调整脉冲宽度、调制输出占空比、若不在最大功率点运行，则调整脉冲宽度、调制输出占空比、改变充电电流，再次进行实时采样，并做出是否改变占空比改变充电电流，再次进行实时采样，并做出是否改变占空比的判断。

的判断 •最大功率跟踪型控制器的最大功率跟踪型控制器的作用作用：通过直流变换电路和寻优跟：通过直流变换电路和寻优跟踪控制程序，无论太阳辐照度、温度和负载特性如何变化，踪控制程序，无论太阳辐照度、温度和负载特性如何变化，始终使太阳能电池方阵工作在最大功率点附近，充分发挥太始终使太阳能电池方阵工作在最大功率点附近，充分发挥太阳能电池方阵的效能，这种方法被称为阳能电池方阵的效能，这种方法被称为““最大功率点跟踪最大功率点跟踪””，即，即MPPT￿(Maximum￿Power￿Point￿Tracking)同时，采用同时，采用PWM调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高充电效率极化，提高充电效率• 47何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理 从图从图5-13所示太阳能电池阵列的所示太阳能电池阵列的P-U曲线可以看出，曲线曲线可以看出，曲线以最大功率点处为界，分为左右两侧当太阳能电池工作以最大功率点处为界，分为左右两侧。

当太阳能电池工作在最大功率点电压右边的在最大功率点电压右边的D点时，因离最大功率点较远，可点时，因离最大功率点较远，可以将电压值调小，即功率增加；当太阳能电池工作在最大以将电压值调小，即功率增加；当太阳能电池工作在最大功率点电压左边时，若电压值较小，为了获得最大功率，功率点电压左边时，若电压值较小，为了获得最大功率，可以将电压值调大可以将电压值调大 48何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理 太阳能电池组件的太阳能电池组件的光电流光电流与与辐照度辐照度（（100～～1000W/m2））成成正比正比；在温度固定的条件下，当辐照度在；在温度固定的条件下，当辐照度在400～～1000￿W/m2范围内变化，太阳能电池组件的范围内变化，太阳能电池组件的开路电压开路电压基本保持基本保持恒恒定定因此，太阳能电池组件的因此，太阳能电池组件的功率与辐照度功率与辐照度也基本成也基本成正正比比，如图所示如图所示 图图5-14￿5-14￿辐照度对光电流、光辐照度对光电流、光电压和组件峰值功率的影响电压和组件峰值功率的影响49何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理９９.基于基于UC3906的蓄电池充电器的蓄电池充电器￿￿￿￿UC3906作为作为VRLA蓄电池蓄电池充电专用芯片充电专用芯片，具有实现，具有实现VRLA蓄电池最佳充电所需的全部控制和检测功能。

蓄电池最佳充电所需的全部控制和检测功能•更重要的是它能使充电器各种更重要的是它能使充电器各种转换电压转换电压随随VRLA蓄电蓄电池电压池电压温度系数的变化而变化温度系数的变化而变化，从而使，从而使VRLA蓄电池蓄电池在很宽的温度范围内都能达到最佳充电状态在很宽的温度范围内都能达到最佳充电状态50何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理（（1）） UC3906的结构和特性的结构和特性•内内部部有有电电压压控控制制电电路路和和限限流流放放大大器器•驱动器提供２５驱动器提供２５ma的驱动电流的驱动电流•内内部部有有精精准准的的基基准准电电压压，，随随温温度度而而变变化化，，且且变变化化规规律律和和电电池池电电压压温度特性完全一致，温度特性完全一致，•输入欠压检测电路输入欠压检测电路51何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理（（2）充电参数的确定）充电参数的确定￿￿￿￿VRLA蓄电池的一个充电周期按时间可分为三种状态：蓄电池的一个充电周期按时间可分为三种状态：大电流快速充电状态，过充电状态和浮充电状态大电流快速充电状态，过充电状态和浮充电状态。

￿•浮充电电压UF，最大充电电流Imax，过充电终止电流Ioct，过充电电压UOC￿UOC=UREF(1＋＋RA/RB＋＋RA/RC)￿UF=UREF(1＋＋￿RA/RB)￿￿Imax=0.25V/Rs￿￿IOCT=0.025V/Rs52何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理（（3）实际应用电路）实际应用电路￿￿￿￿VRLA电池的额定电压为电池的额定电压为12V，容量为，容量为7A h，，Ui＝＝18Ｖ，Ｖ，UF＝＝13.8Ｖ，Ｖ，Uoc＝＝15Ｖ，Ｖ，Imax＝＝500ｍｍA，，Ioct＝＝50ｍｍA￿53何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•开时时，大电流恒流充电，为500￿ma，电池电压逐渐升高，•当电压达到过充电压的９５％时，转入恒压充电（保持过充电电压），充电电流变小•当充电电流到过充电电流时，转入浮充状态，•需要的元件少，工作稳定•价格低54何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿￿10.￿太阳能草坪灯控制电路太阳能草坪灯控制电路￿￿￿￿当白天太阳光照射在太阳能电池上时当白天太阳光照射在太阳能电池上时,太阳能电池将光能太阳能电池将光能转变为电能并通过控制电路将电能存储在蓄电池中。

天黑转变为电能并通过控制电路将电能存储在蓄电池中天黑后后，，蓄电池中的电能通过控制电路为草坪灯的蓄电池中的电能通过控制电路为草坪灯的LED光源供光源供电第二天早晨天亮时电第二天早晨天亮时,蓄电池停止为光源供电蓄电池停止为光源供电,草坪灯熄灭草坪灯熄灭,太阳能电池继续为蓄电池充电太阳能电池继续为蓄电池充电,周而复始、循环工作周而复始、循环工作￿图图5-24￿5-24￿太阳能草坪灯控制电路原理（一）太阳能草坪灯控制电路原理（一） •调节R1值，可以控制光线强弱•存在进放电问题，T的加入就是为了在贮存和运输时关闭放电电路，使用时是一直开着的55何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.4 光伏控制器的电路原理光伏控制器的电路原理￿￿￿￿￿具有防止蓄电池具有防止蓄电池过度放电的控制电过度放电的控制电路路:VT3、、VT4、、L、、C1和和R5组成组成互补振荡升压电路互补振荡升压电路，蓄电池电压降到，蓄电池电压降到0.7~0.8V时，时，该电路将停止振荡稍作改进，该电路将停止振荡稍作改进，VD2的接入的接入，使，使VT3进入放进入放大区的电压叠加了大区的电压叠加了0.2V左右，使得整个电路在蓄电池电压左右，使得整个电路在蓄电池电压降到降到0.9~1.0V时停止工作时停止工作￿。

￿￿￿￿￿￿￿￿￿(a)￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿(a)￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿(b)(b)图图5-24￿5-24￿太阳能草坪灯控制电路原理（二）太阳能草坪灯控制电路原理（二） 56何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用5.5.1光伏控制器的主要性能特点光伏控制器的主要性能特点　　1.小功率光伏控制器小功率光伏控制器 （（1）小功率控制器都采用低功耗、长寿命的）小功率控制器都采用低功耗、长寿命的MOSFET场场效应管等电子开关元件作为控制器的主要开关器件效应管等电子开关元件作为控制器的主要开关器件　（　（2）运用脉冲宽度调制（）运用脉冲宽度调制（PWM）控制技术对蓄电池进）控制技术对蓄电池进行快速充电和浮充充电，使太阳能发电能量得以充分利用行快速充电和浮充充电，使太阳能发电能量得以充分利用 （（3）具有单路、双路负载输出和多种工作模式。

具有单路、双路负载输出和多种工作模式 （（4）具有多种保护功能，包括蓄电池和太阳能电池接反、）具有多种保护功能，包括蓄电池和太阳能电池接反、蓄电池开路、蓄电池过充电和过放电、负载过压、夜间防蓄电池开路、蓄电池过充电和过放电、负载过压、夜间防反充电、控制器温度过高等多种保护反充电、控制器温度过高等多种保护 （（5）用）用LED指示灯对工作状态、充电状况、蓄电池电量指示灯对工作状态、充电状况、蓄电池电量等进行显示等进行显示￿ （（6）具有温度补偿功能具有温度补偿功能 57何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿2.中功率光伏控制器中功率光伏控制器 （（1）采用）采用LCD液晶屏显示工作状态和充放电等各种重要液晶屏显示工作状态和充放电等各种重要信息：如电池电压、充电电流和放电电流、工作模式、系信息：如电池电压、充电电流和放电电流、工作模式、系统参数、系统状态等统参数、系统状态等 （（2）具有自动）具有自动/手动手动/夜间工作方式切换功能。

夜间工作方式切换功能 （（3）具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、过压、温）具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、过压、温度过高等多种保护功能度过高等多种保护功能　（　（4）具有浮充电压的温度补偿功能具有浮充电压的温度补偿功能　（　（5）具有快速充电功能具有快速充电功能 （（6）中功率光伏控制器同样具有普通充）中功率光伏控制器同样具有普通充/放电工作模式放电工作模式(即不受光控和时控的工作模式即不受光控和时控的工作模式)、光控开、光控开/光控关工作模式、光控关工作模式、光控开光控开/时控关工作模式等时控关工作模式等 58何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.大功率光伏控制器大功率光伏控制器　（　（1）具有）具有LCD液晶点阵模块显示，可根据不同的场合通液晶点阵模块显示，可根据不同的场合通过编程任意设定、调整充放电参数及温度补偿系数，具有过编程任意设定、调整充放电参数及温度补偿系数，具有中文操作菜单，方便用户调整中文操作菜单，方便用户调整　（　（2）可适应不同场合的特殊要求，可避免各路充电开关）可适应不同场合的特殊要求，可避免各路充电开关同时开启和关断时引起的振荡。

同时开启和关断时引起的振荡　（　（3）可通过）可通过LED指示灯显示各路光伏充电状况和负载通指示灯显示各路光伏充电状况和负载通断状况　（　（4）有）有1~18路太阳能电池输入控制电路，控制电路与主路太阳能电池输入控制电路，控制电路与主电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力电路完全隔离，具有极高的抗干扰能力　（　（5）具有电量累计功能，可实时显示蓄电池电压、负载）具有电量累计功能，可实时显示蓄电池电压、负载电流、充电电流、光伏电流、蓄电池温度、累计光伏发电电流、充电电流、光伏电流、蓄电池温度、累计光伏发电量（单位：安时或瓦时）、累计负载用电量（单位：瓦时）量（单位：安时或瓦时）、累计负载用电量（单位：瓦时）等参数59何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.大功率光伏控制器大功率光伏控制器 （（6）具有历史数据统计显示功能，如过充电次数、过放）具有历史数据统计显示功能，如过充电次数、过放电次数、过载次数、短路次数等电次数、过载次数、短路次数等 （（7）用户可分别设置蓄电池过充电保护和过放电保护时）用户可分别设置蓄电池过充电保护和过放电保护时负载的通断状态。

负载的通断状态　（　（8）各路充电电压检测具有）各路充电电压检测具有““回差回差””控制功能，可防止控制功能，可防止开关器件进入振荡状态开关器件进入振荡状态 （（9）具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、短路、浪）具有蓄电池过充电、过放电、输出过载、短路、浪涌、太阳能电池接反或短路、蓄电池接反、夜间防反充等涌、太阳能电池接反或短路、蓄电池接反、夜间防反充等一系列报警和保护功能一系列报警和保护功能　（　（10）可根据系统要求提供发电机或备用电源启动电路）可根据系统要求提供发电机或备用电源启动电路所需的无源干节点所需的无源干节点60何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.大功率光伏控制器大功率光伏控制器　（　（11）配接有）配接有RS232/485接口，便于远程遥信、遥控；接口，便于远程遥信、遥控；PC监控软件可测实时数据、报警信息显示、修改控制参数，监控软件可测实时数据、报警信息显示、修改控制参数，读取读取30天的每天蓄电池最高电压、蓄电池最低电压、每天天的每天蓄电池最高电压、蓄电池最低电压、每天光伏发电量累计和每天负载用电量累计等历史数据。

光伏发电量累计和每天负载用电量累计等历史数据 （（12）参数设置具有密码保护功能且用户可修改密码参数设置具有密码保护功能且用户可修改密码 （（13）具有过压、欠压、过载、短路等保护报警功能具有过压、欠压、过载、短路等保护报警功能具有多路无源输出的报警或控制接点，包括蓄电池过充电、具有多路无源输出的报警或控制接点，包括蓄电池过充电、蓄电池过放电、其它发电设备启动控制、负载断开、控制蓄电池过放电、其它发电设备启动控制、负载断开、控制器故障、水淹报警等器故障、水淹报警等 61何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.大功率光伏控制器大功率光伏控制器 （（14）工作模式可分为普通充）工作模式可分为普通充/放电工作模式（阶梯型逐放电工作模式（阶梯型逐级限流模式）和一点式充级限流模式）和一点式充/放电模式（放电模式（PWM工作模式）选择工作模式）选择设定其中一点式充设定其中一点式充/放电模式分放电模式分4个充电阶段，控制更精个充电阶段，控制更精确，更好地保护蓄电池不被过充电，对太阳能予以充分利确，更好地保护蓄电池不被过充电，对太阳能予以充分利用。

用　（　（15）具有不掉电实时时钟功能，可显示和设置时钟具有不掉电实时时钟功能，可显示和设置时钟 （（16）具有雷电防护功能和温度补偿功能具有雷电防护功能和温度补偿功能62何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用5.5.2￿光伏控制器的主要技术参数光伏控制器的主要技术参数￿￿￿￿1.系统电压系统电压　系统电压也叫　系统电压也叫额定工作电压额定工作电压，是指光伏发电系统的直流，是指光伏发电系统的直流工作电压，电压一般为工作电压，电压一般为12V和和24V，中、大功率控制器也有，中、大功率控制器也有48V、、110V、、220V等　　2.最大充电电流最大充电电流　　最大充电电流是指太阳能电池组件或方阵输出的最大电最大充电电流是指太阳能电池组件或方阵输出的最大电流流，根据功率大小分为，根据功率大小分为5A、、6A、、8A、、10A、、12A、、15A、、20A、、30A、、40A、、50A、、70A、、100A、、150A、、200A、、250A、、300A等多种规格有些厂家用太阳能电池组件最大等多种规格有些厂家用太阳能电池组件最大功率来表示，间接地体现了最大充电电流这一技术参数。

功率来表示，间接地体现了最大充电电流这一技术参数63何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.太阳能电池方阵输入路数太阳能电池方阵输入路数　小功率光伏控制器一般都是单路输入，而大功率光伏控　小功率光伏控制器一般都是单路输入，而大功率光伏控制器都是由太阳能电池方阵多路输入，一般大功率光伏控制器都是由太阳能电池方阵多路输入，一般大功率光伏控制器可输入制器可输入6路，最多的可接入路，最多的可接入12路、路、18路　　4.电路自身损耗电路自身损耗　控制器的电路自身损耗也是其主要技术参数之一，也叫　控制器的电路自身损耗也是其主要技术参数之一，也叫空载损耗（静态电流）或最大自消耗电流为了降低控制空载损耗（静态电流）或最大自消耗电流为了降低控制器的损耗，提高光伏电源的使用效率，控制器的电路自身器的损耗，提高光伏电源的使用效率，控制器的电路自身损耗要尽可能低控制器的最大自身损耗不得超过其额定损耗要尽可能低控制器的最大自身损耗不得超过其额定充电电流的充电电流的1%或或0.4W根据电路不同自身损耗一般为根据电路不同自身损耗一般为5~20mA。

64何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿5.蓄电池过充电保护电压（蓄电池过充电保护电压（HVD）） 蓄电池过充电保护电压也叫蓄电池过充电保护电压也叫充满断开充满断开或过压关断电压，或过压关断电压，一般可根据需要及蓄电池类型的不同，一般可根据需要及蓄电池类型的不同，•设定在设定在14.1~14.5V（（12V系统）、系统）、28.2~29V（（24V系统）和系统）和56.4~58V（（48V系统）之间，系统）之间，•典型值典型值分别为分别为14.4V、、28.8V和和57.6V•蓄电池充电保护的蓄电池充电保护的关断恢复电压（关断恢复电压（HVR））一般设定为一般设定为13.1~13.4V￿（（12V系统）、系统）、 26.2~26.8V￿（（24V系统）和系统）和52.4~53.6V￿（（48V系统）之间，系统）之间，•典型值典型值分别为分别为13.2V、、26.4V和和52.8V65何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿6.蓄电池的过放电保护电压（蓄电池的过放电保护电压（LVD））　蓄电池的过放电保护电压也叫　蓄电池的过放电保护电压也叫欠压断开或欠压关断电欠压断开或欠压关断电压压，，•一般可根据需要及蓄电池类型的不同，设定在一般可根据需要及蓄电池类型的不同，设定在10.8~11.4V（（12V系统）、系统）、 21.6~22.8V（（24V系统）和系统）和43.2~45.6V（（48V系统）之间，系统）之间，•典型值分别为典型值分别为11.1V、、22.2V和和44.4V。

•蓄电池过放电保护的蓄电池过放电保护的关断恢复电压（关断恢复电压（LVR））一般设定为一般设定为12.1~12.6V（（12V系统）、系统）、24.2~25.2V￿（（24V系统）和系统）和48.4~50.4V（（48V系统）之间，系统）之间，•典型值分别为典型值分别为12.4V、、24.8V和和49.6V66何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿7.蓄电池充电浮充电压蓄电池充电浮充电压　蓄电池的充电浮充电压一般为　蓄电池的充电浮充电压一般为13.7V（（12V系统）、系统）、27.4V（（24V系统）和系统）和54.8V（（48V系统）　　8.温度补偿温度补偿 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为 (2~4)mV/℃￿￿￿￿9.工作环境温度工作环境温度　控制器的使用或工作环境温度范围随厂家不同一般在　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。

之间 67何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿10.其它保护功能其它保护功能　（　（1））控制器输入、输出短路保护功能控制器输入、输出短路保护功能；；　（　（2））防反充保护防反充保护功能；功能；　（　（3））极性反接保护极性反接保护功能；功能；　（　（4））防雷击保护防雷击保护功能控制器输入端应具有防雷击的保功能控制器输入端应具有防雷击的保护功能，护功能，避雷器避雷器的类型和额定值应能确保吸收预期的冲击的类型和额定值应能确保吸收预期的冲击能量；能量；　（　（5））耐冲击电压和冲击电流保护耐冲击电压和冲击电流保护在控制器的太阳能电在控制器的太阳能电池输入端施加池输入端施加1.25倍的标称电压持续倍的标称电压持续1小时，控制器不应该小时，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倍并持续倍并持续1小时，控制器也不应该损坏小时，控制器也不应该损坏 68何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用5.5.3光伏控制器的配置选型光伏控制器的配置选型　光伏控制器的配置选型要根据整个系统的各项技术指标　光伏控制器的配置选型要根据整个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。

一般考虑下并参考生产厂家提供的产品样本手册来确定一般考虑下列几项技术指标：列几项技术指标：￿￿￿￿1.系统工作电压系统工作电压　根据直流负载的工作电压或交流逆变器的配置选型确　根据直流负载的工作电压或交流逆变器的配置选型确定，一般有定，一般有12V、、24V、、48V、、110V和和220V等　　2.额定输入电流和输入路数额定输入电流和输入路数 控制器的额定输入电流应等于或大于太阳能电池的输入控制器的额定输入电流应等于或大于太阳能电池的输入电流大功率控制器采用多路输入，每路输入的最大电流电流大功率控制器采用多路输入，每路输入的最大电流＝额定输入电流＝额定输入电流/输入路数，输入路数， 69何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用￿￿￿￿3.控制器的额定负载电流控制器的额定负载电流 也就是控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电也就是控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电流，该数据要满足负载或逆变器的输入要求流，该数据要满足负载或逆变器的输入要求 除上述主要技术数据要满足设计要求以外，使用环境温除上述主要技术数据要满足设计要求以外，使用环境温度、海拔高度、防护等级和外形尺寸等参数以及生产厂家度、海拔高度、防护等级和外形尺寸等参数以及生产厂家和品牌也是控制器配置选型时要考虑的因素。

和品牌也是控制器配置选型时要考虑的因素70何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用太阳能光伏控制器太阳能光伏控制器￿￿￿￿（武汉）维尔仕太阳能光伏控制器（武汉）维尔仕太阳能光伏控制器WS-C2460应用于太阳应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，具备先进的人机交互功能，用户可调充电电压作，具备先进的人机交互功能，用户可调充电电压￿￿￿￿WS-C2460￿维尔仕太阳能光伏控制器适用于所有类型的光维尔仕太阳能光伏控制器适用于所有类型的光电面板及各类型电池，电面板及各类型电池，MCU（微处理控制器）具有（微处理控制器）具有PMW（脉冲宽频调制）（脉冲宽频调制）0~100%可可变占空比程序根据电池类型变占空比程序根据电池类型及充电的实际情况，能从及充电的实际情况，能从PV面板提供快速、最佳的充电电面板提供快速、最佳的充电电压及电流压及电流　　71何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用太阳能光伏控制器太阳能光伏控制器￿￿￿￿北仑佳达电子北仑佳达电子-太阳能光伏控制器生产厂家太阳能光伏控制器生产厂家　　72何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器5.5 光伏控制器的选用光伏控制器的选用太阳能光伏控制器太阳能光伏控制器　　73何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器74何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•放电电路75何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•温度补偿电路76何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•供电电路77何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•指示电路78何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•单片机部分电路79何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器•充电电路80何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器第第5章章 光伏控制器光伏控制器81何道清太阳能光伏发电系统原理与应用技术第5章 太阳能充、放电控制器。