项目2光伏发电系统的设计

1、1光伏发电工程技术光伏发电工程技术电子教案 詹新生2项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计 任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计 任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型 任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 任务任务2.6防雷及光伏阵列支架的设计防雷及光伏阵列支架的设计 任务任务2.7光伏发电电站并网接入设计光伏发电电站并网接入设计 3 2.1.1光伏发电系统设计的内容 一般来说，太阳能发电系统的设计分为软件设计和硬件设计，软件设计先于硬件设计。图2-

2、1为独立光伏发电系统设计内容图。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计4 2.1.2光伏发电系统设计原则 1.成本原则 2.科学原则 3.安全原则 4.可靠原则 5.高效原则 6.可扩展性 7.智能化项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计5 2.1.3设计考虑的相关因素 1.负载的特性和用电特点 2.光伏阵列的方位角和倾角 光伏阵列的方位角是阵列的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西设定为正角度），如图2-2所示。 项目项目2 光伏发电系统的

3、设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计6 对于地球上的某个地点，太阳高度角（或仰角）是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角，如图2-2所示。 倾角是光伏阵列平面与水平地面的夹角，如图2-3所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计7 3.阴影对发电量的影响 4.最长连续阴雨天数 最长连续阴雨天数指需要蓄电池向负载维持供电的天数，也称为“系统自给天数”。在考虑蓄电池容量时，必须保证第一个连续阴雨天使蓄电池放电后

4、，还没有来得及补充，就迎来第二个连续阴雨天，系统设计要考虑在第二个连续阴雨天内正常工作。 最长连续阴雨天数的选择范围，对于非重要用户或带有发电机的光伏/风力互补系统为23天，对于没有备用电源的重要负载，比如移动通信这样的设备电源，可定为57天。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计8 2.1.4太阳辐射的计量及峰值日照时数 1.太阳辐射的计量 在单位时间内，太阳以辐射形式发射的能量称为太阳辐射功率或辐射通量，单位为瓦（W）；太阳投射到单位面积上的辐射功率(辐射通量)称为辐射度或辐照度，单位为瓦平方米(Wm2)。 项目项目2

5、 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计9 2.峰值日照时数 日照时间是指太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。 日照时数是指某个地点，一天当中太阳光达到一定的辐照度（一般以气象台测定的120W/m2为标准）时直到小于此幅度所经过的时间。 平均日照时数是指某地的一年或若干年的日照总时数的平均值。 峰值日照时数是将当地的太阳能辐射量折算成标准测试条件下（1000W/m2）的时数。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.1 光伏发电系统的总体设计光伏发电系统的总体设计10 2.1.1太阳能电池片的识别及检测 太阳

6、能电池片是构成光伏组件的最小单元。 1.太阳能电池片的结构 常用的硅太阳能电池片有单晶硅和多晶硅的，如图2-4所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型11 太阳能电池片有125125和156156的规格之分，如图2-5所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型12 电池片的结构如图2-6所示，正面是电池的负极，上面有细栅线、主栅线、减反射膜；背面是电池的正极，有铝背场和背电极等。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型13

7、2. 太阳能电池片的分类 （1）按所用材料分 太阳能电池按所用材料分为硅太阳能电池和化合物太阳能光伏电池两大类，如图2-7所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型14 （2）按电池的构造分 太阳能电池按电池的构造分为块（片）状或薄膜状两种，如图2-10所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型15 2.太阳能电池片的主要技术参数 太阳能电池片的主要技术参数有开路电压、短路电流、最大功率、最大功率下的电压/电流、填充因子、转换效率、等效串联电阻等。可以由太阳能电池片分选仪进行测试

8、，如图2-11所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型16 2.2.2 光伏组件的识别及检测 为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池片通过导线串、并联连接并加以封装构成，称为光伏（太阳能）组件或太阳能电池板，如图2-12所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型17 当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成光伏阵列，以获得所需要的电压和电流，如图2-13所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组

9、件的选型18 1.光伏组件的结构 大多数晶体硅光伏组件是由透明的前表面、胶质密封材料、太阳能电池片、接线盒、端子、背表面和框架等组成，如图2-14所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型19 2.光伏组件的分类 （1）按照基体材料分类 可分为晶硅光伏组件（单、多晶硅）、非晶硅薄膜光伏组件、微晶硅薄膜光伏组件、纳晶硅薄膜光伏组件、多元化合物光伏组件（包括砷化镓、硫化镉电池、碲化镉电池、铜硒铟等）。 （2）按照结构分类 可分为同质结太阳组件（在相同的半导体材料上构成PN结）、异质结太阳组件（在不相同的半导体材料上构成PN结）、肖特基结太阳

10、组件、复合结太阳组件、液结太阳组件等。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型20 2.光伏组件的分类 （3）按照用途分类 可分为空间太阳组件、地面光伏组件。 （4）按使用状态分类 可分为平板太阳组件、聚光太阳组件。 （5）按封装材料分类 可分为刚性封装光伏组件、半刚性封装光伏组件、柔性衬底封装光伏组件。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型21 3.光伏组件的制作工序 光伏组件的制作工序如图2-16所示，主要有：电池片的分选、单片焊接、串联焊接、组件叠层、组件层压、修边、安装边框、安

11、装接线盒、成品测试、清洗和包装入库。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型22 4.光伏组件的性能 光伏组件的性能主要指电流电压特性，可以用特性曲线描述，称为光伏组件UI曲线，该曲线描述组件输出电流和电压之间的关系，如图2-24所示，上面有三个重要意义的点，即最大功率点Pm（Ump、Imp）、开路电压（Uoc）和短路电流（Isc）。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型23 5.光伏阵列 图2-26是太阳能光伏组件串并相间组成的太阳能光伏阵列，它由LM个太阳能光伏组件按L个串联及M个

12、并联构成，其阵列的电压较单个组件提高了L倍，而其电流则较单个组件增加大了M倍，然其效率保持不变。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型24 6.太阳能电池（组件）的热斑效应 在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，但组件的其余部分仍处于阳光暴晒之下，这样局部被遮挡的太阳能电池（或组件）就要由未被遮挡的那部分太阳能电池（或组件）来提供负载所需的功率，使该部分太阳电池如同一个工作于反向偏置下的二极管，其电阻和压降较大，从而消耗功率而导致发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳能电池，严重的可

13、能使焊点熔化、封装材料破坏，甚至会使整个组件失效。项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型25 为了防止太阳能电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。当光伏阵列中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，该旁路二极管导通，组件串工作电流经旁路二极管绕过故障组件，不影响其他组件的正常发电，同时也保护旁路组件避免受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。如图2-27所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏

14、组件的选型光伏组件的选型26项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型27 2.2.3光伏组件及阵列容量的设计 1.基本计算方法 基本计算公式如下： 组件日平均发电量组件峰值电流（A）峰值日照数（h） 在计算组件的并联数时，如果负载用电量的单位为Wh，应按下式进行转换后进行计算。 光伏阵列的总功率（W）=组件并联数组件串联数选定组件的峰值输出功率（W）项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型28 2.光伏组件方阵设计的修正 （1）组件实际功率修正 （2）逆变器功率的修正 （3）蓄电池损耗修正

15、3.实用计算公式 在考虑上述各种因素的影响后，引入相关修正系数得 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型29 3.其他几种市场计算公式和设计方法 （1）以峰值日照时数为依据的简全易计算方法 此种方法主要用于小型独立光伏发电系统的快速设计与计算。其主要参照的太阳能辐射参数是当地峰值日照时数。 上式中光伏组件功率、负载功率单位为瓦（W）；用电时数、当时峰值日照时数为小时（h）。项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型30 （2）以峰值日照时数为依据的多路负载的计算方法 当光伏发电系统为多路不同

16、的负载供电时，应先计算出总的负载日平均用电量，再结合当地峰值日照时数进行计算。 光伏组件功率计算如下式： 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型31 2.2.4光伏组件的选型 工程设计中应采用环保经济型多晶硅太阳能电池组件。组件选型的要点：颜色与质感；强度与抗变形的能力；寿命与稳定性；发电效率；尺寸和形状；组件价格；环境友好度。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.2 光伏组件的选型光伏组件的选型32 2.3.1铅蓄电池的结构及原理分析 1.铅蓄电池的结构 铅酸密封蓄电池由正负极板、隔板、电解液、壳体（电池槽、盖）、

17、接线端子和安全阀等组成，如图2-29所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 33 （1）正负极板 极板在蓄电池中的作用有两个：一是发生电化学反应，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。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电

18、池的选型蓄电池的选型 34 （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部分，它的作用一是使极板上的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反应；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，使电化学反应得以顺利进行。它是纯浓硫酸和蒸馏水按一定的比例配制面成。 （5）安全阀 作用有两个：一是安全使用；二是密封作用。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 35 （6）正负接线端 蓄电池各单格电池串联后，两端单格的正

19、、负极桩分别穿出蓄电池盖，形成蓄电池的正、负接线端，实现电池与外界的连接。正接线柱标“”或涂红色，负接线柱标“”号或涂蓝色、绿色。 2.铅蓄电池的原理分析 目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 36 2.2.2蓄电池的充电控制 1.充电过程中阶段划分 充电过程一般分为主充、均充和浮充。 2.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方法有： （1）时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继电器或CPU控制转换时刻。 （2）设定转换点的充电电流或蓄电池端电压值

20、，当实际电流或电压值达到设定值时，自动进行转换。 （3）采用积分电路在线监测蓄电池的容量，当容量达到一定值时，则发信号改变充电电流的大小。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 37 3.充电程度判断 判断充电程度的主要方法有： （1）观察蓄电池去极化后的端电压变化。 （2）检测蓄电池的实际容量值，并与其额定容量值进行比较，即可判断其充电程度。 （3）检测蓄电池端电压判断。 4.停充控制 主要的停充控制方法有： （1）定时控制。 （2）电池温度控制。 （3）电池端电压负增量控制。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3

21、 蓄电池的选型蓄电池的选型 38 2.2.3蓄电池充放电控制电路分析 1.普通蓄电池充放电控制电路 （1）电路结构 （2）工作原理 2.基于UC3906的蓄电池充电器电路 （1）UC3906的结构和工作原理 （2）充电参数的确定 （3）应用实际电路项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 39 2.2.4蓄电池容量的设计 （1）将负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的连续阴雨天数得到初步蓄电池容量。 （2）蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。 （3）综合（1）、（2）得电池容量的基本公式为 式中电量的单位是Ah，如果电量的单位是Wh，先将Wh

22、折算成Ah，折算关系如下： 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 40 2.相关因素的考虑 （1）放电率对蓄电池容量的影响 （2）温度对蓄电池容量的影响 （3）实用蓄电池容量的计算 考虑以上相关因素后，将有关修正系数代入后有 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 41 （4）蓄电池串并联数的确定 串联的蓄电池的个数等于负载的标称电压除以蓄电池的标称电压，即 蓄电池并联数的计算公式为： 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 42 3.蓄电池容

23、量选择其他几种计算公式和方法 设计蓄电池的容量还有以下几种计算公式和方法: 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 43 2.2.5蓄电池的选型 1.铅蓄电池的主要技术参数 （1）蓄电池的容量（Ah） 理论容量 实际容量 额定容量 （2）蓄电池的电压 开路电压 工作电压（端电压） 浮充电压 放电终止电压 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 44 （3）放电时率和放电倍率 蓄电池放电或充电至终止电压的速度，称为放电率或充电率，有放电时率（小时率）和放电倍率（电流率）两种表示方法。 放电时率 放

24、电倍率 （4）内阻 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化内阻。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 45 （5）放电深度 在蓄电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度 （6）自行放电率 蓄电池的自放电是指蓄电池在开路搁置时自动放电现象。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 46 2.蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义 蓄电池名称由单体蓄电池格数、型号、额定容量、电池功能或形状等组成，如图2-39所示。 项目项目2 光伏发电系统的设计

25、光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 47 3.蓄电池的选型 根据离网光伏系统特殊的使用环境及条件，对蓄电池有如下要求：（1）具有深循环放电性能；（2）循环使用寿命长；（3）对过充电、过放电耐受能力强；（4）具有免维护或少维护的特点；（5）低温下也具有良好的充电、放电特性；（6）具有较高的能量效率；（7）具有很高的性能价格比。 目前离网型光伏发电系统大多采用阀控式免维护铅酸蓄电池。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.3 蓄电池的选型蓄电池的选型 48 2.4.1光伏控制器的功能、分类及原理分析 1.光伏控制器的功能 光伏控制器的基本功能就是将光伏

26、组件（阵列）产生的直流电能提供给蓄电池充电，同时防止蓄电池的过充电或过放电。此外，还具有一些其他保护功能，如防止反充功能、过载和短路保护功能。 2 .光伏控制器的分类 按照输出功率的大小不同可分为小功率光伏控制器、中功率光伏控制器、大功率光伏控制器。 按照电路方式的不同，可分为串联型、并联型、多路控制型、脉宽调制型、智能型和最大功率跟踪型。 按放电过程控制方式的不同，可分为常规放电控制型和剩余电量放电全过程控制型。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 49 3.光伏控制器的电路及原理分析 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的

27、设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 50 3.光伏控制器的电路及工作原理 （1）串联型控制器 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 51 （2）并联型控制器 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 52 （3）多路控制器 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 53 （4）脉宽调制型（PWM）控制器 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 54

28、（5）智能控制器 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 55 4.光伏阵列最大功率点跟踪（MPPT控制技术） （1）最大功率点跟踪控制（MPPT）原理 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 56 （2）最大功率点跟踪控制（MPPT）方法 恒电压跟踪法 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 57 干扰观察法 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 58 电导增量

29、法 电导增量法也是MPPT控制常用的算法之一。通过光伏阵列P-U曲线可知最大值Pmax处的斜率为零，所以可以比较光伏阵列的瞬时电导和电导的变化量来实现最大功率跟踪。可参见图2-52所示，光伏阵列的输出特性曲线是一个单峰值的曲线，在最大功率点必定有dP/dU=0，其中P为光伏阵列的输出功率，U为输出电压。如果dP/dU0，系统工作在最大功率点的左侧；如果dP/dU0，系统工作在最大功率点的右侧。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 59 模糊逻辑控制 模糊逻辑控制基于模糊推理系统，其本质是以设备操作者的经验和直觉为基础，而传统控制系统

30、则通常建立在被控对象的数学模型之上。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 60 （3）最大功率点跟踪型控制器 5.实用光伏控制器举例 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 61 2.4.2 光伏控制器的选型 1.光伏控制器的主要技术参数 （1）系统电压 （2）最大充电电流 （3）太阳能电池方阵输入路数 （4）电路自身损耗 （5）蓄电池过充电保护电压（HVD） （6）蓄电池充电保护的关断恢复电压（HVR） （7）蓄电池的过放电保护电压（LVD） （8）蓄电池过放电保护的关断恢

31、复电压（LVR） （9）蓄电池充电浮充电压 （10）温度补偿 （11）工作环境温度 （12）其他保护功能项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 62 2.光伏控制器的选型 光伏控制器选型中考虑问题的顺序：首先，根据光伏系统蓄电池的电压选择光伏控制器的工作电压等级；然后，根据光伏阵列（组件）的容量大小和光伏组件串的并联数量，计算光伏控制器的充电电流和控制方式；再有，根据负载特点选择是否需要光伏控制器的蓄电池放电控制功能，如需要根据负载功率计算放电电流大小；最后，依据用户要求选择是否需要其他辅助功能，列出满足要求的光伏控制器生产厂和型号，按

32、系统配置最优原则确定光伏控制器。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 63 3.离网光伏电站的光伏控制器的选型 离网光伏电站（系统）的装机容量一般大于1kWp，选择光伏控制器主要是根据系统要求确定控制器的电压、电流、控制方式以及是否需要其他辅助功能。 4.户用光伏控制器的选型 选用光伏控制器也应先确定控制器的工作电压和电流，由于只有1组光伏组件，控制方式应选用脉宽调制（PWM）控制。考虑用户使用和维护的方便，光伏控制器的操作和显示方式越少、越直观越好，各种辅助功能尽量不要。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2

33、.4 光伏控制器的选型光伏控制器的选型 64 2.5.1光伏逆变器的功能、分类及原理分析 1.光伏逆变器的基本功能 （1）自动运行和停机功能 （2）防孤岛效应功能 （3）电压自动调整功能 （4）最大功率跟踪控制功能 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 65 2.光伏逆变器的分类 （1）方波逆变器 （2）阶梯波逆变器 （3）正弦波逆变器项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 66 3.逆变器的基本电路结构 逆变器的基本电路结构如图2-56所示。由输入电路、主逆变电路、控制电路、

34、输出电路、辅助电路和保护电路等构成。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 67 4.逆变器的工作原理 （1）基本电路工作原理 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 68 （2）单相推挽逆变器电路原理 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 69 （3）半桥式逆变器电路原理 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 70 （4）全桥式逆变器电路 项目项目2 光伏发

35、电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 71 （5）三相逆变电路 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 72 （6）正弦脉宽调制技术（SPWM） 采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的

36、选型 73 2.5.2 光伏逆变器的选型 1.逆变器的主要技术参数 （1）逆变器效率 （2）额定输出容量 （3）额定输出电压 （4）输出电压的波形失真度 （5）额定输出频率 （6）负载功率因数 （7）保护措施 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 74 2.光伏逆变器的选型 （1）光伏逆变器的配置选型 （2）并网光伏逆变器的配置选型 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.5 光伏逆变器的选型光伏逆变器的选型 75 2.6.1 光伏发电系统的防雷设计 1.雷电的基本概念 2.雷电的基本形式及危害 （1）直击雷及危害

37、 （2）感应雷及危害 （3）雷电侵入波 3.独立光伏电站易遭雷击的主要部位 4.雷电的防护设备 按照防雷技术理论基础，防雷系统由外部防雷系统、内部防雷系统、过电压保护系统组成。外部防雷系统由接闪器、引下线和接地装置三部分组成；内部防雷系统主要由避雷器、接地装置两部分组成。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.6 防雷及光伏阵列支架的设计防雷及光伏阵列支架的设计 76 （1）接闪器 接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出地方把雷电引向自身，承接直击雷放电。 避雷针 避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设

38、计任务任务2.6 防雷及光伏阵列支架的设计防雷及光伏阵列支架的设计 77 避雷线 悬于线路相导线、变电站设备或建筑物之上，用于屏蔽相导线直接拦截雷击并将雷电流迅速泄入大地的架空导线，又称架空地线。 避雷带和避雷网 当受建筑物造型或施工限制不便直接使用避雷针或避雷线时，可在建筑物上设置避雷带或避雷网来防直接雷击。项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.6 防雷及光伏阵列支架的设计防雷及光伏阵列支架的设计 78 （2）引下线 引下线指连接接闪器与接地装置的金属导体，如图2-76所示。 （3）接地装置 接地装置包括接地体和接地线两部分，它是防雷装置的重要组成部分。 项目项目2 光伏发电系统的设计光伏发电系统的设计任务任务2.6 防雷及光伏阵列支架的设计防雷及光伏阵列支架的设计 79 （4）防雷器 防雷器是一种能释放过电压能量、限制过电压幅值的设备，也称避雷器、过电压保护器、浪涌保护器、电涌保