蓄电池控制器

太阳能光伏控制器蓄电池充放电控制器独立光伏发电系统组成独立光伏发电系统由光伏组件、光伏控制器、蓄电池、离网逆变器以及各种常用负载组成光伏控制器利用太阳能电池将太阳能转化为电能并贮存于电池内部，可为牧区、边防、海岛提供照明，也可作为移动通信基站、微波站等的直流电源。控制器是有效控制太阳能发出的电向蓄电池充电,蓄电池向负载放电,使蓄电池在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。控制器控制器是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小型光伏系统中：控制器也称为充放电控制器，防止蓄电池过充电和过放电大中型光伏发电系统中：平衡管理光伏系统能量，保护蓄电池及整个光伏系统，显示系统工作状态控制器的分类并联型控制器串联型控制器脉宽调制型控制器多路控制型控制器智能型控制器最大功率跟踪型控制器控制器的工作原理充放电控制器功能蓄电池充电控制基本原理蓄电池过放电保护基本原理充放电控制器主要功能高压（HVD)断开和恢复功能欠电压（LVG)告警和恢复功能低压（LVD)断开和恢复功能温度补偿功能保护功能1、蓄电池反接保护2、太阳能板反接保护3、蓄电池过放保护4、蓄电池过充保护5、反充电保护6、负载过载保护（可自动恢复）7、负载短路软硬件保护（可自动恢复）蓄电池充电控制基本原理图：蓄电池容量随温度的变化曲线电解液温度高时（在允许的温度范围内），离子运动速度加快，获得的动能增加，因此渗透力加强，从而使蓄电池内阻减小，扩散速度加快，电化反应加强，从而使电池容量增大；当电解液温度下降时，渗透力降低，蓄电池内阻增大，扩散速度降低，因此电化反应滞缓，从而使电池容量减小。蓄电池过放电保护基本原理循环寿命与放电深度的关系DOD控制器的几种基本电路光伏控制器并联型充放电控制器串联型充放电控制器多路充电控制系统过、欠电压检测控制电路组成和工作原理PWM充放电控制器智能型控制器最大功率点跟踪型控制器光伏控制器原理光伏控制器：是防止蓄电池过充电和过放电，使蓄电池在安全电压和安全电流下工作的控制装置。

光伏控制器工作原理：

虽然控制器的控制电路根据光伏系统的不同其复杂程度有所差异，但其基本原理是一样的。上图是一个最基本的充放电控制器的工作原理图。该系统由光伏组件、蓄电池、控制器电路和负载组成。开关1和开关2分别为充电开关和放电开关。开关1闭合时，由光伏组件给蓄电池充电，开关1还能按照预先设定的保护模式自动恢复对蓄电池的充电。开关2闭合时，由蓄电池给负载供电。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是广义上的开关，它可为功率MOSFET或功率IGBT等。光伏控制器原理并联型（旁路型）充放电控制器并联型（旁路型）充放电控制器检测控制电路随时对蓄电池电压进行检测，一般采用施密特回差电路，当电压高于充满切断电压时，使T1导通，进行过充电保护；当电压回落到某一数值时，T2断开，恢复充电。放电控制和充电控制类似，当电压低于过放电压时，T2导通，切断负载，进行过放电保护，而当电压回升到某一数值时，T2再次接通，恢复放电。。

串联型控制器电路原理如图所示，在光伏组件与蓄电池之间串联一个开关元件。控制检测器电路监控蓄电池端电压，当充电电压超过蓄电池设定的充满断开值（HVD）时，开关元件切断蓄电池充电回路，恢复蓄电池充电。串联型充电控制器可以使用继电器作为快关，目前多使用功率场效应管（MOSFET）、IGBT、固体继电器等。设计完美的串联型充电控制器中的开关元件还可替代防反二极管，起到防止夜间“反向泄露”的作用。串联型充电控制器由于控制开关元件是串联在充电回路中，电路的电压损失较大，降低了充电效率，另外，当开关元件断开时，输入电压将升高到发电单元开路电压的水平。因此串联型充电控制器在设计时要选用低通态内阻的MOSFET和低饱和压降的IGBT。串联型充电控制器介绍串联型充放电控制器电路原理图多路充电控制系统太阳能方阵分成多个支路，充电开始阶段所有支路打开给蓄电池组充电，当蓄电池组接近充满时，逐路断开；而当蓄电池电压回落时，控制器再将太阳能电池方阵逐级接通，达到随蓄电池组充满而充电电流逐渐变小，蓄电池亏电而充电电流增大。多路充电控制系统过、欠电压检测控制电路组成和工作原理A1为过电压检测控制电路，A1的同向输入端由W1提供对应“过电压切断”的基准电压，而反相输入端接被测蓄电池，当蓄电池电压大于“过电压切断电压”时，A1输出端G1为低电平，切断开关器件T1,切断充电回路，起到过电压保护的作用。当过电压保护后，蓄电池电压又下降至小于“过电压恢复电压”时，A1的反相输入电位小于同向输入电位，则其输出端G1由低电平跳变至高电平，开关器件T1由关断变导通，重新接通充电回路。“过电压切离门限”和“过电压恢复门限”由W1和R1配合调整。A2为欠电压检测控制电路，其反相端接由W2提供的欠电压基准电压，同向端接蓄电池电压（和过电压检测控制电路相反），当蓄电池电压小于“欠电压门限”电平时，A2输出端G2为低电平，开关器件T2关断，切断控制器的输出回路，实现“欠电压保护”。欠电压保护后，随着电池电压的升高，当电压又高于“欠电压恢复门限”时，开关器件T2重新导通，恢复对负载供电。“欠电压保护门限”和“欠电压恢复门限”由W2和R2配合调整。

过、欠电压检测控制电路组成和工作原理脉宽调制型控制器脉宽调制型控制器的充电方式为三阶段充电式，包括均衡充电、快速充电和浮充电。蓄电池没有发生过放电，正常工作时采用浮充电，可以有效防止过充电，减少水分的散失；当蓄电池的放电深度超过70%，则实施一次均衡充电，不但有利于完全恢复蓄电池的容量，轻微的放气还能够起到搅拌作用，防止蓄电池内电解液的分层。当蓄电池趋向充满时，就调制脉冲的宽度变窄，减少充电电流；而当蓄电池的电压回落时，脉冲宽度就变宽，增大充电电流。智能型控制器智能型控制器的主电路同其他控制器一样，可以是并联型、串联型、脉冲调制型和多路型。它采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器构成一个微机数据采集和监测控制系统，既可以快速实时采集光伏系统当前的工作状态，又可详细积累光伏系统的历史数据，为评估光伏系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供准确而充分的依据。此外，该控制器还具有串行通信数据传输功能可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。智能型控制器的充电控制采用强充、递减、浮充自动轮换的方法，依据蓄电池组端电压的变化趋势自动调整充电电流，或控制多路太阳能电池方阵依次接通或切离，既充分利用了宝贵的太阳能电池资源，又保证了蓄电池组安全而可靠的工作。

最大功率跟踪型控制器最大功率跟踪型控制器一直维持太阳能电池方阵工作在最大功率点附近，以充分发挥太阳能电池方阵的作用。根据太阳能电池方阵的输出特性得知，太阳能电池方阵的最大功率点是随着太阳辐照度和温度的变化而变化的，而太阳能电池方阵的工作点也会随着负载电压的变化而变化。如果不采取任何措施，而直接将太阳能电池方阵与负载连接，则很难保证太阳能电池方阵工作在最大功率点附近，太阳能电池方阵也不可能发挥出其应有的功率输出。最大功率跟踪型控制器的作用就所示通过直流变换电路和寻优控制程序，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，充分的发挥太阳能电池方阵的效能，这种方法又称为MPPT。MPPT控制器要求始终跟踪太阳能电池方阵的最大功率点，需要控制电路同时采样太阳能电池方阵的电压和电流，并计算太阳能电池方阵的功率，然后通过寻优和调整