SCT系列太阳能组合电源系统教材

太阳能发电系统培训教材2013年12月11日太阳能系统概况太阳能电源相当于一个接着负载的大充电器。白天，太阳能电池方阵将日照辐射能转换成电能，控制器将不稳定的光伏电能转换成稳定的电能，驱动负载并给蓄电池充电；夜间由蓄电池放电为负载供电，如此往复。太阳能电源的组成：太阳能方阵+太阳能控制器+蓄电池组。常用的太阳能电源有两个种类，是两种完全不同的工作模式，即:子阵投撤PWM撤型（蓄电池稳压式）和直流变换DC-DC型（独立稳压型）太阳能发电系统框图太阳能控制柜高频开关整流器监控器充电控制器负荷稳压器移动油机太阳电池方阵直流负荷蓄电池组太阳能发电原理

太阳能电池芯片是具有光电效应的半导体器件，半导体的PN结被光照后产生电流，当光直射太阳能电池芯片，其中一部分被反射，一部分被吸收。一部分透过电池芯片、被吸收的光激发被束缚的高能级状态下的电子，使之成为自由电子，这些自由电子在晶体内向各方向移动，余下空穴（电子以前的位置）。空穴也围绕晶体飘移，自由电子（－）在N结聚集，空穴（＋）在P结聚集，当外部环路被闭合，电流产生电池单元

由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。

若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。

太阳能电源系统

太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

电能储存单元太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。西气东输的是按5天无日照设计的，一般阀室是1500安时，待阴保设备的阀室是2000安时

控制器

控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。

DC-AC逆变器

逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使。太阳能极板以深蓝为主色突显沉静稳重的色调。由于电池高效率化的实现，确保了相同面积发电量的增加。京瓷太阳能电池装置“d.Blue”，在电池表现方面，依靠等离子体与反应性气体形成以微米为单位的细小凹凸，使太阳光的反射减少，提高了发电效率太阳能日射计日射计是测量日照强度的设备，它的数据为系统的运行提供参考。太阳能控制柜警示标志交流输入开关监控模块负荷开关充电控制器蓄电池开关太阳能输入开关整流模块充电控制器太阳能充电控制器能够将整个电池方阵的输入电压通过高频大功率的变换器件，变成稳定的蓄电池均充或浮充电压值，从而可保证蓄电池免受靠切换方阵充电时的电流冲击，使蓄电池的使用寿命延长。监控器根据蓄电池的运行情况，向太阳能充电控制器发出均充或浮充信号，实现了对蓄电池的自动管理的目的。负荷稳压器负荷稳压器使用来讲蓄电池的电压变换为负荷所需要的直流24V电压。当蓄电池电压低于21.6V时，负荷稳压器将切断，停止向负荷供电。多个负荷稳压器并联还具有均流的功能。数据采集监控模块监控模块显示功能：可显示太阳电池电流和电压、日射量、蓄电池充放电电流和电压、温度（蓄电池和环境）、负荷电流和电压、年月日时分及系统参数。控制功能：对太阳能充电控制器的开机/停机控制，蓄电池的均充/浮充自动控制。设定功能：在前面板,设定拨码开关向上搬为设定状态,此时可修改状态值或设定值;设定拨码开关向下搬为非设定状态,此时可查询状态值或设定值,但不能修改。远端监控功能整流模块控制保护功能；并联均流功能；控制保护功能

维护检修

日常请进行以下方面的检查。请确认1.1项的使用环境是否维持。确认太阳电池方阵架台应无倾斜、断裂情况发生。请确认太阳电池表面应无碎裂、背面无破损、边框无明显变形。确认太阳能组合电源柜体没有出现腐蚀，生锈。请确认在中午充电控制器应有输出电流给蓄电池和负荷。太阳能组合电源监控器的[报警]指示灯闪亮时，请参照9项中的[异常处理]。请确认太阳能组合电源柜体内是否有不同于以往的杂音。通气口堵塞会造成冷却系统的不良，请注意清扫周围。蓄电池端子处应无酸液渗出，壳体应无变形，请注意及时清扫灰尘。定期维护(四年一次)每四年应进行一次定期维护，定期维护也可与日佳公司进行商谈。异常处理

显示异常名称运行模式内容处理方法太阳能方阵异常充电运行日射量≤0.05kW/m2且太阳电池侧的电压≥36.55V。太阳电池侧的输入及蓄电池空开重新闭合一次再运行，若不能解除，请与我公司联络。整流器输出过电压充电运行整流器内部的保护功能动作。重新起动，若不能解除，请与我公司联络。充电控制器输出过电压充电运行充电控制器内部的保护功能动作。重新起动，若不能解除，请与我公司联络。蓄电池充电过电压充电运行充电控制器和整流器侧的输出稳压失控，它们内部的保护功能动作，运行停止。重新起动，若不能解除，请与我公司联络。蓄电池充电低电压充电运行充电控制器故障或连续阴雨天过长，负荷稳压器的保护功能动作，停止供电。重新起动或用整流器充电，若不能解除，请与我公司联络。蓄电池过温充电运行充电控制器侧的蓄电池温度补偿失控，导致蓄电池温度升高。重新起动，若不能解除，请与我公司联络。负荷过电压充电运行负荷稳压器失控，监控器向外部出告警信号。降低充电控制器和整流器侧的输出电压，若不能解除，请与我公司联络。负荷低电压充电运行负荷稳压器失控或蓄电池放电保护，监控器向外部出告警信号。重新起动，若不能解除，若不能解除，请与我公司