独立光伏系统设计与应用

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1、独立光伏系统设计与应用介绍内容136户用电源系统独立电站系统2目录5独立光伏系统原理4光伏应用系统光伏水泵系统光伏照明系统1独立光伏系统原理独立光伏发电系统是由光伏组件发电，经控制器对蓄电池进行充放电管理，并给直流负载提供电能或通过逆变器给交流负载提供电能的一种新型电源系统。广泛应用于环境恶劣的高原、海岛、偏远山区及野外作业，也可作为通讯基站、广告灯箱、路灯等供电电源。光伏发电系统利用取之不尽、用之不竭的自然能源，可有效缓解电力短缺地区的需求矛盾，解决偏远地区的生活及通讯问题。改善全球生态环境，促进人类可持续发展。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

2、变器以及各种常用负载组成独立光伏发电系统组成部分功能介绍光伏组件：基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射直接转换为电能。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。独立光伏发电系统组成部分功能介绍逆变器：负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。主要应用于太阳能光伏电站、风力发电电站，风、光、油、蓄互补发电系统和户用太阳能电源供电系统。蓄电池：是独立光

3、伏系统中最主要的部件之一，作用在于储能，以供系统需要用电时使用，选择适当的蓄电池类型,确定合适的蓄电池容量,正确地实施安装、操作、维护，对于光伏系统的正常运行十分重要。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。

4、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。光伏控制器原理光伏控制器分类根据控制器对蓄电池充电调节原理的不同，常用的充电控制器可分为：1、串联型充电控制器2、并联型充电控制器3、PWM型充电控制器根据控制器对蓄电池充电控制方式的不同，常用的充电控制器可分为：1、单点式控制2、分段阶梯式3、PWM式4、一点式+PWM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）

5、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电控制器介绍并联型充电控制器介绍并联型充电控制器电路原理如图所示。并联型充电控制器的开关元

6、件是并联在光伏组件的两端，因此可以解决串联型充电控制器中开关元件的功率损耗。控制器检测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，开关元件接通，将蓄电池旁路。当蓄电池端电压下降到设定的蓄电池恢复充电电压值时，开关元件断开，同时接通蓄电池充电回路。在并联型充电控制器的输入回路通常接有二极管，可以起到在充电期间允许电流流人蓄电池，在夜间或阴天时防止蓄电池电流流向光伏方阵的作用并联型充电控制器线路简单，价格便宜，但在蓄电池充满保护而光伏组件还处于发电状态时会让光伏组件产生较大的短路电流，产生“光斑”，加速老化。国标不推荐。并联型充电控制器介绍PWM型充电控制器介绍为

7、了有效地防止过充电，充分利用太阳能对蓄电池的充电，近年来发展了脉宽调制（PWM）充电控制器。PWM充电控制器以脉冲方式开关光伏组件的输入，当蓄电池趋向充满时，随着其端电压的逐渐升高，脉冲的频率或占空比发生变化，使导通时间缩短，充电电流逐渐趋于零。当蓄电池电压有充满点下降时，充电电流又会逐渐增大。这种充电过程形成较完整的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池烦人总循环寿命。脉宽调制充电保护的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。