光伏控制器簡介

一、光伏控制器功能 ?

光伏控制器的功能包括：將光伏組件（陣列）產(chǎn)生的直流電能充入蓄電池，防止蓄電池過充電或過放電，防止反充、過載、短路。 ? ?

二、光伏控制器分類 ?

根據(jù)輸出功率不同，光伏控制器可被分類為小功率光伏控制器、中功率光伏控制器、大功率光伏控制器。 ?

根據(jù)電路連接方式不同，光伏控制器可被分類為串聯(lián)型、并聯(lián)型、多路控制型、脈寬調(diào)制型、智能型等。 ? ?

三、光伏控制器工作原理 ?

如圖一所示，S1為充電控制開關(guān)、S2為放電控制開關(guān)。 ?

光伏控制器基本工作原理：當(dāng)S1閉合時，光伏陣列對蓄電池充電，當(dāng)蓄電池處于過充電狀態(tài)時，S1斷開，使光伏組件停止對蓄電池充電。當(dāng)S2閉合時，蓄電池給負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池處于過放電時，S2切斷，停止向負(fù)載供電。 ?

S1、S2可代表的元器件包括：晶體管、晶閘管、固態(tài)繼電器、功率開關(guān)器件等。

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圖一，圖片來源：中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》 ?

（1）串聯(lián)型控制器 ?

串聯(lián)型控制器工作原理示意圖如圖二所示。 ?

VD1為防反充二極管，只有當(dāng)光伏陣列的輸出電壓大于蓄電池電壓時，VD1才能導(dǎo)通，從而保證夜晚或陰雨天氣不出現(xiàn)蓄電池向光伏陣列反向充電的現(xiàn)象。 ?

VD2為防反接二極管，當(dāng)蓄電池反接時，VD2導(dǎo)通使蓄電池短路，產(chǎn)生較大的短路電流，熔斷熔斷器，以防止反接對蓄電池的損害。 ?

S1為充電控制開關(guān)，S2為放電控制開關(guān)。檢測控制電路隨時對蓄電池的電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)蓄電池電壓大于過充電保護(hù)電壓時，S1斷開，電路處于過充電保護(hù)狀態(tài)；當(dāng)電壓小于過放電保護(hù)電壓時，S2斷開，電路處于過放電保護(hù)狀態(tài)。 ?

串聯(lián)型控制器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但控制器開關(guān)被串聯(lián)于充電回路中，充電回路電壓損失較大，充電效率降低。

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圖二，圖片來源：中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》 ?

（2）并聯(lián)型控制器 ?

并聯(lián)型控制器工作原理示意圖如圖三所示。 ?

檢測控制電路對蓄電池電壓進(jìn)行檢測。當(dāng)蓄電池電壓大于蓄電池過充電保護(hù)電壓時，S1導(dǎo)通，VD1截止，光伏陣列輸出電流通過S1旁路泄放，以防止蓄電池過充電。當(dāng)蓄電池電壓小于蓄電池過放電壓保護(hù)電壓時，S2關(guān)斷，以防止蓄電池過放電。 ?

并聯(lián)型控制器設(shè)計(jì)簡單，價格便宜，且電路系統(tǒng)被完全密封。由于并聯(lián)型控制器具有散熱器，其需要通風(fēng)路徑。

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圖三，圖片來源：中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》 ?

（3）多路控制器 ?

多路控制器工作原理示意圖如圖四所示。 ?

將光伏組件（或陣列）分成多個支路接入多路控制器，多路控制器可依據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)，自動設(shè)定不同的充電電流。該控制器也是通過蓄電池電壓與過充電保護(hù)電壓和過放電壓保護(hù)電壓的比較實(shí)現(xiàn)蓄電池過充和過放保護(hù)。 ?

多路控制器的控制方式屬于增量控制法，可近似達(dá)到脈沖控制器的效果。該控制器路數(shù)越多，越接近線性調(diào)節(jié)。但該控制器路數(shù)越多，成本也越高。多路控制器主要用于超過千瓦數(shù)量級（個人理解：此值為裝機(jī)容量）的光伏發(fā)電系統(tǒng)。 ?



圖四，圖片來源：中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》 ?

（4）脈寬調(diào)制型控制器 ?

脈寬調(diào)制型控制器工作原理示意圖如圖五所示。 ?

脈寬調(diào)制型控制器通過脈沖方式控制蓄電池的充電過程。該控制器既可保護(hù)蓄電池，又可充分利用能量，還可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤功能，但該控制器本身使電路損耗4%~8%的能量。脈寬調(diào)制型控制器可用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)。 ?



圖五，圖片來源：中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》 ?

（5）智能控制器 ?

智能控制器采用MCU（微控制單元）或CPU對光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)高速實(shí)時采集，并根據(jù)一定的控制規(guī)律，通過軟件程序?qū)温坊蚨嗦饭夥嚵羞M(jìn)行切離、接通控制。 ?

審核編輯：劉清