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控制器是光伏电站中的重要组成部分,再对控制器设计选型时,必须考虑到控制器是否能够对光伏电站的电能变换和对蓄电池充电进行优化控制和管理。只有选择了合适的类型,才能提高光伏电站的安全可靠性,为用户提供更好的用电质量。
独立运行的光伏电站通常由光伏电池阵列、蓄电池组、控制器、逆变器、低压输电线路和用户负载组成。其中蓄电池起着储存盒调节电能的作用:当日光充足光伏电池产生的能量过剩时,蓄电池组将多余的电能储存起来;当系统发电量不足或负载用电量大时,蓄电池组向负载补充电能,并保持供电电压的稳定。控制器是光伏电站中的控制部分:它根据日照强弱及负荷的变化,不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节,使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行,从而保证光伏电站工作的连续性和稳定性;通过检测蓄电池组的荷电状态,发出蓄电池组继续充电、停止充电、继续放电、减少放电量或停止放电的指令,保护蓄电池组不受过度充电和放电;另外,控制器还具多种保护和监测功能,控制器是整个电站供电的中枢,它的运行状况直接影响整个电站的可靠性,是系统设计、生产和安装过程中需要特别注意的关键部分。
控制器控制充放电的基本原理
1蓄电池充电控制
不同的蓄电池具有不同的充放电特性,因此也要有不同的控制策略。这里以铅酸蓄电池为例来说明控制器的工作原理。
铅酸蓄电池的充电方式有很多种,例如浮充充电、限流恒压充电、递增电压充电等。其中使用最多的是限流恒压充电,充电时蓄电池的端电压变化图如下图左侧所示。
充电过程分为三个阶段。第一阶段,在活性物质微孔内形成的硫酸骤增,来不及向极板外扩散,因此电池电势增大,蓄电池端电压上升较快(OA段);第二阶段,随着活性物质微孔中硫酸比重的增加速度和向外扩散的速度逐渐趋向平衡,所以蓄电池端电压上升缓慢(AB段);第三阶段,电流使蓄电池中的水大量分解,在两个极板上开始产生大量的气体,这些气体是不良导体并且能够使蓄电池的内阻增大,蓄电池端电压继续上升但是上升的速度明显变慢(CD段)。在第三阶段之后,如果继续给蓄电池充电的话,将会由于过充电而损坏,影响蓄电池的使用寿命。根据这一原理,在控制器中设置电压测量和电压比较电路,通过对D点电压值的监测,即可判断蓄电池是否应该结束充电;这种控制方式就是电压型充电控制,比较器设置的D点电压称为“门限电压”或电压阀值。
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