光伏系统全套培训知识

太阳能光伏电源系统应用技术培训前言我国研研制太阳能电电池始于一九九五八年，中中国的光伏技技术经过四十十年的努力，已已具有一定的的水平和基础础。过去我国国边远地区的的光伏发电市市场主要由国国家投资项目目和多边援助助项目支撑。90年代以来，随随着边远地区区经济发展和和农牧民收入入水平的提高高，边远地区区的光伏发电电市场也开始始向商业化发发展。根据世世界银行/全球环境基基金可再生能能源商业化项项目准备研究究过程中的资资料显示，我我国西部地区区经营太阳能能光伏发电系系统的各类公公司和团体由由80年代的不足10家，发展到1997年底的50多家，其中中大多数公司司以商业化赢赢利为目的。这这从侧面表明明，我国的光光伏发电技术术已经具有了了一定的市场场潜力和市场场吸引力。光伏电电池发电有离离网(独立电站)和并网(市电并网电电站)两种工作方方式。过去，由由于太阳电池池的生产成本本居高不下，所所以光伏电池池多用于工业业部门（邮电电、电力、石石油、铁路等等）和偏远无无电地区的中中小功率离网网用户。随着着光伏产品成成本的降低和和农牧民收入入水平的提高高，太阳能光光伏市场近年年来发生了很很大变化，开开始向较大功功率的交流系系统和村庄供供电系统发展展；并且逐步步向并网发电电以及和建筑筑相结合(屋顶发电系系统)的常规发电电方向发展，开开始由补充能能源向替代能能源过渡。太太阳能光伏电电源的应用领领域十分广阔阔，从数十瓦瓦的户用照明明系统到电信信、电力、铁铁路、石油、部部队等部门通通讯设备数千千瓦的备用电电源系统，甚甚至在西藏阿阿里、安多等等地区还建成成几个数十千千瓦的集中型型太阳能光伏伏电站。随着我我国光伏事业业的高速发展展和应用领域域的拓宽，从从事太阳能光光伏电源系统统集成设计和和安装的技术术人员不断增增加。由于太太阳能光伏电电源技术属于于跨多学科的的新兴学科，它它涉及到气象象、光学、半半导体、电力力、电子、计计算机和机械械等多种学科科技术，要求求从业的技术术人员应掌握握广泛而深入入的技术知识识，才能合理理设计使用和和充分发挥价价格较昂贵的的光伏系统设设备的作用。但但是，目前国国内有关光伏伏技术的书籍籍和资料大多多是介绍太阳阳电池、蓄电电池等器件原原理和应用方方面的基本知知识，而系统统阐述太阳能能光伏电源系系统集成设计计和配套电子子设备（光伏伏电源控制器器、方波或正正弦波逆变器器及系统检测测仪器等）应应用的专业资资料却很少。因因此，北京市市计科能源新新技术开发公公司根据多年年来从事光伏伏电源系统集集成设计、工工程安装和配配套电子设备备生产的经验验，组织编写写了这本培训训教材，试图图帮助广大从从事太阳能光光伏行业的技技术人员系统统学习掌握光光伏系统集成成设计和配套套电子设备的的应用，更好好地发展我国国的光伏事业业。由于水平有限，时时间仓促，对对本培训中不不当和错误之之处敬请专家家和读者批评评指正。目录录TOC\o"1-2"一．绪论31．我国的太阳阳能资源概况况42．太阳能的主主要利用形式式和光伏发电电的运行方式式03．太阳能光伏伏技术的发展展及前景0二．太阳能光伏伏电源系统的的原理及组成成11．太阳能电池池方阵22．充放电控制制器53．直流/交流流逆变器54．蓄电池组5．测量设备6．太阳能光伏伏电源系统的的设计6三．光伏电源充充放电控制器器111．控制器的功功能：112．控制器的基基本技术参数数113．控制器的分分类：114．控制器的基基本电路和工工作原理：1125．小型单路充充放电控制器器产品实例1156．普通型柜式式充放电控制制器产品实例例177．智能型壁挂挂式充放电控控制器产品实实例20四．直流－交流流逆变器2661．逆变器的功功能：262．光伏发电系系统对逆变器器的技术要求求263．逆变器的分分类和电路结结构274．逆变器的控控制电路3005．逆变器功率率器件的选择择：306．逆变器的主主要技术性能能指标317．PWM方波波逆变器产品品实例338．SPWM正正弦波逆变器器产品实例3359．3kW可可调度型并网网逆变器388五．光伏电源系系统数据采集集器411．数据采集器器的主要技术术指标412．数据采集器器的基本功能能413．数据采集器器的硬件结构构424．数据采集器器的操作433六．蓄电池组：：461．铅酸蓄电池池的结构及工工作原理4662．铅酸蓄电池池的工作原理理473．蓄电池的电电压、容量和和型号474．电解液的配配制485．蓄电池的安安装506．蓄电池的充充电：517．固定型铅酸酸蓄电池的管管理和维护552七．备用柴油发发动机和交流流充电设备5581．柴油发电机机组582．交流充电设设备产品实例例JKZH--60K-33CH整流充充电柜65一．绪论在人类文明明的历史长河河中，人类不不断地从自然然界索取、探探求适合生存存和发展所需需的各种能源源，能源的利利用水平折射射出人类文明明的进步步伐伐。从原始社社会开始，由由地球在长达达50万年的历历史中积累下下来的化石矿矿物能源，即即常规能源(煤、石油、天天然气等)一直是人类类所用能源的的基础。但是是常规能源的的储量正随着着人类文明的的高度发展而而迅速枯竭。从从资源的角度度看，地球的的矿物能源储储量是有限的的，按目前消消耗的速度计计，石油还可可供开采40年左右，天天然气约60年，煤可望望达200年。全球能能源消耗的年年增长率约为为2%，近35年来世界能能源消费量已已经翻了一番番。人们预计计，到2025年全球能源源消耗还将再再增加一倍。这这些都提醒人人们注意到必必须开发新的的能源。常规能源的大量量利用对人类类生存环境也也有着日趋严严重的破坏作作用。到20世纪末人人们开始意识识到：由于每每年燃烧常规规能源所产生生的CO2排放量约2110亿吨左右右，已经使地地球严重污染染，而且目前前CO2的年排放量量还在呈上升升趋势。CO2造成了地球球的温室效应应，使全球气气候变暖。经经过较为准确确的推算，如如果全球变暖暖1.5～4.5℃,最严重的后后果是海平面面将上升255～145cmm，沿海低洼洼地区将被淹淹没，这将严严重影响到许许多国家的经经济、社会和和政治结构。此此外，大量燃燃烧矿物燃料料，会在大范范围内形成酸酸雨，将严重重损害森林和和农田，目前前全球已有数数以千计的湖湖泊酸性度不不断提高，并并已接近鱼类类无法生存的的地步；酸雨雨还损坏石造造建筑、破坏坏古迹、腐蚀蚀金属结构，甚甚至进入饮用用水源，释放放出潜在的毒毒性金属（如如镉、铅、汞汞、锌、铜等等），威胁人人类健康。因因此，人类文文明的高度发发展与生存环环境的极度恶恶化，形成了了强烈的反差差。针对以以上情况开发发和使用新能能源(可再生能源源和无污染绿绿色能源)已是人类目目前迫切需要要解决的重要要问题。虽然然目前人类可可利用的新能能源，如太阳阳能、风能、地地热能、水能能、海洋能等等能源形式都都是可以满足足要求的。但但从能源的稳稳定性、可持持久性、数量量、设备成本本、利用条件件等诸多因素素考虑，太阳阳能将成为最最为理想的可可再生能源和和无污染能源源。我国的太阳能资资源概况:太阳能的主要利利用形式和光光伏发电的运运行方式:太阳能电池发电电与火力、水水力、柴油发发电比较具有有许多优点，如如安全可靠、无无噪声、无污污染，能量随随处可得、不不受地域限制制、无需消耗耗燃料、无机机械转动部件件、故障率低低、维护简便便、可以无人人值守、建站站周期短、规规模大小随意意、无需架设设输电线路、可可以方便地与与建筑物相结结合等，因此此，无论从近近期还是远期期，无论从能能源环境的角角度还是从边边远地区和特特殊应用领域域需求的角度度来考虑，太太阳能电池发发电都极具吸吸引力。目前前，太阳能电电池发电系统统大规模应用用的唯一障碍碍是其成本高高，预计到21世纪中叶，太太阳能电池发发电的成本将将会下降到同同常规能源发发电相当。届届时，太阳能能电池发电将将成为人类电电力的重要来来源之一。目前太阳能的利利用形式主要要有光热利用用、光伏发电电利用和光化化学转换三种种形式。光热热利用具有低低成本，方便便，利用效率率较高等优点点，但不利于于能量的传输输，一般只能能就地使用，而而且输出能量量形式不具备备通用性。光光化学转换在在自然界中以以光合作用的的形式普遍存存在，但目前前人类还不能能很好地利用用。光伏发电电利用以电能能作为最终表表现形式，具具有传输极其其方便的特点点，在通用性性、可存储性性等方面具有有前两者无法法替代的优势势。且由于太太阳能电池的的原料—硅的储量十十分丰富、太太阳电池转换换效率的不断断提高、生产产成本的不断断下降，都促促使太阳能光光伏发电在能能源、环境和和人类社会未未来发展中占占据重要地位位。由于太阳光资源源具有分散性性，而且随处处可得，太阳阳能电池发电电系统特别适适合于作为独独立的电源使使用，例如边边远地区的村村庄及户用供供电系统、太太阳能电池照照明系统,太阳能电池池水泵系统以以及大部分的的通信电源系系统等都属此此类。太阳能能电池发电系系统还可以同同其它发电系系统组成联合合供电系统，如“风－光互补系统”、“风－光－柴－蓄互补系统”等。由于风力发电系统成本低，又由于风能和太阳能资源具有互补性，互补发电系统可以大大提高供电的稳定性，其价格比起独立太阳能电池发电系统至少可减少1/3。除此之外，太阳能电池发电系统还可以与电网相联构成并网发电系统。并网系统是将太阳能电池发出的直流电通过并网逆变器直接馈入电网，从而可以大大减少蓄电池的存储容量。并网发电系统可分为“可调度式并网系统”和“不可调度式并网系统”。“不可调度式并网系统”中不带储能系统，馈入电网的电力完全取决于日照的情况；“可调度式并网系统”带有储能系统，可根据需要随时将太阳能电池发电系统并入或退出电网。实践证明，并网电站可以对电网调峰、提高电网末端的电压稳定性、改善电网的功率因数和消除电网杂波均能发挥有效作用，很有应用前景。3．太阳能光伏伏技术的发展展及前景：太阳能电池最早早用于空间技技术，至今宇宇宙飞船和人人造卫星的电电力仍然基本本上依靠太阳阳能电池系统统来供给。70年代以后，太太阳能电池在在地面得到广广泛应用，目目前已遍及生生活照明、铁铁路交通、水水利气象、邮邮电通信、广广播电视、阴阴极保护、农农林牧业、军军事国防、并并网调峰等各各个领域。功功率级别，大大到10MW的太阳能电电池发电站，小小到手表、计计算器的电源源。随着太阳阳能电池发电电成本的进一一步降低，它它将进入更大大规模的工业业应用领域，如如海水淡化、光光电制氢、电电动车充电系系统等；对于于这些系统，目目前世界上已已有成功的示示范。太阳能能电池发电最最终的发展目目标，是进入入公共电力网网的规模应用用，包括中心心并网光伏电电站、风－光光互补电站、电电网末稍的延延伸光伏电站站、分散式屋屋顶并网光伏伏系统等。展展望太阳能电电池发电的未未来，人们甚甚至设想出大大型的宇宙发发电计划，即即在太空中建建立人造同步步卫星光伏电电站。19997年8月在加拿大大蒙特利尔召召开了第四届届国际空间太太阳能电站会会议，提出了了一些构想，但但付诸实施，恐恐非短期所能能实现。但美美国、日本已已制订了试验验性发射计划划（容量等级级为10000KWp数量量级）。因为为大气层外的的阳光辐射比比地球上要高高出30%以上，而而且由于宇宙宙没有黑夜，卫卫星电站可以以连续发电。一一组11km×4km的太阳能电电池板，在空空间可产生88000MWW的电力，一一年的发电量量将高达7000亿千瓦时时。空间电站站可以将所发发出的电通过过微波源源不不断地传送回回地球供人们们使用。日本本一批学者认认为：在地球球上的沙漠和和荒原地区架架设太阳能电电池阵列，用用高温超导电电缆联成网络络便可解决全全球能源供应应，不必再使使用原子能核核电站。美国国普林斯顿大大学能源和环环境研究所的的一批学者认认为：在下一一个十年内以以光电为基础础的电解水制制氢和储氢技技术将趋于成成熟，他们经经计算后提出出，如在新墨墨西哥州或亚亚利桑那州一一块直径为3386km的的环形地区设设置太阳能电电池制氢，便便可提供相当当于美国19986年的全全部矿物燃料料消耗的能量量。由于晶体硅原料料领域的发展展（例如超薄薄晶体硅太阳阳电池的开发发和使用更便便宜的太阳能能级材料）和和太阳能电池池更先进的生生产过程的发发展，将使得得晶体硅电池池在将来会变变得更为便宜宜；此外，效效率也将进一一步得到提高高。薄膜太阳能电池池，例如非晶晶硅太阳能电电池，由于其其廉价的生产产成本而在消消费领域被广广泛的应用。但但它的效率低低（约5－8％）、生产产规模小、稳稳定性差、原原料利用率低低，均限制了了它的应用。然然而，如果效效率能被提高高，稳定性问问题能被解决决的话，这种种太阳能电池池仍将是将来来的一个重要要发展方向。基于镓砷化合物物和其他Ⅲ－V族成分的薄薄片太阳能电电池正处于早早期的发展阶阶段，由于它它的效率有可可能达到300％而显得尤尤为重要，但但是这种类型型的太阳能电电池在20005年以前还不不可能得到广广泛应用。由于太阳阳能光伏发电电技术的重要要性，在研究究开发、产业业化制造技术术及市场开拓拓方面成为世世界各国特别别是发达国家家激烈竞争的的主要热点。太太阳能的光电电利用已经在在世界范围内内形成新兴产产业，技术也也在日新月异异地发展，效效率的提高和和价格的下降降已呈必然趋趋势。澳大利利亚新南威尔尔士大学已研研制出η=24%%的单体（4×4cm）高效效硅太阳能电电池。80年代以来，即即使世界经济济总体情况处处于衰退和低低谷时期，光光伏技术一直直保持以10%-115%的递增速度度发展。90年代后期，世世界市场出现现了供不应求求的局面，发发展更加迅速速。1997年世界太阳阳电池光伏组组件生产122MW，比1996年增长了38%（1996年88.5MW），超出光光伏界专家最最乐观的估计计。二．太阳能光伏伏电源系统的的原理及组成成太阳能电池发电电系统是利用用以光生伏打打效应原理制制成的太阳能能电池将太阳阳辐射能直接接转换成电能能的发电系统统。它由太阳阳能电池方阵阵、控制器、蓄蓄电池组、直直流/交流逆变器器等部分组成成，其系统组组成如图1－1所示。图1－1太阳阳能电池发电电系统示意图图1．太阳能电池池方阵：太阳能电池单体体是光电转换换的最小单元元，尺寸一般般为4cm2到100cmm2不等。太阳阳能电池单体体的工作电压压约为0.5V,,工作电流约约为20－25mA//cm2,一般不能单单独作为电源源使用。将太太阳能电池单单体进行串并并联封装后，就就成为太阳能能电池组件，其其功率一般为为几瓦至几十十瓦，是可以以单独作为电电源使用的最最小单元。太太阳能电池组组件再经过串串并联组合安安装在支架上上，就构成了了太阳能电池池方阵，可以以满足负载所所要求的输出出功率(见图1－2)。（1）硅太阳能能电池单体常用的太阳能电电池主要是硅硅太阳能电池池。晶体硅太太阳能电池由由一个晶体硅硅片组成，在在晶体硅片的的上表面紧密密排列着金属属栅线，下表表面是金属层层。硅片本身身是P型硅，表面面扩散层是NN区，在这两两个区的连接接处就是所谓谓的PN结。PN结形成一个个电场。太阳阳能电池的顶顶部被一层抗抗反射膜所覆覆盖，以便减减少太阳能的的反射损失。太阳能电池的工工作原理如下下：光是由光子组成成，而光子是是包含有一定定能量的微粒粒，能量的大大小由光的波波长决定，光被晶体体硅吸收后，在在PN结中产生生一对对正负负电荷，由于于在PN结区域的正负电荷荷被分离，因因而可以产生生一个外电流流场，电流从从晶体硅片电电池的底端经过负载载流至电池的的顶端。这就就是“光生伏打效效应”。图1－2太阳阳能电池单体体、组件和方方阵将一个负载连接接在太阳能电电池的上下两两表面间时，将将有电流流过过该负载，于于是太阳能电电池就产生了了电流；太阳阳能电池吸收收的光子越多多，产生的电电流也就越大大。光子的能能量由波长决决定，低于基基能能量的光光子不能产生生自由电子，一一个高于基能能能量的光子子将仅产生一一个自由电子子，多余的能能量将使电池池发热，伴随随电能损失的的影响将使太太阳能电池的的效率下降。（2）硅太阳能能电池种类目前世界上有33种已经商品品化的硅太阳阳能电池：单单晶硅太阳能能电池、多晶晶硅太阳能电电池和非晶硅硅太阳能电池池。对于单晶晶硅太阳能电电池，由于所所使用的单晶晶硅材料与半半导体工业所所使用的材料料具有相同的的品质，使单单晶硅的使用用成本比较昂昂贵。多晶硅硅太阳能电池池的晶体方向向的无规则性性，意味着正正负电荷对并并不能全部被被PN结电场所分分离，因为电电荷对在晶体体与晶体之间间的边界上可可能由于晶体体的不规则而而损失，所以以多晶硅太阳阳能电池的效效率一般要比比单晶硅太阳阳能电池低。多多晶硅太阳能能电池用铸造造的方法生产产，所以它的的成本比单晶晶硅太阳能电电池低。非晶晶硅太阳能电电池属于薄膜膜电池，造价价低廉，但光光电转换效率率比较低，稳稳定性也不如如晶体硅太阳阳能电池，目目前多数用于于弱光性电源源，如手表、计计算器等。一般产品化单晶晶硅太阳电池池的光电转换换效率为13――15%产品化化多晶硅太阳阳电池的光电电转换效率为为11――13%产品化非晶硅太太阳电池的光光电转换效率率为5――8%（3）太阳能电电池组件一个太阳能电池池只能产生大大约0.5V电压，远低低于实际应用用所需要的电电压。为了满满足实际应用用的需要，需需把太阳能电电池连接成组组件。太阳能能电池组件包包含一定数量量的太阳能电电池，这些太太阳能电池通通过导线连接接。一个组件件上，太阳能能电池的标准准数量是366片（10cmm×10cm），这这意味着一个个太阳能电池池组件大约能能产生17V的电压，正正好能为一个个额定电压为为12V的蓄电池进进行有效充电电。通过导线连接的的太阳能电池池被密封成的的物理单元被被称为太阳能能电池组件，具具有一定的防防腐、防风、防防雹、防雨等等的能力，广广泛应用于各各个领域和系系统。当应用用领域需要较较高的电压和和电流而单个个组件不能满满足要求时，可可把多个组件件组成太阳能能电池方阵，以以获得所需要要的电压和电电流。太阳能电池的可可靠性在很大大程度上取决决于其防腐、防防风、防雹、防防雨等的能力力。其潜在的的质量问题是是边沿的密封封以及组件背背面的接线盒盒。这种组件的前面面是玻璃板，背背面是一层合合金薄片。合合金薄片的主主要功能是防防潮、防污。太太阳能电池也也是被镶嵌在在一层聚合物物中。在这种种太阳能电池池组件中，电电池与接线盒盒之间可直接接用导线连接接。组件的电气特性性主要是指电电流－电压输输出特性，也也称为Ⅴ－Ⅰ特性曲线，如如图1－3所示。Ⅴ－Ⅰ特性曲线可可根据图1－3所示的电路路装置进行测测量。Ⅴ－Ⅰ特性曲线显显示了通过太太阳能电池组组件传送的电电流Im与电压Vm在特定的的太阳辐照度度下的关系。如如果太阳能电电池组件电路路短路即V＝0，此时的电电流称为短路路电流Iscc；如果电路路开路即I＝0，此时的电电压称为开路路电压Vocc。太阳能电电池组件的输输出功率等于于流经该组件件的电流与电电压的乘积，即即P＝VI。I:电流Iscc:短路电流Imm:最大工作电电流V:电压Vooc:开路电压Vm::最大工作电电压图1-3太太阳能电池的的电流－电压压特性曲线当太阳能电池组组件的电压上上升时，例如如通过增加负负载的电阻值值或组件的电电压从零（短短路条件下）开开始增加时，组组件的输出功功率亦从0开始增加；；当电压达到到一定值时，功功率可达到最最大，这时当当阻值继续增增加时，功率率将跃过最大大点，并逐渐渐减少至零，即即电压达到开开路电压Vooc。太阳能能电池的内阻阻呈现出强烈烈的非线性。在组件的输出功率达到最大点，称为最大功率点；该点所对应的电压，称为最大功率点电压Vm（又称为最大工作电压）；该点所对应的电流，称为最大功率点电流Im（又称为最大工作电流）；该点的功率，称为最大功率Pm。随着太阳能电池池温度的增加加，开路电压压减少，大约约每升高1C每片电池的的电压减少5mV，相当于在在最大功率点点的典型温度度系数为－00.4%/CC。也就是说说，如果太阳阳能电池温度度每升高1C，则最大功功率减少0..4%。所以以，太阳直射射的夏天，尽尽管太阳辐射射量比较大，如如果通风不好好，导致太阳阳电池温升过过高，也可能能不会输出很很大功率。由于太阳能电池池组件的输出出功率取决于于太阳辐照度度、太阳能光光谱的分布和和太阳能电池池的温度，因因此太阳能电电池组件的测测量在标准条条件下（STTC）进行，测测量条件被欧欧洲委员会定定义为1011号标准，其其条件是：光谱辐照度10000W/mm2大气质量系数AM1..5太阳电池温度225℃在该条件下，太太阳能电池组组件所输出的的最大功率被被称为峰值功功率，表示为为Wp(peakwatt))。在很多情情况下，组件件的峰值功率率通常用太阳阳模拟仪测定定并和国际认认证机构的标标准化的太阳阳能电池进行行比较。通过户外测量太太阳能电池组组件的峰值功功率是很困难难的，因为太太阳能电池组组件所接受到到的太阳光的的实际光谱取取决于大气条条件及太阳的的位置；此外外，在测量的的过程中，太太阳能电池的的温度也是不不断变化的。在在户外测量的的误差很容易易达到10％或更大大。如果太阳电池组组件被其它物物体(如鸟粪、树树荫等)长时间遮挡挡时，被遮挡挡的太阳能电电池组件此时时将会严重发发热，这就是是“热斑效应”。这种效应应对太阳能电电池会造成很很严重地破坏坏作用。有光光照的电池所所产生的部分分能量或所有有的能量，都都可能被遮蔽蔽的电池所消消耗。为了防防止太阳能电电池由于热班班效应而被破破坏，需要在在太阳能电池池组件的正负负极间并联一一个旁通二极极管，以避免免光照组件所所产生的能量量被遮蔽的组组件所消耗。连接盒是一个很很重要的元件件：它保护电电池与外界的的交界面及各各组件内部连连接的导线和和其他系统元元件。它包含含一个接线盒盒和1只或2只旁通二极极管。2．充放电控制制器：充放电控制器是是能自动防止止蓄电池组过过充电和过放放电并具有简简单测量功能能的电子设备备。由于蓄电电池组被过充充电或过放电电后将严重影影响其性能和和寿命，充放放电控制器在在光伏系统中中一般是必不不可少的。充充放电控制器器，按照开关关器件在电路路中的位置，可可分为串联控控制型和分流流控制型；按按照控制方式式，可分为普普通开关控制制型(含单路和多多路开关控制制)和PWM脉宽调制控控制型(含最大功率率跟踪控制器器)。开关器件件，可以是继继电器，也可可以是MOSFETT模块。但PWM脉宽调制控控制器，只能能用MOSFETT模块作为开开关器件。3．直流/交流流逆变器：逆变器器是将直流电电变换成交流流电的电子设设备。由于太太阳能电池和和蓄电池发出出的是直流电电，当负载是是交流负载时时，逆变器是是不可缺少的的。逆变器按按运行方式，可可分为独立运运行逆变器和和并网逆变器器。独立运行行逆变器用于于独立运行的的太阳能电池池发电系统，为为独立负载供供电。并网逆逆变器用于并并网运行的太太阳能电池发发电系统，将将发出的电能能馈入电网。逆逆变器按输出出波形，又可可分为方波逆逆变器和正弦弦波逆变器。方方波逆变器，电电路简单，造造价低，但谐谐波分量大，一一般用于几百百瓦以下和对对谐波要求不不高的系统。正正弦波逆变器器，成本高，但但可以适用于于各种负载。从从长远看，SPWM脉宽调制正正弦波逆变器器将成为发展展的主流。4．蓄电池组：：其作用是储存太太阳能电池方方阵受光照时时所发出的电电能并可随时时向负载供电电。太阳能电电池发电系统统对所用蓄电电池组的基本本要求是：(1)自放电率低低；(2)使用寿命长长；(3)深放电能力力强；(4)充电效率高高；(5)少维护或免免维护；(6)工作温度范范围宽；(7)价格低廉。目前我国与太阳阳能电池发电电系统配套使使用的蓄电池池主要是铅酸酸蓄电池和镉镉镍蓄电池。配配套200Ah以上的铅酸酸蓄电池，一一般选用固定定式或工业密密封免维护铅铅酸蓄电池；；配套200Ah以下的铅酸酸蓄电池，一一般选用小型型密封免维护护铅酸蓄电池池。5．测量设备：：对于小小型太阳能电电池发电系统统，只要求进进行简单的测测量，如蓄电电池电压和充充放电电流，测测量所用的电电压和电流表表一般装在控控制器面板上上。对于太阳阳能通信电源源系统、阴极极保护系统等等工业电源系系统和大型太太阳能发电站站，往往要求求对更多的参参数进行测量量，如太阳能能辐射量、环环境温度、充充放电电量等等，有时甚至至要求具有远远程数据传输输、数据打印印和遥控功能能，这时要求求为太阳能电电池发电系统统应配备智能能化的“数据采集系系统”和“微机监控系系统”。6．太阳能光伏伏电源系统的的设计：太阳能光伏电源源系统的设计计分为软件设设计和硬件设设计，且软件件设计先于硬硬件设计。软软件设计包括括：负载用电电量的计算，太太阳能电池方方阵面辐射量量的计算，太太阳能电池、蓄蓄电池用量的的计算和二者者之间相互匹匹配的优化设设计，太阳能能电池方阵安安装倾角的计计算，系统运运行情况的预预测和系统经经济效益的分分析等。硬件件设计包括：：负载的选型型及必要的设设计，太阳能能电池和蓄电电池的选型，太太阳能电池支支架的设计，逆逆变器的选型型和设计，以以及控制、测测量系统的选选型和设计。对对于大型太阳阳能电池发电电系统，还要要有方阵场的的设计、防雷雷接地的设计计、配电系统统的设计以及及辅助或备用用电源的选型型和设计。软软件设计由于于牵涉到复杂杂的辐射量、安安装倾角以及及系统优化的的设计计算，一一般是由计算算机来完成；；在要求不太太严格的情况况下，也可以以采取估算的的办法。太阳能辐射原原理：太阳阳电池发电的的全部能量来来自于太阳，也也就是说，太太阳电池方阵阵面上所获得得的辐射量决决定了它的发发电量。太阳阳电池方阵面面上所获得辐辐射量的多少少与很多因素素有关：当地地的纬度，海海拔，大气的的污染程度或或透明程度，一一年当中四季季的变化，一一天当中时间间的变化，到到达地面的太太阳辐射直、散散分量的比例例，地表面的的反射系数，太太阳电池方阵阵的运行方式式或固定方阵阵的倾角变化化以及太阳电电池方阵表面面的清洁程度度等。要想较较为准确地推推算出太阳电电池方阵面上上所获得的辐辐射量，必须须对太阳辐射射的基本概念念有所了解。太阳辐射的基本本定律太阳辐射的直散散分离原理、布布格－朗伯定定律和余弦定定律是我们所所要了解的三三条最基本的的定律。直散分离原理：：大地表表面（即水平平面）和方阵阵面（即倾斜斜面）上所接接收到的辐射射量均符合直直散分离原理理，只不过大大地表面所接接收到的辐射射量没有地面面反射分量，而而太阳电池方方阵面上所接接收到的辐射射量包括地面面反射分量：：Qp=Spp+DpQT=ST+DT+RTQp:水平面面总辐射Sp:水平面面直接辐射Dp:水平面面散射辐射QT:倾斜斜面总辐射ST:倾斜面面直接辐射DT:倾斜面面地面反射布格-朗伯定律律:SD’=SS0FmS0：太阳常数数13500W/m2SD’：直接辐辐射强度F:大气透明明度m:大气质量量m=1//SinPP/P0:太阳高度角角Po:标准大气压压Sin=SSinSinn+CosCoosCoss:太阳赤纬角角=23.5Siin(3600*(2844+N)/3365)：当地纬度（0－90）：时角（地球球自转一周360度，24小时）15度度/小时或4分钟/度余弦定律:Sp’=SSD’SinST’=SD’COSDT’=DDp’(1+CossZ)/2RT’=QQp’(1-CossZ)/2QT=STT+DT+RT太阳电池发电电系统的设计计(以某高山气气象站为例)：当地气象地理条条件：由当地地气象部门提提供前10年的平均数数据。纬度:北纬纬30-445度经度:东经990-1200度海拔:10000-40000米最长阴雨天:3天天水平面全年总辐辐射量为:1165千卡/厘米²。太阳电池方阵面面上的总辐射射为180千卡/厘米2。负载情况编号负载名称负载功率(瓦)每日工作时间(小时)每日耗电(瓦时)1遥测仪(自动站站)AC30W247202微机、打印机AC330W619803照明AC80W54004通信设备AC100W1212005合计540W4300电源系统容量设设计步骤:①太阳电池组组件的选型：：太阳电池选用秦秦皇岛华美光光伏电源系统统有限公司的的组件型号为：33DD1312XX310开路电压：211V短路电流：2..4A峰值电压：177V峰值电流：2..235A峰值功率：388Wp②计算等效的的峰值日照时时数：全年峰值日照时时数为:1800000×0.01116=20888小时0.0116为为将辐射量((卡/cm²))换算成峰值值日照时数的的换算系数::峰值日照定义::1000毫瓦/cm²²=0.1瓦瓦/cm²1卡=4.118焦耳=4.118瓦秒1小时=36000秒则:1卡//cm²=44.18瓦秒秒/卡/(36000秒/小时×0.1瓦/cm²))=0.01116小时时cm²/卡于是:1880000卡卡/cm²年×0.01116小时cm²//卡=20888小时/年平均每日峰值日日照时数为：：2088÷365＝5.72小时时/日③根据系统工工作电压等级级确定太阳电电池组件的串串联数：系统工作电压一一般选择原则则：户用系统统为12VDC或24VDC；通信系统统为48VDC；电力系统为1110VDC；大型电站站为220VDDC％或更高。每块标准组件峰峰值电压为17V，设计为对对12V蓄电池池充电，4块组件串联联对48V蓄电池池充电，因此此，所需太阳阳电池的串联联数为4块。④计算每日负负载耗电量为为：43000Wh÷48V＝89.6AAh⑤计算所需太太阳电池的总总充电电流为为：89.66Ah×1.02//(5.722h×0.9×0.8)＝22.199A其中：0.99:蓄电池池的充电效率率0.8::逆变器效率率1.022:20年年内太阳电池池衰降，方阵阵组合损失，尘尘埃遮挡等综综合系数。⑥计算所需太太阳电池的并并联数为：22.19A÷÷2.2355A/块＝10块⑦计算所需太太阳电池的总总功率为：（10×4）块块×38峰瓦/块＝1520峰瓦瓦⑧计算所需蓄蓄电池容量：：蓄电池选用江苏苏双登全密封封阀控式工业业用铅酸蓄电电池889.6Ahh/天×3天(连续阴雨天天数)÷0.688＝400Ahh0.68:蓄电电池放电深度度。选用GFM--400型蓄蓄电池(10小时放电电率的额定容容量为4000安时)24只（48V）。上面的计算可以以由设计软件件在几分钟之之内完成，下下面给出一个个计算实例：：深圳中兴通信工工程太阳能系系统容量计算算（负荷容量量:10000瓦,站址:苏丹）序号项目单位数量备注1年水平面总辐射射量Cal/cm221800002年太阳电池板倾倾斜面总辐射射量Cal/cm222070003年1000峰瓦瓦太阳电池发发电量KWh2401(总辐射量*00.01166)4日1000峰瓦瓦太阳电池发发电量WpHr6.58(年发电量/3365天)5系统电压(DCC)V48根据电路系统要要求决定系统统电压大小6组件峰值电压V17.5根据组件具体情情况填写电压压大小7组件峰值电流A2根据组件具体情情况填写电流流大小8组件峰值功率Wp38根据组件具体情情况填写Wpp大小9组件串联个4视系统电压大小小决定串联个个数10负荷容量W100011负荷平均每天工工作时间小时2412日负荷消耗Whh电量Wh24000(负荷容量W**负荷日工作作时间)13逆变器效率%1无逆变器14日负荷消耗Ahh电量Ah500.0日负荷消费电量量W/系统电压压/逆变效率15需要太阳电池的的电流量A99.75日负荷Ah/日日WpHr//充电效率*PPV综合损失失率16需要太阳电池组组件的并联数数个50需要太阳电池的的电流量/组件峰值电电流17需要太阳电池组组件功率Wp758118蓄电池电压V4819最长阴雨天天数320蓄电池放电深度度%0.821需要的蓄电池容容量Ah187522选定蓄电池容量量Ah200048V/20000Ah23选定蓄电池容量量Wh9600024系统蓄电池单价价元/Wh1.225系统蓄电池价格格元11520026系统太阳电池单单价元/Wp45含支架27系统太阳电池费费用元34116128控制器价格元20000输入12路每路路20A，输出出2路每路20AA29逆变器价格元30其他元31合计元47636132三．光伏电源充充放电控制器器：1．控制器的功功能：高压（HVD）断断开和恢复功功能：控制器器应具有输入入高压断开和和恢复连接的的功能。欠压（LVG）告告警和恢复功功能：当蓄电电池电压降到到欠压告警点点时，控制器器应能自动发发出声光告警警信号。（3）低压压（LVD）断开和恢恢复功能：这这种功能可防防止蓄电池过过放电。通过过一种继电器器或电子开关关连结负载，可可在某给定低低压点自动切切断负载。当当电压升到安安全运行范围围时，负载将将自动重新接接入或要求手手动重新接入入。有时，采采用低压报警警代替自动切切断。（4）保护功能能：①防止任何负负载短路的电电路保护。②防止充电控控制器内部短短路的电路保保护。③防止夜间蓄蓄电池通过太太阳电池组件件反向放电保保护。④防止负载、太太阳电池组件件或蓄电池极极性反接的电电路保护。⑤在多雷区防防止由于雷击击引起的击穿穿保护。（5）温度度补偿功能：：当蓄电池温温度低于２５５℃时，蓄电池池应要求较高高的充电电压压，以便完成成充电过程。相相反，高于该该温度蓄电池池要求充电电电压较低。通常铅酸蓄蓄电池的温度度补赏系数为为－5mv/ºC/CELLL。2．控制器的基基本技术参数数：太阳电池输入路路数：1――12路最大充电电流：：最大放电电流：：控制器最大自身身耗电不得超超过其额定充充电电流的11%（5）通过控制制器的电压降降不得超过系系统额定电压压的5%（6）输入输出出开关器件：：继电器或MOSFEET模块（7）箱体结构构：台式、壁壁挂式、柜式式（8）工作温度度范围：－115C—＋55℃（9）环境湿度度：90％3．控制器的分分类：光光伏充电控制制器基本上可可分为五种类类型：并联型型、串联型、脉脉宽调制型、智智能型和最大大功率跟踪型型。并联型控制器：：当蓄电池充充满时，利用用电子部件把把光伏阵列的的输出分流到到内部并联电电阻器或功率率模块上去，然然后以热的形形式消耗掉。因因为这种方式式消耗热能，所所以一般用于于小型、低功功率系统，例例如电压在１１２伏、２００安以内的系系统。这类控控制器很可靠靠，没有如继继电器之类的的机械部件。串联型控制器：：利用机械继继电器控制充充电过程，并并在夜间切断断光伏阵列。它它一般用于较较高功率系统统，继电器的的容量决定充充电控制器的的功率等级。比比较容易制造造连续通电电电流在４５安安以上的串联联控制器。脉宽调制型控制制器：它以PWM脉冲方式开开关光伏阵列列的输入。当当蓄电池趋向向充满时，脉脉冲的频率和和时间缩短。按按照美国桑地地亚国家实验验室的研究，这这种充电过程程形成较完整整的充电状态态，它能增加加光伏系统中中蓄电池的总总循环寿命。智能型控制器：：采用带CPU的单片机（如如Inteel公司的MCS51系列或Microochip公司PIC系列）对光光伏电源系统统的运行参数数进行高速实实时采集，并并按照一定的的控制规律由由软件程序对对单路或多路路光伏阵列进进行切离/接通控制。对对中、大型光光伏电源系统统，还可通过过单片机的RS232接口配合MODEM调制解调器器进行远距离离控制。最大功率跟踪型型控制器：将太阳电池池的电压U和电流I检测后相乘乘得到功率PP，然后判断断太阳电池此此时的输出功功率是否达到到最大，若不不在最大功率率点运行，则则调整脉宽，调调制输出占空空比D，改变充电电电流，再次次进行实时采采样，并作出出是否改变占占空比的判断断，通过这样样寻优过程可可保证太阳电电池始终运行行在最大功率率点，以充分分利用太阳电电池方阵的输输出能量。同同时采用PWWM调制方式式，使充电电电流成为脉冲冲电流，以减减少蓄电池的的极化，提高高充电效率。4．控制器的基基本电路和工工作原理：⑴单路并联型充充放电控制器器：并联型充放电控控制器充电回回路中的开关关器件T1是并联在太太阳电池方阵阵的输出端，当当蓄电池电压压大于“充满切离电电压”时，开关器器件T1导通，同时时二极管D1截止，则太太阳电池方阵阵的输出电流流直接通过T1短路泄放，不不再对蓄电池池进行充电，从从而保证蓄电电池不会出现现过充电，起起到“过充电保护”作用。D1为防“反充充电二极管”，只有当太太阳电池方阵阵输出电压大大于蓄电池电电压时，D1才能导通，反反之D1截止，从而而保证夜晚或或阴雨天气时时不会出现蓄蓄电池向太阳阳电池方阵反反向充电，起起到“放反向充电电保护”作用。开关器件T2为为蓄电池放电电开关，当负负载电流大于于额定电流出出现过载或负负载短路时，T2关断，起到“输出过载保保护”和“输出短路保保护”作用。同时时，当蓄电池池电压小于“过放电压”时，T2也关断，进进行“过放电保护”。D2为“防反接接二极管”，当蓄电池池极性接反时时，D2导通使蓄电电池通过D2短路放电，产产生很大电流流快速将保险险丝BX烧断，起到“防蓄电池反反接保护”作用。检测控制电路随随时对蓄电池池电压进行检检测，当电压压大于“充满切离电电压”时使T1导通进行“过充电保护”；当电压小于“过放电压”时使T2关断进行“过放电保护”。⑵串联型充放放电控制器：：串联型充放电控控制器和并联联型充放电控控制器电路结结构相似，唯唯一区别在于于开关器件T1的接法不同同，并联型T1并联在太阳阳电池方阵输输出端，而串串联型T1是串联在充充电回路中。当当蓄电池电压压大于“充满切离电电压”时，T1关断，使太太阳电池不再再对蓄电池进进行充电，起起到“过充电保护”作用。其它元件的作用用和串联型充充放电控制器器相同，不再再赘述。3．检测控制电电路的组成和和工作原理：：检测控制电路包包括过压检测测控制和欠压压检测控制两两部分。检测控制电路是是由带回差控控制的运算放放大器组成。A1为过压检测测控制电路，A1的同相输入入端由W1提供对应“过压切离”的基准电压压，而反相输输入端接被测测蓄电池，当当蓄电池电压压大于“过压切离电电压”时，A1输出端G1为低电平，关关断开关器件件T1，切断充电电回路，起到到过压保护作作用。当过压压保护后蓄电电池电压又下下降至小于“过压恢复电电压”时，A1的反相输入入电位小于同同相输入电位位，则其输出出端G1由低电平跳跳变至高电平平，开关器件件T1由关断变导导通，重新接接通充电回路路。“过压切离门门限”和“过压恢复门门限”由W1和R1配合调整。A2为欠压检测测控制电路，其其反相端接由由W2提供的欠压压基准电压，同同相端接蓄电电池电压（和和过压检测控控制电路相反反），当蓄电电池电压小于于“欠压门限电电平”时，A2输出端G2为低电平，开开关器件T2关断，切断断控制器的输输出回路，实实现“欠压保护”。欠压保护护后，随着电电池电压的升升高，当电压压又高于“欠压恢复门门限”时，开关器器件T2重新导通，恢恢复对负载供供电。“欠压保护门门限”和“欠压恢复门门限”由W2和R2配合调整。5．小型单路充充放电控制器器产品实例：：⑴此⑵主要技术指指标:系统电电压：DDC12VV电V充8.过V压.⑶控制器电路路工作原理：：①蓄电池充满满检测及充满满恢复电路：：A3和A4为控控制板充满检检测电路，当当蓄电池电压压高于14.8V时，经运算放大大器电平比较较后使U2C－8和U2D-114先后由低电电平上跳至高高电平,发出蓄电池池充满切离信信号M和N;经T1—T4驱动电磁继继电器J1—J2动作，使继继电器J1—J2的常闭接点Z1—Z2断开,切断两路太太阳电池方阵阵对蓄电池的的充电回路;直到蓄电池池电压低于26.1—26.3V时经运算放放大器电平比比较后使U2C－8和U2D-114先后由高电电平下跳至低低电平,发出蓄电池池充满恢复信信号m和n，接通两路路太阳电池充充电回路又重重新恢复对蓄蓄电池进行充充电。②蓄电池欠压压检测及告警警电路：U2B为控制板板欠压检测电电路，当蓄电电池电压低于于21.5时，U2B－7输出由低电电平上跳至高高电平,发出蓄电池池欠压信号L，经T5推动后使LED3发光二极管管点亮，发出出欠压告警信信号,同时继电器J3的常闭接点Z3动作,断开蓄电池池到负载的放放电回路；直直到蓄电池电电压高于26.8V解除欠压告告警信号L,LEED3熄灭,同时接通继继电器J3的常闭接点Z3,恢复负载放放电回路的接接通。⑷安装及操作作使用·用导线将四副副连接插头分分别与两路太太阳电池、蓄蓄电池和负载载相连接。注注意正极接红红线，负极接接黑线。·将四副插头、插插座正确连接接，顺序为：①先接蓄电池池，②再接太阳电电池，③最后接负载载。注意:必须按上述述顺序连接!⑸故障排除指指导·当蓄电池电压压在正常范围围内而控制器器没有输出，请请检查更换控控制器侧面的的保险(5A)。·当设备遭到雷雷击时，可打开盒盖盖，更换电路板板上的两只蓝蓝色(或黄色)的压敏电阻阻。换好后可可继续使用。·如果出现充满满指示灯频繁繁地点亮熄灭灭,这种情况大大多是由于蓄蓄电池出现故障,可换用一块块新的蓄电池池重新开机。6．普通型柜式式充放电控制制器产品实例例：………JKCKK-48V/50A型光伏电电源控制器⑴功能和控制制器主电路：：JKCK-488V/50A型光伏电电源控制器是是用于太阳能能电源系统中中，控制太阳阳能电池给蓄蓄电池充电以以及蓄电池给给负载供电的的电子设备。控控制器主电路路图如下：⑵主要技术指指标：①太阳能电池池：额定输入入功率为25500Wp，6路方阵输入入，最大充电电电流为50A。②蓄电池：标标称电压48V。③输出：448V/40A。④防反充：晚晚上或阴雨天天气时，阻断断蓄电池电流流倒流向太阳阳能电池。⑤充满控制：：当蓄电池电电压上升到56.4VV(±0.5V))时，进行充充满控制，将将太阳能电池池方阵逐路切切离充电回路路,充满恢复电电压为52V((±0.5VV)。⑥欠压指示及及告警：当蓄蓄电池电压下下降到44V(±0.5V))时，进行过过放指示并蜂蜂鸣器告警。通通知用户应立立即给蓄电池池充电，否则则蓄电池将过过放电，从而而影响蓄电池池的寿命,欠压恢复电电压为48V(±0.5V))。⑶太阳能光伏伏电源系统结结构框图：⑷工作原理：：JKCK-488V/50型太阳能电电源控制器，接接入6路太阳能电电池方阵，给给标称为488V的蓄电池池组充电，输输出为48VV/40A。当蓄电池电压上上升到56..4V(±0.5V))时，进行充充满控制，将将太阳能电池池方阵逐路切切离充电回路路。充满1~~充满6指示被切离离充电回路的的方阵组数（充充满1表示第一路路被切离，充充满2表示第二路路被切离，充充满3表示第三路路被切离，充充满4表示第四路路被切离，充充满5表示第五路路和第六路被被切离，充满满6表示第六路路被切离）。当当蓄电池电压压下降到52V(±0.5V))时，重新将将方阵逐路重重新接入充电电回路，相应应的指示灯灭灭。当蓄电池电压下下降到44V(±0.5V))时，进行过过放指示，面面板上过放指指示灯亮，同同时蜂鸣器告告警。当蓄电电池电压回升升到48V(±0.5V))时，过放指指示灯灭。⑸控制器面板板及布局说明明：①面板说明((见下面控制制器布局连线线图)：太阳能充电电流流表：显示太太阳能电池方方阵向蓄电池池充电的充电电电流。蓄电池电压表((100V))：显示蓄电电池电压。输出电流表(220A)：显显示蓄电池向向负载的供电电电流。充满1~充满66指示灯：充充满指示灯指指示被切离充充电回路的方方阵路数。欠压指示灯：当当蓄电池电压压下降到444V时，欠压压指示灯亮。②布局说明((见图3.3)：空气开关：K11为第1路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K2为为第2路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K3为为第3路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K4为为第4路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K5为为第5路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K6为为第6路太阳能电电池方阵的正正极输入端和和开关。K7为为48V正极输输出端和开关关。BX是主控制板板保险，60A。⑹使用与维护护：①打开机器包包装，安装固固定好机器，查查看机内元器器件是否松动动。②参看控制器器布局连线图图按步骤接线线：

将主控制板用用保险BX(拔下，并将将空气开关KK1~K7打到关断状状态。

将蓄电池的负负极连至汇流流条，蓄电池池的正极连至至下边的BX下端。前面面板的蓄电池池电压表应有有指示。

将第1~6路路太阳能电池池方阵的正极极连接到空气气开关K1~~K6的下端，负负极连接到下下边的汇流条条。

将DC-488V负载的正正极(48V端)连接到输出出空气开关KK7的下端，负负极连接到下下边的汇流条条。注意：(1)必必须按照上述述步骤，先连连接蓄电池，再再连接太阳能能电池，最后后连接负载。(2)控制器内下边的汇流条为控制器的负端，供连接第1~6路太阳能电池方阵的负极、蓄电池组的负极以及负载的负极使用。③确认导线连连接完全无误误后，按上保保险BX，合上空气气开关K1~~K6。初次开机机时，在有日日照的情况下下前面板的太太阳能充电电电流表应有指指示。再合上上空气开关KK7，待负载开开机后，前面面板的输出电电流表应有指指示。④维护：JKKCK-488V/40A型太阳能电电源控制器为为全自动控制制设备，无需需人工操作。如如无电压输出出，请检查空空气开关K7是否合上、保保险盒BX是否熔断。如如控制器失去去控制，请检检查保险BX是否熔断。7．智能型壁挂挂式充放电控控制器产品实实例：⑴功能：JKZK光伏电电源智能控制制器是用于太太阳能电源系系统中，控制制多路太阳能能电池方阵对对蓄电池充电电以及蓄电池池给负载供电电的自动控制制设备。该控控制器采用高高速CPU微处理器和和高精度A/D模数转换器,构成一个微微机数据采集集和监测控制制系统。既可可快速实时采采集光伏系统统当前的工作作状态，又可可详细积累PV站的历史数数据，为评估估PV系统设计的的合理性及检检验系统部件件质量的可靠靠性提供了准准确而充分的的依据。此外外，该控制器器还具有串行行通信数据传传输功能，可可将多个光伏伏系统子站进进行集中管理理和远距离控控制。⑵智能控制器器主要技术指指标：系统工作电压：：-48V最大充电电流：：100A最大放电电流：：50A太阳电池输入路路数：4路蓄电池输入路数数：2路输入输出开关器器件：继电器器或MOSFEET模块箱体结构：壁挂挂式工作温度范围：：－15C—＋55℃环境湿度：900％⑶智能控制器器的功能和特特点①采用先进的的“强充(BOOSST)/递减(TAPEER)/浮充(FLOAAT)自动转换充充电方法”（参见控制制器充电流程程图），依据据蓄电池组端端电压的变化化趋势自动控控制6路太阳电池池方阵的依次次接通或切离离，既可充分分利用宝贵的的太阳电池资资源，又可保保证蓄电池组组安全而可靠靠的工作。当电压系系统出现蓄电电池过充电、过过放电及工作作回路过电流流等故障时，控控制器可立即即发出声光告告警信号，并并且切断主电电路中的有关关回路。②蓄电池强充充电/递减方式充充电/浮充电自动动转换强充电转递减充充电的上限电电压可调范围围：54-688V浮充电保持电压压的电压可调调范围：48-544V(浮充电电上限电压和和下限电压之之差：2-33V)强迫进入强充电电的电压可调调范围：48-600V③蓄电池过放放电告警(声,光)：蓄电池过放点的的电压可调范范围：42-488V蓄电池过放恢复复点的电压可可调范围：42-600V④过压自动保保护：蓄电池过压点的的电压可调范范围：56-722V蓄电池过压恢复复点的电压定定在低于过压压点4V处。⑤控制门限的的确定值可由由键盘输入调调整，进入调调整需输入口口令，以免非非专职人员误误操作。⑥采用高精度度12位串行A/D转换器，对“当前状态参参数”进行实时快快速采集。并并存至掉电不不丢失数据的的EEPROOM存储器中。该该存储器还可可保存前32天的“历史数据”。⑦“当前数据”、“历史数据”及“控制设置参参数”等可由4×4矩阵按键选选择，并由16×2字符液晶显显示器显示工工作状态及统统计数据：太阳电池：6路路太阳电池方方阵的充电电电流总充电电流：0-100A蓄电池电压：标标称48V(0-800V)负载电压：0--80V负载电流：0--50A通信参数设置显显示：波特率率96000数据格式：8位位数据位,11位终止位,无奇偶校验验位统计数据：过去32天每天天的充电电量量：12200AH过去32天每天天的放电电量量：12200AH过去32天每天天的最高蓄电电池电压：0-800V过去32天每天天的最低蓄电电池电压：0-800V充电控制设置显显示(缺省值)：强充电上限电压压：60VV递减电压下限：：56V浮充电压上限：：56V浮充电压下限：：54V进入强充电压：：49.6VV状态转变延时：：1分钟输出控制设置显显示：蓄电池过放电电电压：44..8V蓄电池过放恢复复电压：511.2V蓄电池过压点::：64V过放、过压切断断输出前的延延时时间：2200秒注：（1）开机机上电时显示示蓄电池电压压。（2）当当10分钟无键键按下时，自自动关闭液晶晶屏。⑧通信功能：：主站与每台台控制器可以以进行远距离离数据传送⑷控制器的组组成及各部分分的作用①信号调理电电路：直流电压信号：：如蓄电池端端电压，太阳阳电池方阵开开路电压，负负载电压等。其中太阳电电池方阵电压压测量时，由由于该电源系系统采用蓄电电池正极接地地方式，将导导致太阳电池池电压的测量量在白天为负负电压，晚上上为正电压（对对控制器参考考地而言）。直流电流信号：：如蓄电池充充电电流，放放电电流，太太阳电池方阵阵电流等。温度信号：环境境温度。②多路模拟开开关和串行A/D模数转换器器：以上不同类型型的模拟信号号，不论是正正负极性的直直流电压，高高至100A的直流电流流，还是微弱信信号的温度传传感器，经信号调理理后统一变成成5V的标准信号号。但该控制制器采用12位串行A/D模数转换器器，每一时刻刻只能处理一一路模拟输入入信号，因此此需经多路模模拟开关，由CPU发出选通地地址，经串行行A/D转换器依次次转换为对应应的12位二进制数数字信号，送送CPU进行数据处处理。因该控控制器输出输输入的开关量量较多，占用用大量的I/O口线，所以以采用串行A/D只占用少量I/O口线，以便便省出口线供供其它开关量量使用。此外外，采用12位A/D，可提高采采样信号的测测量精度。③CPU、EEPROOM、RAM、I/O单片微处理理器：本机采用AATMEL公司的单片片机，具有集集成度高、内内存容量大、宽宽工作电压范范围、运行速速度快、低功功耗等独特优优点。它不需需增加外围芯芯片即可独立立构成一个完完整的8位微处理器器单片机，是是近年来新推推出的很有推推广价值的新新型芯片。③LCD液晶晶显示器：采用166位*2行带背光字字符型液晶显显示器模块，具具有字符显示示清晰、屏幕显示格格式可灵活编编程、背光亮亮度、对比度度可控、耗电电小等优点。为为避免平时不不需观察屏幕幕也一直开亮亮度显示，本本控制器可定定时查询，如如果超过10分钟无按键键操作，将自自动关闭LCD显示器，以以节约功耗，当当需要显示时时，按任意键键可自动恢复复显示。④4*4自定定义矩阵键盘盘：由于该机机采集当前数数据、历史数数据和控制设设置参数较多多，而LCD显示只有两两行，每行显显示16个字符，所所以设计有4*4矩阵键盘，分分别定义16个按键，通通过选择不同同的按键，可可使LCD显示器分屏屏显示蓄电池池电压、负载载电压、6路太阳电池池方阵电压、充充电电流、放放电电流等参参数，前32天的历史数数据浏览和控控制设置参数数的改变，也也可选择对应应按键进行操操作。该键盘设计为为防潮型薄膜膜键盘，厚度度薄、尺寸小小、密封性能能好、按键通通断可靠性高高。⑤RS2322异步串行通通讯接口：对于偏远远地区（高山山、海岛、边边疆等）的光光伏电站，由由于交通不便便，技术和经经济力量薄弱弱，为保证光光伏系统长期期可靠运行，本本控制器设计计有RS232异步串行通通讯接口，可可将下位机采采集存储的“当前数据”、“历史数据”、“控制设置参参数”串行传输至至上位机。⑸充电流程框框图：注：（1）X＝1－6，X通X断表示6路太阳能电电池方阵的工工作状态（2）V「1」－V「6」为递减充充电方式的6个中间给定定值（3）Vfx,,Vfd为浮充电方方式的最大电电压和最小电电压（4）Vfz为强迫浮充充电专强充电电方式的设定定电压⑹智能控制器器使用方法打开面板电源源开关，LCD液晶显示屏屏显示开机工工作时间。①“当前数据”的显示：按下面板上自定定义键盘的对对应按键，LCD将对应显示“太阳电池方方阵电压、电电流”、“蓄电池电压”、“负载电压”、“充电电流”、放电电流“等数据。②“控制设置参参数“的修改：按下键盘的“控制设置键“，输入口令令数字码后，再再依次显示”最大强充电电压“、“强充递减电电压”、“浮充最大电电压“、”浮充最小电电压“、”强迫转强充充电压“、”蓄电池温度度补偿系数“、”状态改变延延时时间“等原有数值值。按下”加“或”减“键，可分别别改变某设置置参数，直到到显示”存改变数据据吗？“提示时，按”加“键表示存，按按其它键表示示不存。③“负载设置参参数“的修改：依次按下“负载设置键“，将分别显显示蓄电池”过压告警点“、”欠压告警点“、”欠压恢复点“、“状态改变延延时时间”等参数的原原来数值，同同上，按“加”或“减”键分别改变变参数后，待待出现“存改变数据据吗？”提示时，再再按“加”键存储记忆忆，按其它键键则放弃修改改。④“通讯设置参参数“的修改：按下下“通讯设置键“，将显示现现场光伏电站站的”站号的原来来值，同上。按“加”、“减”键分别改变参数后，待出现“存改变数据吗？”提示时，再按“加”键存储记忆，按其它键则放弃修改。⑤“历史数据”浏览：按下“历史数据浏浏览键”LCD屏显示上月月第一天“当天最大电电压”、“当天最小电电压”、“当天充电电电量”、“当天放电电电量”四个数。然然后按“加”或“减”键，则分屏屏显示第二天天、第三天等等历史数据。⑺智能控制器器的维护与保保养：①智能控制器器的自检验功功能：按下“系统自检”键后，再按“确认”键，则LCD显示出“充电状态号”、“六个太阳电电池方阵通断断”、“蓄电池端电电压”等。由此可可根据“控制设置参参数”判断控制器器电路工作是是否正常。②本机为减小小功耗，设计计有定时自动动灭屏程序，当当超过10分钟无按键键操作时，LCD液晶显示器器将自动关闭闭。此时不要要误认为是机机器故障，只只要按下任一一键，LCD即可恢复正正常显示。③如果按键后后LCD仍不显示，则则应检查右侧侧板内稳压电电源板上的保保险丝是否烧烧断，若是则则更换即可。④注意，本机机设计为蓄电电池正极接地地，应将蓄电电池和太阳电电池方阵的正正极共同接在在右下方接到到铜块上。四．直流－交流流逆变器：1．逆变器的功功能：逆变器器是电力电子子技术的一个个重要应用方方面。电力电电子技术是电电力、电子、自自动控制、计计算机及半导导体等多种技技术相互渗透透与有机结合合的综合技术术。众所周周知，整流器器的功能是将将50HZ的交流电整整流成为直流流电。而逆变变器与整流器器恰好相反，它它的功能是将将直流电转换换为交流电。这这种对应于整整流的逆向过过程，被称之之为“逆变”。太阳能电电池在阳光照照射下产生直直流电，然而而以直流电形形式供电的系系统有很大的的局限性。例例如，日光灯灯、电视机、电电冰箱、电风风扇等均不能能直接用直流流电源供电，绝绝大多数动力力机械也是如如此。此外，当当供电系统需需要升高电压压或降低电压压时，交流系系统只需加一一个变压器即即可，而在直直流系统中升升降压技术与与装置则要复复杂得多。因因此，除特殊殊用户外，在在光伏发电系系统中都需要要配备逆变器器。逆变器还还具备有自动动调压或手动动调压功能，可可改善光伏发发电系统的供供电质量。综综上所述，逆逆变器已成为为光伏发电系系统中不可缺缺少的重要配配套设备。目前我国光伏发发电系统主要要是直流系统统，即将太阳阳电池发出的的电能给蓄电电池充电，而而蓄电池直接接给负载供电电，如我国西西北地区使用用较多的太阳阳能户用照明明系统以及远远离电网的微微波站供电系系统均为直流流系统。此类类系统结构简简单，成本低低廉，但由于于负载直流电电压的不同（如如１２Ｖ、２２４Ｖ、４８８Ｖ等），很很难实现系统统的标准化和和兼容性，特特别是民用电电力，由于大大多为交流负负载，以直流流电力供电的的光伏电源很很难作为商品品进入市场。另另外，光伏发发电最终将实实现并网运行行，这就必须须采用交流系系统。随着我我国光伏发电电市场的日趋趋成熟，今后后交流光伏发发电系统必将将成为光伏发发电的主流。2．光伏发电系系统对逆变器器的技术要求求：采用交流电电力输出的光光伏发电系统统，由光伏阵阵列、充放电电控制器、蓄蓄电池和逆变变器四部分组组成，而逆变变器是其中关关键部件。光光伏发电系统统对逆变器的的技术要求如如下：（１）要求具有有较高的逆变变效率。由于于目前太阳电电池的价格偏偏高，为了最最大限度地利利用太阳电池池，提高系统统效率，必须须设法提高逆逆变器的效率率。（２）要求具有有较高的可靠靠性。目前光光伏发电系统统主要用于边边远地区，许许多电站无人人值守和维护护，这就要求求逆变器具有有合理的电路路结构，严格格的元器件筛筛选，并要求求逆变器具备备各种保护功功能，如输入入直流极性接接反保护，交交流输出短路路保护，过热热、过载保护护等。（３）要求直流流输入电压有有较宽的适应应范围。由于于太阳电池的的端电压随负负载和日照强强度而变化，蓄蓄电池虽然对对太阳电池的的电压具有钳钳位作用，但但由于蓄电池池的电压随蓄蓄电池剩余容容量和内阻的的变化而波动动，特别是当当蓄电池老化化时其端电压压的变化范围围很大，如１１２Ｖ蓄电池池，其端电压压可在１０ＶＶ～１６Ｖ之之间变化，这这就要求逆变变器必须在较较大的直流输输入电压范围围内保证正常常工作，并保保证交流输出出电压的稳定定。（４）在中、大大容量的光伏伏发电系统中中，逆变器的的输出应为失失真度较小的的正弦波。这这是由于在中中、大容量系系统中，若采采用方波供电电，则输出将将含有较多的的谐波分量，高高次谐波将产产生附加损耗耗，许多光伏伏发电系统的的负载为通信信或仪表设备备，这些设备备对供电品质质有较高的要要求。另外，当当中、大容量量的光伏发电电系统并网运运行时，为避避免对公共电电网的电力污污染，也要求求逆变器输出出失真度满足足要求的正弦弦波形。3．逆变器的主主要技术性能能指标：⑴额定输出电电压：在规定的输入直直流电压允许许的波动范围围内，它表示示逆变器应能能输出的额定定电压值。对对输出额定电电压值的稳定定精度有如下下规定：①在稳态运行行时，电压波波动范围应有有一个限定，例例如，其偏差差不超过额定定值的±3％或±5％。②在负载突变变（额定负载载的0％50％100％）或或有其它干扰扰因素影响动动态情况下，其其输出电压偏偏差不应超过过额定值的±8％或±10％。⑵逆变器应具具有足够的额额定输出容量量和过载能力力：逆变器的选用，首首先要考虑具具有足够的额额定容量，以以满足最大负负荷下设备对对电功率的需需求。额定输输出容量表征征逆变器向负负载供电的能能力。额定输输出容量值高高的逆变器可可带更多的用用电负载。但但当逆变器的的负载不是纯纯阻性时，也也就是输出功功率因数小于于1时，逆变器器的负载能力力将小于所给给出的额定输输出容量值。⑶输出电压稳稳定度：在独立光伏发电电系统中均以以蓄电池为储储能设备。当当标称电压为为12V的蓄电电池处于浮充充电状态时，端端电压可达113.5V，短短时间过充状状态可达155V。蓄电池池带负荷放电电终了时端电电压可降至110.5V或或更低。蓄电电池端电压的的起伏可达标标称电压的330％左右。这这就要求逆变变器具有较好好的调压性能能，才能保证证光伏发电系系统以稳定的的交流电压供供电。输出电压稳定度度表征逆变器器输出电压的的稳压能力。多多数逆变器产产品给出的是是输入直流电电压在允许波波动范围内该该逆变器输出出电压的偏差差百分数，通通常称为电压压调整率。高高性能的逆变变器应同时给给出当负载由由0％→100％变化化时，该逆变变器输出电压压的偏差百分分数，通常称称为负载调整整率。性能良良好的逆变器器的电压调整整率应≤±3％，负载调调整率应≤±6％。⑷输出电压的的波形失真度度：当逆变器输出电电压为正弦波波时，应规定定允许的最大大波形失真度度（或谐波含含量）。通常常以输出电压压的总波形失失真度表示，其其值不应超过过5％。⑸额定输出频频率：逆变器输出交流流电压的频率率应是一个相相对稳定的值值，通常为工工频50Hzz。正常工作作条件下其偏偏差应在±1％以内。⑹负载功率因因数：“负载功率因数数”表征逆变器器带感性负载载或容性负载载的能力。在在