【正文】 得到很大提高，已成為當(dāng)前中、大型正弦波逆變器的優(yōu)選方案。此外，保護(hù)功能齊全，對(duì)電感性和電容型性負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。方波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)格便宜，維修簡(jiǎn)單。為了便于光伏電站選用逆變器，這里對(duì)方波逆變器、正弦波逆變器和幾種功率轉(zhuǎn)換電路作進(jìn)一步簡(jiǎn)要說明。小型逆變器為了自身安全，有時(shí)采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)。② 過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。逆變器對(duì)外部電路的過電流及短路現(xiàn)象最為敏感，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷效率值。光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器，在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意減少自身功率損耗，提高整機(jī)效率。有些逆變器產(chǎn)品給出的是額定輸出容量，其單位以VA或kVA表示。1％以內(nèi)。⑷ 輸出電壓的波形失真度：當(dāng)逆變器輸出電壓為正弦波時(shí)，應(yīng)規(guī)定允許的最大波形失真度（或諧波含量）。高性能的逆變器應(yīng)同時(shí)給出當(dāng)負(fù)載由0％→100％變化時(shí)，該逆變器輸出電壓的偏差百分?jǐn)?shù)，通常稱為負(fù)載調(diào)整率。蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱電壓的30％左右。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負(fù)載。8％或177。5％。另外，當(dāng)中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為避免對(duì)公共電網(wǎng)的電力污染，也要求逆變器輸出失真度滿足要求的正弦波形。（３）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的技術(shù)要求如下：（１）要求具有較高的逆變效率。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但由于負(fù)載直流電壓的不同（如１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ等），很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負(fù)載，以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。因此，除特殊用戶外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程，被稱之為 “逆變”。四．直流－交流逆變器：1．逆變器的功能： 逆變器是電力電子技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用方面。② 本機(jī)為減小功耗，設(shè)計(jì)有定時(shí)自動(dòng)滅屏程序，當(dāng)超過10分鐘無按鍵操作時(shí)，LCD液晶顯示器將自動(dòng)關(guān)閉。188。④“通訊設(shè)置參數(shù)“的修改： 按下“通訊設(shè)置鍵“，將顯示現(xiàn)場(chǎng)光伏電站的”站號(hào)的原來值，同上。 ①“當(dāng)前數(shù)據(jù)”的顯示：按下面板上自定義鍵盤的對(duì)應(yīng)按鍵，LCD將對(duì)應(yīng)顯示“太陽電池方陣電壓、電流”、“蓄電池電壓”、“負(fù)載電壓”、“充電電流”、放電電流“等數(shù)據(jù)。④ 4*4自定義矩陣鍵盤： 由于該機(jī)采集當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和控制設(shè)置參數(shù)較多，而LCD 顯示只有兩行，每行顯示16個(gè)字符，所以設(shè)計(jì)有4*4矩陣鍵盤，分別定義16個(gè)按鍵，通過選擇不同的按鍵，可使LCD 顯示器分屏顯示蓄電池電壓、負(fù)載電壓、6路太陽電池方陣電壓、充電電流、放電電流等參數(shù)，前32天的歷史數(shù)據(jù)瀏覽和控制設(shè)置參數(shù)的改變，也可選擇對(duì)應(yīng)按鍵進(jìn)行操作。③ CPU 、EEPROM、RAM、I/O單片微處理器： 本機(jī)采用ATMEL公司的單片機(jī)，具有集成度高、內(nèi)存容量大、寬工作電壓范圍、運(yùn)行速度快、低功耗等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。② 多路模擬開關(guān)和串行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器： 以上不同類型的模擬信號(hào)，不論是正負(fù)極性的直流電壓，高至100A 的直流電流， 還是微弱信號(hào)的溫度傳感器， 經(jīng)信號(hào)調(diào)理后統(tǒng)一變成5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。⑧ 通信功能：主站與每臺(tái)控制器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送⑷ 控制器的組成及各部分的作用 ① 信號(hào)調(diào)理電路：h 直流電壓信號(hào)：如蓄電池端電壓，太陽電池方陣開路電壓，負(fù)載電壓等。并存至掉電不丟失數(shù)據(jù)的EEPROM存儲(chǔ)器中。 當(dāng)電壓系統(tǒng)出現(xiàn)蓄電池過充電、過放電及工作回路過電流等故障時(shí)，控制器可立即發(fā)出聲光告警信號(hào)，并且切斷主電路中的有關(guān)回路。既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，又可詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。如無電壓輸出，請(qǐng)檢查空氣開關(guān)K7是否合上、保險(xiǎn)盒BX是否熔斷。③ 確認(rèn)導(dǎo)線連接完全無誤后，按上保險(xiǎn)BX，合上空氣開關(guān)K1~K6?！髮⒌?~6路太陽能電池方陣的正極連接到空氣開關(guān)K1~K6的下端，負(fù)極連接到下邊的匯流條。⑹ 使用與維護(hù)：① 打開機(jī)器包裝，安裝固定好機(jī)器，查看機(jī)內(nèi)元器件是否松動(dòng)。 K5為第5路太陽能電池方陣的正極輸入端和開關(guān)。② 布局說明()：空氣開關(guān)：K1為第1路太陽能電池方陣的正極輸入端和開關(guān)。蓄電池電壓表(100V)：顯示蓄電池電壓。)時(shí)，進(jìn)行過放指示，面板上過放指示燈亮，同時(shí)蜂鳴器告警。充滿1~充滿6指示被切離充電回路的方陣組數(shù)（充滿1表示第一路被切離，充滿2表示第二路被切離，充滿3表示第三路被切離，充滿4表示第四路被切離，充滿5表示第五路和第六路被切離，充滿6表示第六路被切離）。)。)。③ 輸出： 48V/40A。如果出現(xiàn)充滿指示燈頻繁地點(diǎn)亮熄滅, 這種情況大多是由于蓄電池出現(xiàn) 故障, 可換用一塊新的蓄電池重新開機(jī)。 ② 蓄電池欠壓檢測(cè)及告警電路：U2B為控制板欠壓檢測(cè)電路， U2B－7輸出由低電平上跳至高電平,發(fā)出蓄電池欠壓信號(hào) L ，經(jīng)T5推動(dòng)后使LED3發(fā)光二極管點(diǎn)亮，發(fā)出欠壓告警信號(hào),同時(shí)繼電器J3的常閉接點(diǎn)Z3動(dòng)作,斷開蓄電池到負(fù)載的放電回路；, LED3熄滅, 同時(shí)接通繼電器J3的常閉接點(diǎn)Z3 ,恢復(fù)負(fù)載放電回路的接通。蓄 電 池標(biāo) 稱 電 壓 ： 12 V 。 此 設(shè) 備 具 有 防 反 充 保 護(hù) ?！扒穳罕Ｗo(hù)門限”和“欠壓恢復(fù)門限”由W2和R2配合調(diào)整。當(dāng)過壓保護(hù)后蓄電池電壓又下降至小于“過壓恢復(fù)電壓”時(shí)，A1的反相輸入電位小于同相輸入電位，則其輸出端G1由低電平跳變至高電平，開關(guān)器件T1由關(guān)斷變導(dǎo)通，重新接通充電回路。其它元件的作用和串聯(lián)型充放電控制器相同，不再贅述。D2為“防反接二極管”，當(dāng)蓄電池極性接反時(shí)，D2導(dǎo)通使蓄電池通過D2短路放電，產(chǎn)生很大電流快速將保險(xiǎn)絲BX燒斷，起到“防蓄電池反接保護(hù)”作用。4．控制器的基本電路和工作原理：⑴ 單路并聯(lián)型充放電控制器：并聯(lián)型充放電控制器充電回路中的開關(guān)器件T1是并聯(lián)在太陽電池方陣的輸出端，當(dāng)蓄電池電壓大于“充滿切離電壓”時(shí)，開關(guān)器件T1導(dǎo)通，同時(shí)二極管D1截止，則太陽電池方陣的輸出電流直接通過T1短路泄放，不再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，從而保證蓄電池不會(huì)出現(xiàn)過充電，起到“過充電保護(hù)”作用。（4〕 智能型控制器： 采用帶CPU的單片機(jī)（如 Intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列）對(duì)光伏電源系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)采集，并按照一定的控制規(guī)律由軟件程序?qū)温坊蚨嗦饭夥嚵羞M(jìn)行切離/接通控制。比較容易制造連續(xù)通電電流在４５安以上的串聯(lián)控制器。因?yàn)檫@種方式消耗熱能，所以一般用于小型、低功率系統(tǒng)，例如電壓在１２伏、２０安以內(nèi)的系統(tǒng)。C/CELL 。 ⑤ 在多雷區(qū)防止由于雷擊引起的擊穿保護(hù)。（4）保護(hù)功能： ① 防止任何負(fù)載短路的電路保護(hù)。（3） 低壓（LVD）斷開和恢復(fù)功能：這種功能可防止蓄電池過放電。＝400Ah :蓄電池放電深度。④ 計(jì)算每日負(fù)載耗電量為：4300Wh247。年 小時(shí)cm178。1 卡== 1小時(shí)=3600秒則: 1卡/cm178。太陽電池方陣面上的總輻射為180千卡/厘米2。直散分離原理： 大地表面（即水平面）和方陣面（即傾斜面）上所接收到的輻射量均符合直散分離原理，只不過大地表面所接收到的輻射量沒有地面反射分量，而太陽電池方陣面上所接收到的輻射量包括地面反射分量：Qp = Sp+Dp QT = ST+DT+RTQp: 水平面總輻射Sp: 水平面直接輻射Dp: 水平面散射輻射QT : 傾斜面總輻射ST: 傾斜面直接輻射DT: 傾斜面地面反射布格朗伯定律: SD’= S0Fm S0 ：太陽常數(shù) 1350W/m2SD’：直接輻射強(qiáng)度F: 大氣透明度m: 大氣質(zhì)量 m=1/Sina 180。1 太陽能輻射原理： 太陽電池發(fā)電的全部能量來自于太陽，也就是說，太陽電池方陣面上所獲得的輻射量決定了它的發(fā)電量。軟件設(shè)計(jì)包括：負(fù)載用電量的計(jì)算，太陽能電池方陣面輻射量的計(jì)算，太陽能電池、蓄電池用量的計(jì)算和二者之間相互匹配的優(yōu)化設(shè)計(jì)，太陽能電池方陣安裝傾角的計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行情況的預(yù)測(cè)和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的分析等。配套200Ah以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定式或工業(yè)密封免維護(hù)鉛酸蓄電池；配套200Ah以下的鉛酸蓄電池，一般選用小型密封免維護(hù)鉛酸蓄電池。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，SPWM脈寬調(diào)制正弦波逆變器將成為發(fā)展的主流。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。3．直流/交流逆變器： 逆變器是將直流電變換成交流電的電子設(shè)備。由于蓄電池組被過充電或過放電后將嚴(yán)重影響其性能和壽命，充放電控制器在光伏系統(tǒng)中一般是必不可少的。為了防止太陽能電池由于熱班效應(yīng)而被破壞，需要在太陽能電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁通二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被遮蔽的組件所消耗。在戶外測(cè)量的誤差很容易達(dá)到10％或更大。所以，太陽直射的夏天，盡管太陽輻射量比較大，如果通風(fēng)不好，導(dǎo)致太陽電池溫升過高，也可能不會(huì)輸出很大功率。C每片電池的電壓減少5mV，相當(dāng)于在最大功率點(diǎn)的典型溫度系數(shù)為－%/176。I: 電流 Isc: 短路電流 Im: 最大工作電流 V: 電壓 Voc: 開路電壓 Vm: 最大工作電壓圖13 太陽能電池的電流－電壓特性曲線當(dāng)太陽能電池組件的電壓上升時(shí)，例如通過增加負(fù)載的電阻值或組件的電壓從零（短路條件下）開始增加時(shí)，組件的輸出功率亦從0開始增加；當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，功率可達(dá)到最大，這時(shí)當(dāng)阻值繼續(xù)增加時(shí)，功率將躍過最大點(diǎn)，并逐漸減少至零，即電壓達(dá)到開路電壓Voc。Ⅴ－Ⅰ特性曲線顯示了通過太陽能電池組件傳送的電流Im與電壓Vm在特定的太陽輻照度下的關(guān)系。太陽能電池也是被鑲嵌在一層聚合物中。太陽能電池的可靠性在很大程度上取決于其防腐、防風(fēng)、防雹、防雨等的能力。太陽能電池組件包含一定數(shù)量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導(dǎo)線連接。多晶硅太陽能電池用鑄造的方法生產(chǎn)，所以它的成本比單晶硅太陽能電池低。光子的能量由波長(zhǎng)決定，低于基能能量的光子不能產(chǎn)生自由電子，一個(gè)高于基能能量的光子將僅產(chǎn)生一個(gè)自由電子，多余的能量將使電池發(fā)熱，伴隨電能損失的影響將使太陽能電池的效率下降。太陽能電池的頂部被一層抗反射膜所覆蓋，以便減少太陽能的反射損失。（1）硅太陽能電池單體常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池。圖1－1 太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)示意圖1．太陽能電池方陣：太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，尺寸一般為4cm2到100cm2不等。90年代后期，世界市場(chǎng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，發(fā)展更加迅速。 由于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的重要性，在研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)及市場(chǎng)開拓方面成為世界各國特別是發(fā)達(dá)國家激烈競(jìng)爭(zhēng)的主要熱點(diǎn)。薄膜太陽能電池，例如非晶硅太陽能電池，由于其廉價(jià)的生產(chǎn)成本而在消費(fèi)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用?？臻g電站可以將所發(fā)出的電通過微波源源不斷地傳送回地球供人們使用。1997年8月在加拿大蒙特利爾召開了第四屆國際空間太陽能電站會(huì)議，提出了一些構(gòu)想，但付諸實(shí)施，恐非短期所能實(shí)現(xiàn)。功率級(jí)別，大到10MW的太陽能電池發(fā)電站，小到手表、計(jì)算器的電源?！安豢烧{(diào)度式并網(wǎng)系統(tǒng)”中不帶儲(chǔ)能系統(tǒng)，饋入電網(wǎng)的電力完全取決于日照的情況；“可調(diào)度式并網(wǎng)系統(tǒng)”帶有儲(chǔ)能系統(tǒng)，可根據(jù)需要隨時(shí)將太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)并入或退出電網(wǎng)。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)成本低，又由于風(fēng)能和太陽能資源具有互補(bǔ)性，互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以大大提高供電的穩(wěn)定性，其價(jià)格比起獨(dú)立太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)至少可減少1/3。光伏發(fā)電利用以電能作為最終表現(xiàn)形式，具有傳輸極其方便的特點(diǎn)，在通用性、可存儲(chǔ)性等方面具有前兩者無法替代的優(yōu)勢(shì)。屆時(shí)，太陽能電池發(fā)電將成為人類電力的重要來源之一。雖然目前人類可利用的新能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺?、海洋能等能源形式都是可以滿足要求的。經(jīng)過較為準(zhǔn)確的推算，～℃,最嚴(yán)重的后果是海平面將上升25～145cm，沿海低洼地區(qū)將被淹沒，這將嚴(yán)重影響到許多國家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和政治結(jié)構(gòu)。這些都提醒人們注意到必須開發(fā)新的能源。但是常規(guī)能源的儲(chǔ)量正隨著人類文明的高度發(fā)展而迅速枯竭。因此，北京市計(jì)科能源新技術(shù)開發(fā)公司根據(jù)多年來從事光伏電源系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、工程安裝和配套電子設(shè)備生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，組織編寫了這本培訓(xùn)教材，試圖幫助廣大從事太陽能光伏行業(yè)的技術(shù)人員系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握光伏系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和配套電子設(shè)備的應(yīng)用，更好地發(fā)展我國的光伏事業(yè)。太陽能光伏電源的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，從數(shù)十瓦的戶用照明系統(tǒng)到電信、電力、鐵路、石油、部隊(duì)等部門通訊設(shè)備數(shù)千瓦的備用電源系統(tǒng)，甚至在西藏阿里、安多等地區(qū)還建成幾個(gè)數(shù)十千瓦的集中型太陽能光伏電站。這從側(cè)面表明，我國的光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)具有了一定的市場(chǎng)潛力和市場(chǎng)吸引力。 太陽能光伏電源系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)太陽能充電器培 訓(xùn) 教 材張石根：136579028272013年7月前 言太陽能光伏電源系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)太陽能充電器 我國研制太陽能電池始于一九五八年，中國的光伏技術(shù)經(jīng)過四十年的努力，已具有一定的水平和基礎(chǔ)。根據(jù)世界銀行/全球環(huán)境基金可再生能源商業(yè)化項(xiàng)目準(zhǔn)備研究過程中的資料顯示，我國西部地區(qū)經(jīng)營太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的各類公司和團(tuán)體由80年代的不足10家，發(fā)展到1997年底的50多家，其中大多數(shù)公司以商業(yè)化贏利為目的。隨著光伏產(chǎn)品成本的降低和農(nóng)牧民收入水平的提高，太陽能光伏市場(chǎng)近年來發(fā)生了很大變化，開始向較大功率的交流系統(tǒng)和村莊供電系統(tǒng)發(fā)展；并且逐步向并網(wǎng)發(fā)電以及和建筑相結(jié)合(屋頂發(fā)電系統(tǒng))的常規(guī)發(fā)電方向發(fā)展，開始由補(bǔ)充能源向替代能源過渡。但是，目前國內(nèi)有關(guān)光伏技術(shù)的書籍和資料大多是介紹太陽電池、蓄電池等器件原理和應(yīng)用方面的基本知識(shí)，而系統(tǒng)闡述太陽能光伏電源系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和配套電子設(shè)備（光伏電源控制器、方波或正弦波逆變器及系統(tǒng)檢測(cè)儀器等）應(yīng)用的專業(yè)資料卻很少。從原始社會(huì)開始，由地球在長(zhǎng)達(dá)50萬年的歷史中積累下來的化石礦物能源，即常規(guī)能源(煤