【正文】 學(xué)自考本科畢業(yè)論文 12 能在實(shí)際的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能部分又是最易受損、最易消耗的部分。所以獲得最佳的儲(chǔ)能系統(tǒng)成為光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中通常使用蓄電池實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，常用蓄電池屬于電化學(xué)電池。蓄電池在充 電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，放電時(shí)把儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能提供給負(fù)載使用。一般來講，光伏發(fā)電系統(tǒng)白天把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過充電器和蓄電池把電能儲(chǔ)存起來，晚上再通過放電器把儲(chǔ)存在蓄電池里的電能放出來使用。 鉛酸蓄電池充電控制方法 在太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)鉛酸蓄電池使用的充電控制方法直接影響到系統(tǒng)的性能。充電控制方法的優(yōu)劣影響到鉛酸蓄電池的荷電量的大小，同時(shí)也關(guān)系到鉛酸蓄電池的使用壽命。而電荷量的大小決定著太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)向負(fù)載供電的能力、鉛酸蓄電池的使用壽命關(guān)系到系統(tǒng)的成本、造價(jià)以 及系統(tǒng)的使用壽命，目前鉛酸蓄電池常用的充電控制包括恒流充電、恒壓充電、兩階段和三階段充電等方法。 [10] (一 )恒流充電 恒流充電就是以一定的電流進(jìn)行充電，在充電過程中隨著鉛酸蓄電池電壓的變化要進(jìn)行電流調(diào)整使之恒定不變。這種方法特別適合于多個(gè)鉛酸蓄電池串聯(lián)的鉛酸蓄電池組進(jìn)行充電，能使落后的鉛酸蓄電池的容量易于得到恢復(fù)，最好用于小電流長時(shí)間的充電模式。這種充電方式的不足之處在于 :鉛酸蓄電池開始充電電流偏小，在充電后期充電電流又偏大，充電電壓偏高，整個(gè)充電過程時(shí)間長。 (二 )恒壓充電法 恒壓充電就是以一恒定電壓 對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電。在充電初期由于鉛酸蓄電池電壓較低，充電電流較大，但隨著鉛酸蓄電池電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。在充電末期只有很小的電流通過，這樣充電過程中就不必調(diào)整電流。相對(duì)恒流電來說，此法的充電電流自動(dòng)減少，所以充電過程中析氣量小，充電時(shí)間短，能耗低。這種充電方法不足之處在于 :在充電初期，如果鉛酸蓄電池放電深度過深，充電電流會(huì)很大，不僅危及充電器的安全，而且鉛酸蓄電池可能因過流而受到損傷 。如果鉛酸蓄電池電壓過低，后期充電電流又過小，充電時(shí)間過長，不適合串聯(lián)數(shù)量多的鉛酸蓄電池組充電。鉛酸蓄電池電壓的變 化很難補(bǔ)償，充電過程中對(duì)落后電池的完全充電也很難完成。這種充電方法在小型的太陽能光伏發(fā)電系南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 13 統(tǒng)中經(jīng)常用到，因?yàn)檫@種系統(tǒng)中來自太陽能電池陣列的電流不會(huì)太大，而且這種系統(tǒng)中鉛酸蓄電池組串聯(lián)不多。 (三 )兩階段充電法 這種方法是為了克服恒流與恒壓充電的缺點(diǎn)而結(jié)合的一種充電策略。它首先對(duì)鉛酸蓄電池采用恒流充電方式充電，鉛酸蓄電池充電到達(dá)一定容量后，然后采用恒壓充電方式充電。采用這種充電方式，在充電初期，鉛酸蓄電池不會(huì)出現(xiàn)很大的電流，在充電后期也不會(huì)出現(xiàn)鉛酸蓄電池電壓過高，使鉛酸蓄電池產(chǎn)生析氣。 (四 )三階段充電法 三階段充電法是在兩階段充電完畢后，鉛酸蓄電池容量己經(jīng)達(dá)到額定容量時(shí)，再繼續(xù)以很小的電流向鉛酸蓄電池充電以彌補(bǔ)鉛酸蓄電池由于自放電損失的電量，這種以小電流充電的方式也稱為浮充。在浮充時(shí)，鉛酸蓄電池充電電壓要比恒壓階段的充電電壓低。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，綜合考慮日照強(qiáng)度以及環(huán)境溫度對(duì)光伏系統(tǒng)充電電流的影響、鉛酸蓄電池性能以及系統(tǒng)成本等因素，使用三階段充電法對(duì)鉛酸蓄電池充電較為合理。 太陽能控制器 太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給 太陽能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。 太陽能控制器負(fù)責(zé)對(duì)太陽能電池輸出能量控制，輸出穩(wěn)定的 220VDC。直接為逆變器提供電能向負(fù)載供電；也可以向蓄電池組充電，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用，同時(shí)具有電池巡檢功能。 太陽能控制器的充電保護(hù)模式 直充保護(hù)點(diǎn)電壓：直充也叫急充，屬于快速充電，一般都是在蓄電池電壓較低的時(shí)候用大電流和相對(duì)高電壓對(duì)蓄電池充電，但是，有個(gè)控制點(diǎn)，也叫保護(hù)點(diǎn)，就是上表中的數(shù)值，當(dāng)充電時(shí)蓄電池端電壓高于這些保護(hù)值時(shí)，應(yīng)停止直充。直充保護(hù)點(diǎn)電壓一般也是“過充保護(hù)點(diǎn)”電 壓，充電時(shí)蓄電池端電壓不能高于這個(gè)保護(hù)點(diǎn)，否則會(huì)造成過充電，對(duì)蓄電池是有損害的。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 14 均充控制點(diǎn)電壓：直充結(jié)束后，蓄電池一般會(huì)被充放電控制器靜置一段時(shí)間，讓其電壓自然下落，當(dāng)下落到“恢復(fù)電壓”值時(shí)，會(huì)進(jìn)入均充狀態(tài)。為什么要設(shè)計(jì)均充？就是當(dāng)直充完畢之后，可能會(huì)有個(gè)別電池“落后”（端電壓相對(duì)偏低），為了將這些個(gè)別分子拉回來，使所有的電池端電壓具有均勻一致性，所以就要以高電壓配以適中的電流再充那么一小會(huì)，可見所謂均充，也就是“均衡充電”。均充時(shí)間不宜過長，一般為幾分鐘 ~十幾分鐘，時(shí)間設(shè)定太長反而有害。對(duì)配備一塊兩 塊蓄電池的小型系統(tǒng)而言，均充意義不大。所以，路燈控制器一般不設(shè)均充，只有兩個(gè)階段。 浮充控制點(diǎn)電壓：一般是均充完畢后，蓄電池也被靜置一段時(shí)間，使其端電壓自然下落，當(dāng)下落至“維護(hù)電壓”點(diǎn)時(shí)，就進(jìn)入浮充狀態(tài)，類似于“涓流充電”（即小電流充電），電池電壓一低就充上一點(diǎn)，一低就充上一點(diǎn)，一股一股地來，以免電池溫度持續(xù)升高，這對(duì)蓄電池來說是很有好處的，因?yàn)殡姵貎?nèi)部溫度對(duì)充放電的影響很大。其實(shí) PWM 方式主要是為了穩(wěn)定蓄電池端電壓而設(shè)計(jì)的，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來減小蓄電池充電電流。這是非常科學(xué)的充電管理制度。具體來說就是 在充電后期、蓄電池的剩余電容量（ SOC） 80%時(shí)，就必須減小充電電流，以防止因過充電而過多釋氣（氧氣、氫氣和酸氣）。 過放保護(hù)終止電壓：這比較好理解。蓄電池放電不能低于這個(gè)值，這是國標(biāo)的規(guī)定。蓄電池廠家雖然也有自己的保護(hù)參數(shù)（企標(biāo)或行標(biāo)），但最終還是要向國標(biāo)靠攏的。需要注意的是，為了安全起見，一般將 12V電池過放保護(hù)點(diǎn)電壓人為加上 作為溫度補(bǔ)償或控制電路的零點(diǎn)漂移校正，這樣 12V 電池的過放保護(hù)點(diǎn)電壓即為： ，那么 24V 系統(tǒng)的過放保護(hù)點(diǎn)電壓就為 。 光伏逆變器 直流 交流（ DC/AC）變換器，也稱逆變器。其功能是將直流電變?yōu)楣潭l率和電壓或可調(diào)頻率和可調(diào)電壓的交流電，供負(fù)載使用。 太陽能逆變器是太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)：電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成，逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵(lì)方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。 太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能 直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變。逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 15 變器按激勵(lì)方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路 ，一般采用 SPWM 處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用，有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。通過普通的交流電插座進(jìn)行并網(wǎng)，這樣就可以減少成本和設(shè)備的安裝，但往往各地的電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)也許不允許這樣做，電力公司有可能反對(duì)發(fā)電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連，另一和安全有關(guān)的因素是是否需要使用隔離變壓器（高頻或低頻），或者允許使用無變壓器式的逆變器，這一逆變器在玻璃幕墻中使用最為廣泛。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 16 第四章 太陽能 路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 太陽能路燈智能控制系統(tǒng)原理：太陽能路燈智能控制系統(tǒng)主要由電源、蓄電池過充和過放保護(hù)電路、紅外控制及光控電路以及燈具組成。電源分為電池電源和 220 V 市電經(jīng) ACDC 轉(zhuǎn)換電路后的穩(wěn)定電源。 ACDC 轉(zhuǎn)換電路主要由變壓器及集成穩(wěn)壓管構(gòu)成。蓄電池過充保護(hù)電路是一個(gè)簡單的由穩(wěn)壓二極管、三極管及電阻構(gòu)成的電路，而在太陽能板給電池充電時(shí)為防止電池對(duì)太陽能板反向充電，需在太陽能板和電池之間接一個(gè)二極管。蓄電池過放保護(hù)電路的主要元件為滯回比較器和繼電器。由滯回比較器來判斷電池是否達(dá)到過放狀態(tài)，由繼電器 作為選擇開關(guān)，來選擇用電池供電還是后備電源供電（電池在過充狀態(tài)時(shí)和陰雨天氣時(shí)）。紅外控制和光控電路主要組成部分是紅外探頭、數(shù)字電路及光敏電阻，而紅外控制部分可以集成一塊芯片，即 BISS001 芯片。燈具有照明燈具及演示時(shí)的指示燈。由于設(shè)計(jì)的是草坪燈，照明燈具需要足夠的亮度，可以選用由 81 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的現(xiàn)成的燈具，指示燈用簡單的發(fā)光二極管即可?？傮w框圖如圖 5 所示。 如圖 5 太陽能路燈總體框圖 此系統(tǒng)有兩點(diǎn)節(jié)能之處：第一，使用太陽能電池板發(fā)電作為能源，實(shí)現(xiàn)路燈照明的零損耗；第二，后續(xù)電路中使用光控及紅外控制節(jié)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人到燈亮，人走燈滅的效果，同時(shí)在連續(xù)陰雨天氣下，使用后備電源 220 V 供電，保證電路正常工作。 白天，光控開關(guān)電路處于打開狀態(tài)，后續(xù)控制電路不工作，路燈不亮；晚上，光控開關(guān)電路自動(dòng)閉合，當(dāng)行人路過，被紅外探測器檢測到，紅外控制開關(guān)閉合，路燈亮起，同時(shí)時(shí)延電路啟動(dòng)，數(shù)十秒后路燈自動(dòng)熄滅。當(dāng)遇到連續(xù)陰雨天氣，太陽能蓄電池電壓過低，達(dá)到低壓控制開關(guān)開起閾值 時(shí)，開關(guān)自動(dòng)