太陽能控制器

太陽能控制器

太陽能發電設備
太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器,是用于太陽能發電系統中,控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負載供電的自動控制設備。太陽能控制器通常有6個标稱電壓等級:12V、24V、48V、110V、220V、500V。太陽能控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數轉換器,是一個微機數據采集和監測控制系統。控制器(英文名稱:controller)是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序産生器和操作控制器組成,它是發布命令的“決策機構”,即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。[1]
    中文名:太陽能控制器 外文名:Solar energy controller 用途:太陽能發電 全稱:太陽能充放電控制器

保護模式

直充保護點電壓: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候用大電流和相對高電壓對蓄電池充電,但是,有個控制點,也叫保護點,就是上表中的數值,當充電時蓄電池端電壓高于這些保護值時,應停止直充。直充保護點電壓一般也是“過充保護點”電壓,充電時蓄電池端電壓不能高于這個保護點,否則會造成過充電,對蓄電池是有損害的。

均充控制點電壓:直充結束後,蓄電池一般會被充放電控制器靜置一段時間,讓其電壓自然下落,當下落到“恢複電壓”值時,會進入均充狀态。為什麼要設計均充?就是當直充完畢之後,可能會有個别電池“落後”(端電壓相對偏低),為了将這些個别分子拉回來,使所有的電池端電壓具有均勻一緻性,所以就要以高電壓配以适中的電流再充那麼一小會,可見所謂均充,也就是“均衡充電”。均充時間不宜過長,一般為幾分鐘~十幾分鐘,時間設定太長反而有害。對配備一塊兩塊蓄電池的小型系統而言,均充意義不大。所以,路燈控制器一般不設均充,隻有兩個階段。

浮充控制點電壓:一般是均充完畢後,蓄電池也被靜置一段時間,使其端電壓自然下落,當下落至“維護電壓”點時,就進入浮充狀态,類似于“涓流充電”(即小電流充電),電池電壓一低就充上一點,一低就充上一點,一股一股地來,以免電池溫度持續升高,這對蓄電池來說是很有好處的,因為電池内部溫度對充放電的影響很大。其實PWM方式主要是為了穩定蓄電池端電壓而設計的,通過調節脈沖寬度來減小蓄電池充電電流。這是非常科學的充電管理制度。具體來說就是在充電後期、蓄電池的剩餘電容量(SOC)>80%時,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)。

過放保護終止電壓:這比較好理解。蓄電池放電不能低于這個值,這是國标的規定。蓄電池廠家雖然也有自己的保護參數(企标或行标),但最終還是要向國标靠攏的。需要注意的是,為了安全起見,一般将12V電池過放保護點電壓人為加上0.3v作為溫度補償或控制電路的零點漂移校正,這樣12V電池的過放保護點電壓即為:11.10v,那麼24V系統的過放保護點電壓就為22.20V。

相關選擇

保護電壓

一些客戶經常發現,太陽能路燈在亮了一段時間後,尤其是連續陰雨天之後,路燈就會連續幾天甚至很多天不亮,檢測蓄電池電壓也正常,控制器、燈也都沒有故障。這個問題曾經讓很多工程商疑惑,其實這個是“退出欠壓保護”的電壓值的問題,這個值設置的越高,在欠壓後的恢複時間越長,也就造成了很多天都無法亮燈。

電流輸出

LED由于自身的特性,必須要通過技術手段對其進行恒流或限流,否則無法正常使用。常見的LED燈都是通過另加一個驅動電源來實現對LED燈的恒流,但是這個驅動卻占到整個燈總功率的10%-20%左右,比如一個理論值42W的LED燈,加上驅動後實際功率可能在46-50W左右。在計算電池闆功率和蓄電池容量的時候,必須多加10%-20%來滿足驅動所造成的功耗。除此以外,多加了驅動就多了一個産生故障的環節。工業版控制器通過軟件進行無功耗恒流,穩定性高,降低了整體功耗。

輸出時段

普通的控制器一般隻能設置開燈後4小時或者8小時等若幹個小時關閉,已經無法滿足衆多客戶的需求。工業版控制器可以分成3個時段,每個時段的時間可任意設置,根據使用環境的不同,每個時段可以設置成關閉狀态。比如有些廠區或者風景區夜間無人,可以把第二個時段(深夜)關閉,或者第二、第三個時段都關閉,降低使用成本。

輸出功率

在太陽能應用的燈具當中,LED燈是最适合通過脈寬調節來實現輸出不同的功率。限制脈寬或者限制電流的同時,對LED燈整個輸出的占空比進行調節,例如單顆1W的LED7串5并合計35W的LED燈,在夜間放電,可以将深夜和淩晨的時段分别進行功率調節,如深夜調節成15W、淩晨調節成25W,并鎖定電流,這樣即可以滿足整夜的照明,又節約了電池闆、蓄電池的配置成本。經長期試驗證明,脈寬調節方式的LED燈,整燈産生的熱量要小的多,能夠延長LED的使用壽命。

有些燈廠在為了達到夜間省電的目的,把LED燈的内部做成2路電源,夜間關閉一路電源來實現輸出功率的減半,但實踐證明,此種方法隻會導緻一半的光源首先光衰,亮度不一緻或者一路光源提早損壞。

線損補償

根據不同的線徑與線長給予自動補償。線損補償在低壓系統中其實是很重要的,因為電壓較低,線損相對比較大,如果沒有相應的線損電壓補償,輸出端的電壓可能會低于輸入端很多,這樣就會造成蓄電池提前欠壓保護,蓄電池容量的實際應用率被打了折扣。值得注意的是,我們在使用低壓系統時,為了降低線損壓降,盡量不要使用太細的線纜,線纜也不要過長。

散熱

很多控制器為了降低成本,沒有考慮散熱問題,這樣負載電流較大或者充電電流較大時,熱量增加,控制器的場管内阻被增大,導緻充電效率大幅下降,場管過熱後使用壽命也大大降低甚至被燒毀,尤其夏季的室外環境溫度就很高,所以良好的散熱裝置應該是控制器必不可少的。

充電模式

常規的太陽能控制器的充電模式是照抄了市電充電器的三段式充電方法,即恒流、恒壓、浮充三個階段。因為市電電網的能量無限大,如果不進行恒流充電,會直接導緻蓄電池充爆而損壞,但是太陽能路燈系統的電池闆功率有限,所以繼續延用市電控制器恒流的充電方式是不科學的,如果電池闆産生的電流大于控制器第一段限制的電流,那麼就造成了充電效率的下降。MCT充電方式就是追蹤電池闆的最大電流,不造成浪費,通過檢測蓄電池的電壓以及計算溫度補償值,當蓄電池的電壓接近峰值的時候,再采取脈沖式的涓流充電方法,既能讓蓄電池充滿也防止了蓄電池的過充。

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