光伏控制器原理

  光伏控制器：是防止蓄电池过充电和过放电，使蓄电池在安全电压和安全电流下工作的控制装置。

  虽然控制器的控制电路根据光伏系统的不同其复杂程度有所差异，但其基础原理是一样的。1-1图是一个最基本的充放电控制器的工作原理图。该系统由光伏组件、蓄电池、控制器电路和负载组成。开关1和开关2 分别为充电开关和放电开关。开关1闭合时，由光伏组件给蓄电池充电，开关1还能按照预先设定的保护模式自动恢复对蓄电池的充电。开关2闭合时，由蓄电池给负载供电。当蓄电池再次充电并达到预先设定的恢复充电点时，开关2又能自动恢复供电。

  串联型控制器电路原理如图所示，在光伏组件与蓄电池之间串联一个开关元件。控制检测器电路监控蓄电池端电压，当充电电压超过蓄电池设定的充满断开值（HVD）时，开关元件切断蓄电池充电回路，恢复蓄电池充电。

  串联型充电控制器能够正常的使用继电器作为快关，目前多使用功率场效应管（MOSFET）、IGBT、固体继电器等。设计完美的串联型充电控制器中的开关元件还可替代防反二极管，起到防止夜间“反向泄露”的作用。

  串联型充电控制器由于控制开关元件是串联在充电回路中，电路的电压损失较大，降低了充电效率，另外，当开关元件断开时，输入电压将升高到发电单元开路电压的水平。因此串联型充电控制器在设计时要选用低通态内阻的MOSFET和低饱和压降的IGBT。

  并联型充电控制器电路原理如图所示。并联型充电控制器的开关元件是并联在光伏组件的两端，因此能解决串联型充电控制器中开关元件的功率损耗。

  控制器检测电路监控蓄电池端电压，当充电电压超过蓄电池设定的充满断开值(HVD)时，开关元件接通，将蓄电池旁路。当蓄电池端电压下降到设定的蓄电池恢复充电电压值时，开关元件断开，同时接通蓄电池充电回路。在并联型充电控制器的输入回路通常接有二极管，能够更好的起到在充电期间允许电流流人蓄电池，在夜间或阴天时防止蓄电池电流流向光伏方阵的作用。并联型充电控制器线路简单，价格实惠公道，但在蓄电池充满保护而光伏组件还处于发电状态时会让光伏组件产生较大的短路电流，产生“光斑”，加速老化。国标不推荐。

  为了有效地防止过充电，充分的利用太阳能对蓄电池的充电，近年来发展了脉宽调制（PWM）充电控制器。PWM充电控制器以脉冲方式开关光伏组件的输入，当蓄电池趋向充满时，随着其端电压的逐渐升高，脉冲的频率或占空比发生明显的变化，使导通时间缩短，充电电流逐渐趋于零。当蓄电池电压有充满点下降时，充电电流又会逐渐增大。这种充电过程形成较完整的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池烦人总循环寿命。脉宽调制充电保护的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。

  脉宽调制充电保护电路以并联型保护电路方式为主，其工作原理可以借鉴下图.采用这种电路的优点是既能保护蓄电池，又能充分的利用能量。另外，PWM控制器还可实现光伏系统的上限功率跟踪功能。因此，脉宽调制控制器也常用于大型光伏系统。缺点是脉宽调制控制器自身带来一定的开关损耗(大约4％一8％)。

  与蓄电池过充电时需要断开充电回路一样，当蓄电池的端电压下降到某些特定的程度，控制器应该能自动切断蓄电池的放电回路，以避免造成蓄电池过放电，这时的电压叫做欠压断开点(LVD)，当蓄电池再次充电后端电压上升到过放恢复点时，控制器应该能自动或手动接通放电回路以恢复向负载供电。

  光伏发电系统中采用的其他一些控制方式：如DC／DC直流变换控制、上限功率跟踪(MPPT)控制、计算机充电状态(SOC)控制等。

  南京冠隆电力科技有限公司位于南京江北新区，是专门干光伏逆变器、光伏控制器、储能逆变器的研发、生产、销售以及光伏电站、储能电站的投资、开发、建设、服务的高科技企业。

  公司关键人员具有近20年光伏电源产品的研发和销售经验，同时也积累了丰富的光伏电站以及储能电站开发经验。主要成员主持和参与了多部光伏国家标准和行业标准的制定。

  公司利用自身优势，结合现行光伏、储能市场行情，打造高端的光伏逆变器、光伏控制器、储能逆变器及相关配套产品，重点开发、销售储能逆变器、光伏离网逆变控制器、并网逆变器等。

  随着光伏市场的推广，光伏的应用越来越贴近百姓生活，公司已在全国范围内投资、建设分布式民居光伏电站。