如何明智的选择太阳能控制器

  广泛应用的太阳能光伏发电系统，由光伏组件、太阳能控制器（或者充电器）、蓄电池和负载构成。其中协调光伏组件、蓄电池、负载等所有的环节工作的是太阳能控制器（或者充电器），可以说太阳能控制器（或者充电器）是整个太阳能发电系统的大脑，指挥中心，虽然在系统成本中占的比例非常小，但发挥着举足轻重的作用。因此整个太阳能光伏发电系统能否体现出最大价值，选择好太阳能控制器是关键的环节。

  市场上流行的太阳能控制器，主要有普通太阳能控制器、PWM太阳能控制器和MPPT太阳能控制器。

  普通太阳能控制器，是第一代技术，工作原理是直接把太阳能电池板的输出挂到电池端口，当蓄电池充足后就断开，因为蓄电池内阻的原因，很难把蓄电池充满，而且太阳能电池板没有完全利用起来，MPPT跟踪效率为只有70～76%，已经被市场淘汰，基本上很少有人用。

  PWM太阳能控制器，是第二代技术，现在市场上最多，工作方式是采用PWM控制方式，相对于普通太阳能控制器，已经进步了很多，能解决电池充不满的问题，MPPT跟踪效率为75～80%，但太阳能电池板没有完全利用起来。

  MPPT太阳能控制器，是第三代技术，最高端的太阳能控制器。MPPT太阳能控制器,是指具备“上限功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）功能的太阳能控制器，是PWM太阳能控制器的升级换代产品，MPPT太阳能控制器能够实时检测太阳能板电压和电流，并不断追踪上限功率（P=U*I），使系统始终以上限功率对蓄电池进行充电，MPPT跟踪效率为99%，总系统发电效率高达到97%，并且对电池拥有优秀的管理，分为MPPT充电、恒压均充电和恒压浮充电。随技术的进步和能源的节约，MPPT太阳能控制器取代传统PWM太阳能控制器的趋势是不可逆转的。 表一 几种太阳能控制器的比较

  PWM太阳75～80% 优秀 中 中 第二代 广泛 能控制器 应用中 MPPT太阳98～99% 很优秀高 高 第三代 正在 能控制器 接受中 总之，MPPT太阳能控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器。

  图1 PV输出功率与电压曲线W太阳能电池板的输出功率和输出电压的曲线（类似抛物线的曲线），我们大家可以看出：

  输出功率与输出电压关系紧密。基本上在输出为30V左右，输出功率为达到最大。如果采用PWM控制器，给24V蓄电池充电，PWM控制器给电池充电的时候，强行把PV加在蓄电池端口充电，当蓄电池为24V的时候，PV输出电压就只有24V，这样一个时间段PV没有在上限功率点，当蓄电池为20V的时候，就更加偏离了。而MPPT太阳能控制器从始至终保持PV输出电压在30V左右，并且不断跟踪，寻找最大点，也就是始终让PV工作在上限功率点处。

  现在要建设太阳能光伏发电系统，每天有效光照时间为6小时，要求每天给24V蓄电池充电1.2KW，下面设计出两套方案，一种采用PWM太阳能控制器，一种采用MPPT太阳能控制器。

  每天6小时要充电1.2KWh，也就是每小时充电功率为：P=1200/6=200WPWM太阳能控制器的转换效率为99%，MPPT跟踪效率为78%，则需要太阳能光伏板功率为：Ppv=200/#url#

  蓄电池，两种方案用的电池都一样，因此价格也一样，在这就不计算了。PWM控制器+太阳能电池板，总价格为：100+1300=1400RMB

  PWM太阳能控制器的转换效率为98%，MPPT跟踪效率为99%，则需要太阳能光伏板功率为：Ppv=200/#url#

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  蓄电池，两种方案用的电池都一样，因此价格也一样，在这就不计算了。MPPT太阳能控制器+太阳能电池板，总价格为：200+1030=1230RMB

  从上面的数据分析来看，系统节约1400-1230=170RMB，还不用考虑260W太阳能电池板比206W太阳能电池板的安装费用更高，运输费用更高，MPPT太阳能控制器的优势就已经显示出来了。换句话说，如果您选择了PWM太阳能控制器，就让您至少损失了170RMB，甚至免费送一个PWM控制器给您，也让您至少损失了70RMB，这就是MPPT太阳能控制器的经济效益。

  新事物的推广，不仅需要客户的慢慢地认识，更需要各方专业技术人员的推广。但MPPT太阳能控制器同时也面临着太阳能电池板厂家的不主动推广，因为MPPT太阳能控制器把系统效率提高上去了，那么太阳能光伏板的需求就会少了。但深圳市振源电气有限公司始终站到客户的角度，始终把“能够为客户提供高性价比的产品和服务”当成公司追求的目标。

  从事太阳能行业多年，认识了很多朋友，很多公司都是从传统的市电路灯或者其他领域转到太阳能行业，一些朋友在施工全套工艺流程中以及在使用的过程中出现过很多问题，其实是对太阳能路灯的配置组合和相关辅件应用掌握的不够。

  首先就控制器的问题进行探讨，控制器在整个太阳能路灯系统中，所占成本比很低，一般在120元－200元左右，虽然看上去是个不起眼的小物件，但却承担着很大的作用，若选择不好则会让总系统的稳定性和常规使用的寿命大打折扣，而一款相对成熟的控制器还能够最终靠功能来实现降低总系统的造价，达到节省本金的目的。

  一些客户经常发现，太阳能路灯在亮了一段时间后，尤其是连续阴雨天之后，路灯就会连续几天甚至很多天不亮，检测蓄电池电压也正常，控制器、灯也都没有故障。

  这个问题曾经让很多工程商疑惑，其实这个是“退出欠压保护”的电压值的问题，这个值设置的越高，在欠压后的恢复时间越长，也就造成了很多天都无法亮灯。

  就这个问题，工业版控制器让每个客户能根据配置来设定退出保护的电压值。但有必要注意一下的是电池板的配置一定要合理，如果电池板每天的充电量不能够满足当夜的放电量，长此以往，蓄电池经常处于深度放电，寿命则快速缩短，所以电池板的配置一定要放大余量，电池板的配置越大，退出保护的电压就可以设的越低，这样不会造成对蓄电池的影响。

  led由于自身的特性，必须要通过技术方法对其进行恒流或限流，否则就没办法正常使用。常见的led灯都是通过另加一个驱动电源来实现对led灯的恒流，但是这个驱动却占到整个灯总功率的10％-20％左右，比如一个理论值42w的led灯，加上驱动后实际功率可能在46-50w左右。在计算电池板功率和蓄电池容量的时候，必须多加10％－20％来满足驱动所造成的功耗。除此以外，多加了驱动就多了一个产生故障的环节。工业版控制器通过软件进行无功耗恒流，稳定性高，降低了整体功耗。

  普通的控制器一般只能设置开灯后4小时或者8小时等若干个小时关闭，已经没办法满足众多客户的需求。工业版控制器可以分成3个时段，每个时段的时间可任意设置，依据使用环境的不同，每个时段可设为成关闭状态。比如有些厂区或者风景区夜间无人，可以把第二个时段（深夜）关闭，或者第二、第三个时段都关闭，降低使用成本。

  在太阳能应用的灯具当中，led灯是最适合通过脉宽调节来实现输出不同的功率。限制脉宽或者限制电流的同时，对led灯整个输出的占空比进行调节，例如单颗1w的led 7串5并合计35w的led灯，在夜间放电，可以将深夜和凌晨的时段分别进行功率调节，如深夜调节成15w、凌晨调节成25w，并锁定电流，这样即能够完全满足整夜的照明，又节约了电池板、蓄电池的配置成本。经长期试验证明，脉宽调节方式的led灯，整灯产生的热量要小的多，能够延长led的使用寿命。

  有些灯厂在为了达到夜间省电的目的，把led灯的内部做成2路电源，夜间关闭一路电源来实现输出功率的减半，但实践证明，此种方法只会导致一半的光源首先光衰，亮度不一致或者一路光源提早损坏。

  线损补偿功能目前常规的控制器很难做到，因需要软件设置，根据不同的线径与线长给予自动补偿。线损补偿在低压系统中其实是很重要的，因为电压较低，线损相对来说还是比较大，如果没有相应的线损电压补偿，输出端的电压可能会低于输入端很多，这样就会造成蓄电池提前欠压保护，蓄电池容量的实际应用率被打了折扣。有必要注意一下的是，我们在使用低压系统时，为降低线损压降，最好还是不要使用太细的线缆，线缆也不要过长。

  很多控制器为降低成本，没有考虑散热问题，这样负载电流比较大或者充电电流较大时，热量增加，控制器的场管内阻被增大，导致充电效率一下子就下降，场管过热后常规使用的寿命也大幅度的降低甚至被烧毁，尤其夏季的室外环境和温度就很高，所以良好的散热装置应该是控制器必不可少的。

  常规的太阳能控制器的充电模式是照抄了市电充电器的三段式充电方法，即恒流、恒压、浮充三个阶段。因为市电电网的能量无限大，如果不进行恒流充电，会直接引发蓄电池充爆而损坏，但是太阳能路灯系统的电池板功率有限，所以继续延用市电控制器恒流的充电方式是不科学的，如果电池板产生的电流大于控制器第一段限制的电流，那么就造成了充电效率的下降。mct充电方式是追踪电池板的最大电流，不造成浪费，通过检验测试蓄电池的电压以及计算温度补偿值，当蓄电池的电压接近峰值的时候，再采取脉冲式的涓流充电方法，既能让蓄电池充满也防止了蓄电池的过充。