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控制器的分类及其特点解析

【摘要】:当蓄电池接近充满时,通过控制器对太阳能电池方阵逐路断开;而当蓄电池电压回落,控制器又将太阳能电池方阵逐路接通,达到随蓄电池充满电流渐小、蓄电池亏电电流增大的目的,完全可以达到PWM控制器的效果,符合蓄电池的充电要求。

光伏充电控制器基本上可分为五种类型:并联型、串联型、脉宽调制型、智能型和最大功率跟踪型。

1.并联型控制器

电池充满时,利用电子部件把光伏阵列的输出分流到内部并联电阻器或功率模块上去,然后以热的形式消耗掉。因为这种方式消耗热能,所以一般用于小型、低功率系统,例如电压在12V/20A以内的系统。这类控制器很可靠,没有如继电器之类的机械部件。这种控制方式虽然简单易行,但由于采用旁路方式,太阳能电池组件中个别电池受到遮挡或有污渍,容易引起热斑效应。

2.串联型控制器

利用机械继电器控制充电过程,并在夜间切断光伏阵列,可以替代防反充二极管。它一般用于较高功率系统,继电器的容量决定充电控制器的功率等级。比较容易制造连续通电电流在45A以上的串联控制器。

3.脉宽调制型控制器

它以PWM脉冲方式开关光伏阵列的输入。当蓄电池趋向充满时,脉冲的频率和时间缩短。按照美国桑地亚国家实验室的研究,这种充电过程形成较完整的充电状态,充电效率比简单断开/恢复式控制器提高30%,它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。

4.智能型控制器

采用带CPU的单片机(如Intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列)对光伏电源系统的运行参数进行高速实时采集,并按照一定的控制规律由软件程序对单路或多路光伏阵列进行切离/接通控制。对中、大型光伏电源系统,还可通过单片机的RS232接口配合MODEM调制解调器进行远距离控制。

5.多路控制型控制器

对于10kW以上的大型光伏电站,普遍采用多路控制技术,即将太阳能电池方阵分成多个支路对蓄电池充电。当蓄电池接近充满时,通过控制器对太阳能电池方阵逐路断开;而当蓄电池电压回落,控制器又将太阳能电池方阵逐路接通,达到随蓄电池充满电流渐小、蓄电池亏电电流增大的目的,完全可以达到PWM控制器的效果,符合蓄电池的充电要求。

6.最大功率跟踪型控制器

将太阳能电池的电压U和电流I检测后相乘得到功率P,然后判断太阳能电池此时的输出功率是否达到最大,若不在最大功率点运行,则调整脉宽,调制输出占空比D,改变充电电流,再次进行实时采样,并作出是否改变占空比的判断,通过这样寻优过程可保证太阳能电池始终运行在最大功率点,以充分利用太阳能电池方阵的输出能量。同时采用PWM调制方式,使充电电流成为脉冲电流,以减少蓄电池的极化,提高充电效率。