Controller im Photovoltaik-Kraftwerk
Der Controller stellt einen wichtigen Teil des Photovoltaik-Kraftwerks dar. Bei der Konzeption des Controllers muss berücksichtigt werden, ob der Controller die Steuerung und das Management der Leistungsumwandlung des Photovoltaik-Kraftwerks sowie das Laden der Batterie optimieren kann. Nur durch die Auswahl des richtigen Typs können wir die Sicherheit und Zuverlässigkeit von PV-Kraftwerken verbessern und den Benutzern eine bessere Stromqualität bieten.
Unabhängig betriebene Photovoltaik-Kraftwerke bestehen typischerweise aus Photovoltaikzellen-Arrays, Batteriepacks, Controllern, Wechselrichtern, Niederspannungsübertragungsleitungen und Benutzerlasten. Die Batterie spielt die Rolle der Aufbewahrungsbox zur Regulierung der elektrischen Energie: Wenn die von der Solarzelle erzeugte Energie zu hoch ist, speichert die Batterie übermäßige elektrische Energie, wenn die Anlage zu wenig Strom erzeugt oder die Last eine große Menge an Elektrizität benötigt, füllt die Batterie die Last mit der Last auf. Und halten Sie die Versorgungsspannung stabil. Die Steuerung ist der Steuerungsteil des Photovoltaik-Kraftwerks: Es schaltet und passt den Arbeitszustand des Akkupacks kontinuierlich an die Änderung der Sonneneinstrahlung und der Last an, sodass er abwechselnd unter verschiedenen Arbeitsbedingungen wie Laden, Entladen oder Floating-Laden arbeitet. Sicherstellung der Kontinuität und Stabilität des Photovoltaik-Kraftwerks durch Erkennen des Ladezustands des Akkupacks, Befehl zum Weiterladen, Stoppen des Ladevorgangs, Entladen, Verringern der Entlademenge oder Anhalten der Entladung, Schutz des Akkupacks vor Überladung und Schutz Darüber hinaus verfügt der Controller über eine Vielzahl von Schutz- und Überwachungsfunktionen: Der Controller stellt die zentrale Stromversorgung des gesamten Kraftwerks dar. Sein Betriebszustand wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit des gesamten Kraftwerks aus und ist der Schlüssel zu besonderer Aufmerksamkeit bei Systemdesign, Produktion und Installation. Teil
ControllerGrundprinzip der Ladungs- und Entladesteuerung
1 Batterieladekontrolle
Unterschiedliche Akkus haben unterschiedliche Lade- und Entladeeigenschaften, daher sind auch unterschiedliche Steuerungsstrategien erforderlich. Die Blei-Säure-Batterie dient hier als Beispiel, um das Arbeitsprinzip der Steuerung zu veranschaulichen.
Es gibt viele Möglichkeiten, Blei-Säure-Batterien aufzuladen, beispielsweise schwebende Ladung, strombegrenzende Konstantspannungsladung und inkrementelle Spannungsladung. Die am häufigsten verwendete ist die strombegrenzende Konstantspannungsladung. Die Änderung der Klemmenspannung der Batterie während des Ladevorgangs ist auf der linken Seite der nachstehenden Abbildung dargestellt.
Der Ladevorgang ist in drei Phasen unterteilt. In der ersten Stufe steigt die in den Mikroporen des aktiven Materials gebildete Schwefelsäure plötzlich an und erreicht nicht die Außenseite der Platte, wodurch das Batteriepotential steigt und die Batterieklemmenspannung schneller ansteigt (OA-Segment), die zweite Stufe zusammen mit den Mikroporen des aktiven Materials Die Anstiegsrate des spezifischen Gewichts der Schwefelsäure und die Geschwindigkeit der Diffusion nach außen werden allmählich ausgeglichen, so dass die Spannung an der Batterieklemme langsam ansteigt (AB-Segment): In der dritten Phase zersetzt sich der Strom in der Batterie und in den beiden Platten wird eine große Menge Wasser erzeugt. Gas, diese Gase sind schlechte Leiter und können den Innenwiderstand der Batterie erhöhen, und die Batterieklemmenspannung steigt weiter an, die Steigerungsrate ist jedoch erheblich langsamer (CD-Segment). Wenn der Akku nach dem dritten Schritt ununterbrochen aufgeladen wird, wird er durch Überladung beschädigt, was sich auf die Lebensdauer des Akkus auswirkt. Nach diesem Prinzip wird die Spannungsmess- und Spannungsvergleichsschaltung in der Steuerung eingestellt: Durch Überwachen des Spannungswerts des Punktes D kann beurteilt werden, ob die Batterie das Laden beenden soll, wobei dieser Steuermodus die Ladesteuerung des Spannungstyps und die Vergleichseinstellung D ist Die Punktspannung wird als "Schwellenspannung" oder Spannungsschwelle bezeichnet.
2 Grundprinzip der Batterieentladesteuerung
Der Entladungsprozess von Blei-Säure-Batterien. Ähnlich wie beim Ladevorgang besteht auch die Klemmenspannung der Batterie während des Entladevorgangs aus drei Stufen. In der ersten Stufe, wenn die Entladung beginnt, fällt die Batterieklemmenspannung schnell (OA-Segment) in kurzer Zeit ab, in der zweiten Phase fällt die Batterieklemmenspannung langsam (AC-Segment), in der dritten Phase ist die Batterieklemmenspannung in sehr kurzer Zeit schnell. Lower (CD-Segment). Es ist ersichtlich, dass während des Entladevorgangs die mittlere Spannung umso höher und die Spannungseigenschaften umso besser sind, je länger die zweite Phase ist. Gemäß diesem Prinzip wird eine Spannungsmeß- und Spannungsvergleichsschaltung in der Steuerung eingestellt. Durch Erfassen des Spannungswerts am Punkt D kann beurteilt werden, ob die Batterie die Entladung beenden soll. Dieser Steuermodus ist eine Entladesteuerung vom Spannungstyp, und die Spannung am Punkt D wird als "Spannung" bezeichnet. Schwellenspannung "oder" Spannungsschwelle ".
Controller Typ und Eigenschaften
Derzeit verwendete PhotovoltaikanlagenLade- und EntladesteuerungEs gibt mehrere Typen von Serienumgehung und Impulstyp, von denen jeder seine eigenen Merkmale hat, und die Anwendungsobjekte sind nicht gleich.
1 Seriencontroller
Die Controller-Erkennungsschaltung überwacht die Batterieklemmenspannung. Wenn die Batterieladespannung die entsprechende Schwelle erreicht, unterbricht das Schaltelement des seriellen Controllers die Batterieladeschaltung und die Batterie stoppt den Ladevorgang. Wenn die Batterieklemmenspannung auf die Spannungsschwelle abfällt Das Schaltelement schaltet dabei den Batterieladekreis ein und nimmt das Laden des Akkus wieder auf. Die Vorteile des Seriencontrollers sind geringe Größe, einfache Schaltung und niedriger Preis. Da jedoch der Steuertransistor einen Röhrenspannungsabfall aufweist, wird ein großer Energieverlust verursacht, wenn die Ladespannung niedrig ist. Wenn das Steuerelement getrennt wird, steigt außerdem die Eingangsspannung auf den Pegel der Leerlaufspannung der Stromerzeugungseinheit, so dass der Seriencontroller für Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme unterhalb eines Kilowattpegels geeignet ist.
2 Bypass-Controller
Die Steuerungsüberwachungsschaltung überwacht die Batterieklemmenspannung. Wenn die Batterieladespannung die entsprechende Schwelle erreicht, schaltet das Schaltelement die Energie verbrauchende Last ein, trennt den Batteriekreis und der Überladestrom wird von der redundanten Schaltvorrichtung an die Energie verbrauchende Last übertragen. Die Leistung wird in Wärme umgewandelt. Wenn die Batterieklemmenspannung zum Wiederherstellen des Ladens auf die Spannungsschwelle abfällt, trennt das Schaltelement die Energie verbrauchende Last und schaltet gleichzeitig die Batterieladeschaltung ein. Der Bypass-Controller ist einfach aufgebaut, kostengünstig und hat einen geringen Ladeschleifenverlust, erfordert jedoch eine große Stromführungsfähigkeit des Steuerelements. Der einfache Bypass-Controller wird hauptsächlich für Photovoltaik-Stromerzeugungsanlagen unterhalb des Kilowatt-Niveaus verwendet, und der Bypass-Controller mit hohem Standard kann auch für größere Photovoltaik-Kraftwerke verwendet werden. In einer quadratischen Anordnung, in der mehrere Sätze von Solarzellenplatten in Reihe geschaltet sind, wird das Einstellen der Ladespannung der Batterie durch Umgehen einer oder mehrerer Batterieplatten in der Reihe als partielle Bypass-Steuerung bezeichnet. Das Schaltungsprinzip des partiellen Bypass-Controllers ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Zeigen
3 mehrstufige steuerung
Die Kernkomponente einer mehrstufigen Controller-Mehrfachschaltung ist ein Ladesignalgenerator, der durch eine Ladespannung gesteuert wird. Die mehrstufige Steuerung stellt je nach Ladezustand der Batterie automatisch unterschiedliche Ladeströme ein: Wenn die Batterie nicht voll ist, kann der simulierte Strom in die Batterie fließen, und wenn die Batterie fast voll ist, verbraucht die Steuerung etwas Die Ausgangsleistung der Richtlinie ist die Verringerung des in die Batterie fließenden Stroms. Wenn sich der Akku allmählich der vollen Ladung nähert, wird die "turbulente" Ladung allmählich gestoppt. Die Anwendung des Prinzips der Mehrstufensteuerung auf eine Photovoltaik-Kraftanlage, die aus mehreren Teilquadraten besteht, kann eine Mehrkanalsteuerung bilden, und der von keiner der Teilmatrizen erzeugte Strom wird zu jedem Ladestromschritt der Mehrstufensteuerung. Entsprechend dem Ladezustand des Batteriepacks schaltet der Controller der Reihe nach jeweils die Eingabe jeder Untermatrix ein oder kann die Eingabe jeder Untermatrix nacheinander auf die Energie verbrauchende Last umschalten, wodurch unterschiedlich große Ladeströme erzeugt werden. Wie unten gezeigt. Um die Sonnenenergie voll zu nutzen, kann die überschüssige Energie des Subarrays auch auf die sekundäre Leistungslast übertragen werden.
4 Impulsregler
Die Kernkomponente des Impulsreglers ist ein mit einer Ladespannung modulierter Ladeimpulsgenerator, der zur Zerhackung der Batterie arbeitet. Wenn das Laden beginnt, lädt sich der Impulscontroller mit der Impulsbreite auf. Mit steigender Ladespannung wird die Ladeimpulsbreite allmählich kleiner, und der durchschnittliche Ladestrom nimmt allmählich ab. Wenn die Ladespannung den voreingestellten Pegel erreicht, wird die Ladeimpulsbreite 0. Beendet Der Impulsregler verfügt über einen angemessenen Lademodus und einen hohen Wirkungsgrad und ist für Photovoltaik-Kraftwerke mit hoher Leistung geeignet.
Der PWM-Regler (PWM) hat das gleiche Grundprinzip wie der Impulsregler: Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Ladepulsgenerator als Ladepulsbreitenmodulator ausgebildet ist, so dass die momentane Änderung des Ladestroms des Ladepulses mehr dem aktuellen Ladezustand der Batterie entspricht. Der idealste Ladezustand ist, dass der Ladestrom der Batterie akzeptabel ist. Der PWM-Controller mit AC-DC-Umwandlung kann auch die maximale Leistungsnachführung des PV-Kraftwerks realisieren. Daher kann der Pulsbreitenmodulator in großen Photovoltaik-Kraftwerken verwendet werden, der Nachteil besteht darin, dass der Pulsbreitenmodulationsregler selbst einen gewissen Verlust bringt (etwa 4% bis 8%).
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