Contrôleur de centrale photovoltaïque
Le contrôleur est un élément important de la centrale photovoltaïque et doit, lors de la conception du contrôleur, déterminer si le contrôleur peut optimiser le contrôle et la gestion de la conversion de puissance de la centrale photovoltaïque et du chargement de la batterie. Ce n'est qu'en choisissant le bon type que nous pourrons améliorer la sécurité et la fiabilité des centrales photovoltaïques et fournir aux utilisateurs une meilleure qualité d'alimentation.
Les centrales photovoltaïques en fonctionnement indépendant sont généralement constituées de réseaux de cellules photovoltaïques, de blocs de batteries, de contrôleurs, d’inverseurs, de lignes de transmission à basse tension et de charges utilisateur. La batterie joue le rôle de boîte de stockage pour réguler l'énergie électrique: lorsque l'énergie générée par la cellule solaire est excessive, la batterie stocke l'énergie électrique excédentaire, lorsque le système génère une puissance insuffisante ou que la charge consomme beaucoup d'électricité, elle recharge la charge en charge. Et maintenez la tension d'alimentation stable. Le contrôleur est l’organe de commande de la centrale photovoltaïque: il commute et ajuste en permanence l’état de fonctionnement du bloc-batterie en fonction de l’évolution de l’intensité de l’ensoleillement et de la charge, de sorte qu’il fonctionne en alternance dans diverses conditions de travail, telles que la charge, la décharge ou la charge flottante. Assurant ainsi la continuité et la stabilité du fonctionnement de la centrale photovoltaïque: en détectant l’état de charge du bloc-batterie, en donnant l’ordre de continuer à charger, en arrêtant la charge, en continuant de décharger, en réduisant la quantité de décharge ou en arrêtant la décharge, en protégeant le bloc-batterie de la surcharge et En outre, le contrôleur dispose de nombreuses fonctions de protection et de surveillance: il constitue l’alimentation centrale de toute la centrale, son état de fonctionnement influe directement sur la fiabilité de la centrale et permet de porter une attention particulière à la conception, à la production et à l’installation. Partie.
ContrôleurPrincipe de base du contrôle de la charge et de la décharge
1 contrôle de charge de la batterie
Des batteries différentes ont des caractéristiques de charge et de décharge différentes, de sorte que différentes stratégies de contrôle sont également requises. Ici, la batterie plomb-acide sert d'exemple pour illustrer le principe de fonctionnement du contrôleur.
Il existe de nombreuses façons de charger des batteries au plomb-acide, telles que la charge flottante, la charge à tension constante limitant le courant et la charge par tension incrémentielle. La plus utilisée est la charge à tension constante avec limitation de courant, la variation de la tension aux bornes de la batterie pendant la charge étant indiquée à gauche de la figure ci-dessous.
Le processus de charge est divisé en trois phases. Au cours de la première étape, l’acide sulfurique formé dans les micropores du matériau actif augmente soudainement et n’atteint pas l’extérieur de la plaque, ce qui entraîne une augmentation du potentiel de la batterie et une montée plus rapide de la tension à la borne de la batterie (segment OA); Le taux d’augmentation de la densité de l’acide sulfurique et celui de la diffusion externe s’équilibrent progressivement, de sorte que la tension au niveau de la borne de la batterie augmente lentement (segment AB); dans la troisième phase, le courant provoque la décomposition d’une grande quantité d’eau de la batterie et génère une grande quantité d’eau sur les deux plaques. Gaz, ces gaz sont de mauvais conducteurs et peuvent augmenter la résistance interne de la batterie. La tension aux bornes de la batterie continue d’augmenter, mais sa vitesse de montée est nettement plus lente (segment CD). Après la troisième étape, si la batterie est chargée de façon continue, elle sera endommagée par une surcharge, ce qui affectera sa durée de vie. Selon ce principe, le circuit de contrôle de mesure de tension et de comparaison de tension est défini dans le contrôleur. En surveillant la valeur de tension du point D, il est possible de déterminer si la batterie doit mettre fin à la charge; ce mode de commande est la commande de charge de type tension et le réglage du comparateur D La tension ponctuelle est appelée "tension de seuil" ou seuil de tension.
2 principes de base du contrôle de décharge de la batterie
Le processus de décharge des batteries au plomb. Semblable au processus de charge, la tension aux bornes de la batterie pendant le processus de décharge est également composée de trois étapes. Dans la première phase, lorsque la décharge commence, la tension aux bornes de la batterie chute rapidement (segment OA) en un temps bref, dans la deuxième phase, la tension aux bornes de la batterie diminue lentement (segment CA) et dans la troisième phase, la tension aux bornes de la batterie est rapide dans un temps très court. Lower (segment de CD). On voit que pendant le processus de décharge, plus la seconde phase est longue, plus la tension moyenne est élevée et meilleures sont les caractéristiques de la tension. Selon ce principe, un circuit de mesure de tension et de comparaison de tension est défini dans le contrôleur. En détectant la valeur de tension au point D, il est possible de déterminer si la batterie doit mettre fin à la décharge. Ce mode de contrôle est un contrôle de décharge de type tension, et la tension au point D est appelée " Seuil de tension "ou" seuil de tension ".
Type de contrôleur et caractéristiques
Systèmes photovoltaïques actuellement utilisésContrôleur de charge et déchargeIl existe plusieurs types de contournements en série et de types d'impulsions, chacun ayant ses propres caractéristiques, et les objets d'application ne sont pas les mêmes.
1 contrôleur de série
Le circuit de détection du contrôleur surveille la tension aux bornes de la batterie.Si la tension de charge complète de la batterie atteint le seuil correspondant, l’élément de commutation du contrôleur série coupe le circuit de charge de la batterie et la batterie cesse de charger, lorsque la tension aux bornes de la batterie chute au seuil de tension permettant de rétablir la charge, L'élément de commutation active ici le circuit de charge de la batterie et reprend la charge de la batterie. Les avantages du contrôleur en série sont sa petite taille, son circuit simple et son prix bas. Cependant, comme le transistor de puissance de commande présente une chute de tension dans le tube, une perte d'énergie importante est provoquée lorsque la tension de charge est basse. En outre, lorsque l'élément de commande est déconnecté, la tension d'entrée monte au niveau de la tension à vide du groupe électrogène, de sorte que le contrôleur série convient aux systèmes de production d'énergie photovoltaïque inférieurs au kilowatt.
2 contrôleurs de dérivation
Lorsque la tension de charge complète de la batterie atteint le seuil correspondant, l’élément de commutation active la charge consommatrice d’énergie, déconnecte le circuit de la batterie et le courant de surcharge est transféré à la charge consommatrice d’énergie par l’élément de commutation, lequel est redondant. Le pouvoir est converti en chaleur. Lorsque la tension aux bornes de la batterie tombe au seuil de tension pour rétablir la charge, l'élément de commutation déconnecte la charge consommant de l'énergie et active simultanément le circuit de charge de la batterie. Le contrôleur de dérivation est de conception simple, peu coûteux, et présente une faible perte de boucle de charge, mais nécessite une grande capacité de l’élément de commande qui supporte le courant. Le contrôleur de dérivation simple est principalement utilisé pour les systèmes de production d'énergie photovoltaïque en dessous du kilowatt, et le contrôleur de dérivation de haut niveau peut également être utilisé pour les centrales photovoltaïques de grande puissance. Dans une matrice carrée dans laquelle plusieurs ensembles de panneaux solaires sont connectés en série, le réglage de la tension de charge de la batterie en contournant un ou plusieurs panneaux de batterie de la série est appelé commande de dérivation partielle et le principe de circuit du contrôleur de dérivation partielle est présenté dans la figure suivante. Montrer.
3 contrôleurs multi-niveaux
Le composant de base d'un multi-circuit de contrôleur multi-étage est un générateur de signal de charge contrôlé par une tension de charge. Le contrôleur à plusieurs étages définit automatiquement différents courants de charge en fonction de l'état de charge de la batterie: lorsque la batterie est dans un état insuffisamment rempli, le courant simulé est autorisé à circuler dans le module batterie; lorsque le module est presque plein, le contrôleur en consomme La politique de sortie vise à réduire le courant circulant dans la batterie: lorsque la batterie se charge progressivement de la charge complète, la charge "turbulente" s’arrête progressivement. L'application du principe du contrôleur multiniveau à une centrale photovoltaïque composée de plusieurs sous-carrés peut former un contrôle multicanal, et le courant généré par aucune des sous-matrices ne devient chaque étape du courant de charge du contrôle en plusieurs étapes. En fonction de l'état de charge de la batterie, le contrôleur active l'entrée de chaque sous-matrice ou peut commuter l'entrée de chaque sous-matrice sur la charge consommant de l'énergie, un par un, générant ainsi des courants de charge de différentes tailles. Comme indiqué ci-dessous. Afin de tirer pleinement parti de l’énergie solaire, l’énergie excédentaire du sous-réseau peut également être transférée à la charge secondaire.
Contrôleur 4 impulsions
Le cœur du contrôleur d'impulsions est un générateur d'impulsions de charge modulé par une tension de charge, qui opère de manière hachurée pour charger la batterie par impulsions. Lorsque la charge commence, le contrôleur d'impulsions se charge avec une largeur d'impulsion. Lorsque la tension de charge augmente, la largeur d'impulsion de charge diminue progressivement, ainsi que le courant de charge moyen. Lorsque la tension de charge atteint le niveau préréglé, la largeur d'impulsion de charge devient 0, charge. Terminé. Le contrôleur d'impulsions a un mode de charge raisonnable et un rendement élevé, et convient aux centrales photovoltaïques à haute puissance.
Le contrôleur de modulation de largeur d'impulsion (PWM) repose sur le même principe de base que le contrôleur d'impulsion, à la différence que le générateur d'impulsions de charge est conçu comme un modulateur de largeur d'impulsion de charge, de sorte que la variation instantanée du courant de charge de l'impulsion de charge correspond davantage à l'état de charge actuel de la batterie. L'état de charge idéal est que le courant de charge de la batterie soit acceptable. Le contrôleur PWM avec conversion CA-CC peut également réaliser la fonction de suivi de la puissance maximale de la centrale photovoltaïque. Par conséquent, le modulateur de largeur d'impulsion peut être utilisé dans les centrales photovoltaïques de grande taille, ce qui présente l'inconvénient de ce que le contrôleur de modulation de largeur d'impulsion lui-même entraîne une certaine perte (environ 4% à 8%).
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