太陽光発電所のコントローラー
コントローラは太陽光発電所の重要な部分であり、コントローラを設計するときには、コントローラが太陽光発電所の電力変換およびバッテリの充電の制御および管理を最適化できるかどうかを考慮する必要があります。適切なタイプを選択することによってのみ、太陽光発電所の安全性と信頼性を向上させ、ユーザーに優れた電力品質を提供することができます。
独立して動作する太陽光発電プラントは、通常、太陽電池セルアレイ、バッテリパック、コントローラ、インバータ、低電圧送電線、およびユーザ負荷で構成されています。太陽電池が生み出すエネルギーが過大である場合、バッテリーパックは過剰な電気エネルギーを貯蔵し、システムが不十分な電力を発生させる場合、または負荷が大量の電気を使用する場合、バッテリーパックは負荷に負荷を補給する。そして供給電圧を安定させてください。コントローラは太陽光発電所の制御部です。日照強度と負荷の変化に応じてバッテリーパックの動作状態を連続的に切り替えて調整するため、充電、放電、フローティング充電などのさまざまな動作条件で交互に動作します。それにより、太陽光発電所の動作の継続性および安定性を保証し、バッテリーパックの充電状態を検出し、充電を継続する、充電を中止する、放電を継続する、放電量を減らす、または放電を停止する、バッテリーパックを過充電から保護する。また、発電所全体の中心となる電源であり、発電所全体の信頼性に直接影響を与えるため、システムの設計、製造、設置時には特に注意が必要です。パート
コントローラー充放電制御の基本原理
1バッテリー充電制御
異なる電池は異なる充電および放電特性を有するので、異なる制御戦略もまた必要とされる。ここでは、鉛蓄電池を例に挙げて制御装置の動作原理を説明する。
フローティング充電、電流制限定電圧充電、および増分電圧充電など、鉛蓄電池を充電する方法は数多くあります。最も使用されているものは電流制限定電圧充電で、充電中のバッテリの端子電圧変動は下図の左側に示されています。
充電プロセスは3つのフェーズに分けられます。第一段階では活物質の微細孔内に形成された硫酸が急激に増加してプレートの外側に到達しないため、電池電位が上昇して電池端子電圧が早く上昇する（ＯＡ区間）。硫酸の比重の増加速度と外方への拡散速度とが徐々に釣り合うようになるので、電池端子の電圧はゆっくりと上昇し（Ａ − Ｂセグメント）、第３段階では電流が電池内の大量の水を分解させ、２枚のプレートに大量の水が発生する。ガス、これらのガスは貧弱な導体であり、バッテリーの内部抵抗を増加させる可能性があり、バッテリー端子電圧は上昇し続けますが、上昇率は大幅に遅くなります（CDセグメント）。第3段階の後、バッテリーが継続的に充電されていると、過充電によりバッテリーが損傷し、バッテリーの寿命に影響を与えます。この原理によれば、電圧測定兼電圧比較回路がコントローラに設定され、D点の電圧値を監視することにより、電池が充電を終了するか否かを判断することができます。点電圧は「しきい値電圧」または電圧しきい値と呼ばれます。
バッテリー放電制御の2つの基本原理
鉛蓄電池の放電プロセス充電工程と同様に、放電工程中の電池の端子電圧も３段階からなる。第１段階では、放電が始まると、電池端子電圧は短時間で急速に低下し（ＯＡセグメント）、第２段階では電池端子電圧はゆっくりと低下し（ＡＣセグメント）、第３段階では電池端子電圧は非常に短時間で速い。下（CDセグメント）放電プロセスの間、第二相が長いほど、平均電圧が高くなり、電圧特性が良くなることが分かる。この原理によれば、電圧測定兼電圧比較回路がコントローラに設定されており、Ｄ点の電圧値を検出することにより、電池が放電を終了すべきか否かを判断することができる。しきい値電圧 "または"電圧しきい値 "。
コントローラの種類と特性
現在使用されている太陽光発電システム充放電コントローラ直列バイパスとパルスタイプには複数の種類があり、それぞれ独自の特性を持っていますが、アプリケーションオブジェクトは同じではありません。
1シリーズコントローラ
コントローラ検出回路はバッテリ端子電圧を監視し、バッテリ満充電電圧が対応する閾値に達すると、シリアルコントローラスイッチング素子はバッテリ充電回路を遮断し、バッテリは充電を停止し、バッテリ端子電圧が充電を回復するための電圧閾値に低下するとここでは、スイッチング素子がバッテリ充電回路をオンにし、バッテリの充電を再開する。シリーズコントローラの長所は、小型、簡単な回路、そして低価格であるが、制御パワートランジスタは管電圧降下を有するので、充電電圧が低いときに大きなエネルギー損失が生じる。さらに、制御要素が切断されると、入力電圧は発電ユニットの開路電圧のレベルまで上昇するので、直列制御装置はキロワットレベル未満の太陽光発電システムに適している。
2バイパスコントローラ
電池の満充電電圧が対応する閾値に達すると、コントローラ監視回路が電池端子電圧を監視し、スイッチング素子がエネルギー消費負荷をオンにし、バッテリ回路を切断し、過充電電流がスイッチング素子によってエネルギー消費負荷に転送される。電力は熱に変換されます。バッテリ端子電圧が充電を回復するための電圧閾値まで低下すると、スイッチング素子はエネルギー消費負荷を切断し、同時にバッテリ充電回路をオンにする。バイパス制御装置は、設計が簡単で、安価であり、そして充電ループ損失が小さいが、制御要素の大きな電流搬送能力を必要とする。単純なバイパスコントローラは、主にキロワットレベル未満の太陽光発電システムに使用され、高水準のバイパスコントローラは、より大きな電力の太陽光発電プラントにも使用できます。複数組のソーラーパネルが直列に接続された正方配列において、直列の１つ以上のバッテリーパネルを迂回することによってバッテリーの充電電圧を調整することは部分バイパス制御と呼ばれ、部分バイパス制御装置の回路原理は次の図に示す通りである。見せる。
3マルチレベルコントローラ
マルチステージコントローラマルチ回路のコアコンポーネントは、充電電圧によって制御される充電信号発生器です。マルチステージコントローラは、バッテリの充電状態に応じて異なる充電電流を自動的に設定します：バッテリが満杯の状態になると、シミュレートされた電流がバッテリパックに流れ込み、バッテリパックがほぼ満杯になると、コントローラは電力を消費します。このポリシーの出力電力は、バッテリに流れる電流を減らすことであり、バッテリパックが徐々に満充電に近づくと、「乱流」充電は徐々に停止します。マルチレベル制御器の原理を複数のサブスクエアで構成される太陽光発電所に適用することはマルチチャネル制御を形成することができ、サブマトリックスのどれによっても生成されない電流は多段制御の各充電電流ステップになる。バッテリパックの充電状態に従って、コントローラは各サブマトリックスの入力を順番にオンにするか、または各サブマトリックスの入力をエネルギー消費負荷に一つずつ切り替えて、異なるサイズの充電電流を生成することができる。以下の通り太陽エネルギーを最大限に利用するために、サブアレイの余剰エネルギーも二次電力負荷に転送することができる。
4パルスコントローラ
パルスコントローラの中心的な構成要素は、充電電圧によって変調される充電パルス発生器であり、バッテリをパルス充電するためにチョッピング方式で動作する。充電が開始されるとパルス幅で充電され、充電電圧が上昇すると充電パルス幅は徐々に狭くなり、平均充電電流も徐々に減少し、充電電圧が設定レベルに達すると充電パルス幅は0となり充電されます。終了しました。パルスコントローラは妥当な充電モードと高効率を持ち、高出力の太陽光発電所に適しています。
パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラは、パルスコントローラと同じ基本原理を有するが、主な違いは、充電パルス発生器が充電パルス幅変調器として設計され、充電パルスの充電電流の瞬時変化がバッテリの現在の充電状態とより一致することである。最も理想的な充電状態は、バッテリの充電電流が許容できることです。 AC-DC変換を備えたPWMコントローラは、太陽光発電所の最大電力トラッキング機能も実現できます。そのため、パルス幅変調器は大規模な太陽光発電所で使用することができますが、パルス幅変調コントローラ自体がある程度の損失（約4〜8％）を生じるという欠点があります。
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