太陽能光伏系統的設計

2023-01-23 02:24:03 字數 3114 閱讀 1514

一、光伏系統的分類:

1. 獨立太陽能供電系統

2. 簡單的直流系統

3. 直流--交流供電系統

4. 併網系統

5. 混合供電系統(風光、光油等)

也可以不這麼分類,我喜歡這麼分。

二、光伏系統的構成:

太陽電池元件、充放電控制器、逆變器、計算機監控、蓄電池等。

三、光伏系統的容量設計:

主要包括負載用電量估算,太陽電池數量估算,蓄電池容量計算,最佳安放角度等等。

1. 蓄電池容量的計算(也有很多人用自己的經驗公式)

這裡要講下幾個概念:

自給天數:我個人理解的就是沒有太陽的情況下還能正常工作的天數。一般可可以用當地的最大連續陰雨天數作為自給天數。

最大放電深度:蓄電池允許最大的放電深度,超過這個深度就不能正常工作,一般是個定值。

基本公式:(每天負載用電量*自給天數)/最大放電深度=蓄電池容量

其中和蓄電池容量有關的兩個因素:蓄電池放電率和溫度,如果考慮這兩個因素就要更複雜點。

蓄電池的串聯和併聯和乾電池的是一樣的,就不多說了。

還可以這樣算 c=3.75dp(p為平均負荷容量,d 為最大無光照天數,這是個簡化的公式,預設的逆變率是80%,放電深度是50%,蓄電池放電效率的修正係數取1.05)

2. 光伏元件方陣的設計:

基本公式:

併聯數量=日平均負載/元件日輸出

串聯數量=系統電壓/元件電壓

如果需要更準確就要修正,通常將太陽電池輸出減少10%和將負載增加10%

最佳角度的計算要涉及到和多符號,這些符號不好寫出來。

四、光伏系統的硬體設計基礎設施、接地和防雷設計等等。

五、電子電路部分

包括充放電控制器、逆變器、遠動技術(遙控,遙信,遙測,遙調)的應用等。

1.控制器

控制器是光伏系統中最主要的,也就是說就小到零點幾瓦的庭院燈,大到兆級的系統都要有這個部分,只不過是簡單和複雜之分,它們的目的都是一樣的。都是為了負載能正常的工,電源能正常的供電,蓄電池能及時充電。這個目的可以用不同的電力電子元件實現,如**管、繼電器、整合運放、gto、微控制器等等,下面我就說說幾種控制器:

● 簡單的太陽能充電電路

之所以列在第一位不單單是因為它結構簡單的,還有一點就是它是我第乙個接觸的太陽能控制器電路,還記得那時我拿著用鉛筆畫的電路圖到家鄉唯一的元件店裡買元件,老闆不懂上面的繼電器符號,堅持說是我畫錯了。後來開學了,在前進四路我終於把要買的元件買齊,在實驗室借了個麵包板,除錯完又焊接。遺憾的是當時在武漢買不到一塊太陽能電池板(現在好象買不到),雖然做了個半成品,但是從此讓我的太陽能夢想走出了第一步,多說了幾句,言歸正傳。

**如下:

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這是乙個給12v的蓄電池不間斷充電的電路。 圖中d1(5a)是個反充二極體,是光伏系統的必須的裝置,作用是防止電流倒流;lm317是給整合塊提供5v 的電源的;j1和j2是兩個繼電器,繼電器通常有常開狀態和常閉狀態;這裡把lm393當電壓比較器用;rp1和rp2是用做使用者設定過充和過放電壓的。電壓比較和繼電器達到不間斷充電的目的。

● 網上的另外乙個充電電路**載)

**位置:

所示太陽能燈電路是一種低損耗電路,使用乙隻7w四引腳cfl(小型螢光燈)和一塊12v、7-ahr密封免維護電池。逆變器的效率大於85%,靜態電流小於2ma。它有乙個帶電池過放電保護*gong*能和過充電保護*gong*能的併聯充電控制器。

低靜態電流、過放電保護*gong*能和過充電保護*gong*能三者確保電池使用壽命很長。逆變器的預熱*gong*能可以避免cfl兩端變黑,從而延長其使用壽命。這一電路可在農村地區用作一種可靠小巧的可攜式光源,在城市用作應急燈系統。

併聯充電控制器電路包括ic1(低電流2.5v電壓基準源lm385)和ic2(lm324比較器)。配有電阻r1 ~ r8和三極體q1的ic2a可防止電池過放電。

當電池電壓低於10.8v時,該電路切斷負載(逆變器和燈管),從而防止電池過放電。在無負載狀況下,電池放電後的電壓約為12.

2v,因此,為防止出現振盪現象,電路提供的過放電復位電壓為12.3v。紅發光二極體led1指示低電壓狀態。

配有電阻r9 ~ r14和三極體q2的ic2b可防止電池過充電。當電池電壓超過14.8v時,q2導通,並使太陽能電池陣列旁流,從而防止電池過充電。

當電池電壓低於12.5v時,q2截止,太陽能板電池陣列對電池進行充電。d2為一支反向阻隔二極體。

它能防電池在太陽能電池不產生電能時對太陽能電池放電。黃發光二極體led2指示電池充滿電。綠發光二極體led3與ic2c和電阻r15 ~ r20一起,提供充電指示。

● 採用微控制器為控制核心的控制器電路

分微處理器電路、穩壓電源電路、實時時鐘電路、液晶顯示電路、充電開關電路、鍵盤介面電路,由於網上沒有電路圖,我也沒發把圖發上來,就說說重要部分的原理吧。微控制器有用c51的也有用96的,也有用pic的,都是將太陽電池取樣測量經a\d轉換於微控制器通訊,顯示電路可以人機介面,方便控制,時鐘電路可以提供時間輸出,可實現對路燈控制。

太陽能路燈控制器:我這有個電路圖,它一共分成幾部分。微控制器電路,穩壓電源電路,實時時鐘電路,液晶顯示電路,充點開關電路,放電開關電路,鍵盤介面電路,太陽電池和蓄電池介面電路組成。

等我把它掃瞄上來和大家共享。

mppt,就是最大功率點的跟蹤,可以提高工作效率。mppt的基本原理:它有很多電路構成,首先是微控制器,還有書多外圍電路,電壓採集電路,電流採集電路,dc/dc電路。

還有很多要注意的地方,孤島效應等等,我也不是很懂,正在學習中。

中大型的光伏電站的控制器要有以下幾個功能:

1) 防電池過充過放功能

2) 可以及時把工作狀態反饋給使用者

3) 負載的控制

4) 提供各種介面

5) 能源不夠可以補充,多餘可以提供給其他負載

6) 防止蓄電池、光伏元件反接

7) 防止反充

8) 防雷措施

逆變器的設計也很重要,不過大部分公司是買現成的,國內只有少數廠家生產大型的逆變器,合肥陽光、台灣茂迪,大型的並網逆變器技術還不是很成熟,國內不少地方正在研究這個課題。說到這就多說幾句,現在好多企業都上馬太陽能電池生產線,電池片的利潤越來越低,企業並不重視應用技術的發展,可以說是只知道賺眼前的一些小錢,不願意花錢搞研究,應用技術做出來的產品才是最賺錢的。令人傷心。。。。

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