文/李磊 許芷毓 柴松 袁寶林 郭來瑞

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

光伏發(fā)電系統(tǒng)，其主要工作內容是將直流電轉換為交流電。在這些電能當中，直流電的穩(wěn)定性較差，交流電的穩(wěn)定性較好，因此，在進行直流電向交流電的轉換時，需要借助控制器來進行控制?，F(xiàn)階段，常見的控制器類型包括以下三種類型：

首先是獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)，該種光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏陣列、鉛酸蓄電池、直流電交流電轉換器、離網型逆變器以及負荷承載等元件組成。該種光伏發(fā)電系統(tǒng)沒有和電網系統(tǒng)進行并列連接，通過系統(tǒng)自身存在的蓄電池來進行能量的存儲。在進行工作時，倘若光照程度不足，無法支持其進行工作時，通過蓄電池放電來為整個光伏發(fā)電系統(tǒng)提供足夠的能量。這種光伏發(fā)電系統(tǒng)常見于游牧民族以及山區(qū)，因為這些地區(qū)的光照無法得到充分的保證，因此這種自備蓄電池的獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)適用性較高。

其次是并網式光伏發(fā)電系統(tǒng)，該種系統(tǒng)主要由光伏陣列、直流電交流電轉換器、并網型逆變器以及能量負載等四個元件構成。該種光伏發(fā)電系統(tǒng)是借助并網逆變器將電能和公用的社會電網進行連接，因此并網逆變器在其中發(fā)揮著十分重要的作用。通過將并網逆變器作為整個系統(tǒng)的核心，能夠確保整個并網式光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電流類型為交流電，且其輸出的交流電相位、類型以及頻率都和公用的電網是一致的。

另外一種混合式光伏發(fā)電系統(tǒng)，顧名思義，混合式光伏發(fā)電系統(tǒng)就是指摻雜了獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網式光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種系統(tǒng)而組成的發(fā)電機，因此它具備了兩種光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有元件。與其他類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，該種光伏發(fā)電系統(tǒng)的適用程度更高、適用范圍更廣。當太陽光的照射程度不足或者整個系統(tǒng)的負載過大以至于系統(tǒng)無法承擔這個負荷時，發(fā)電機組便會自動啟動，從而為整個系統(tǒng)通過蓄電池存儲的電能來進行供電，保障系統(tǒng)功能的順利進行。

2 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)充電控制器的設計

2.1 充電控制器的設計原理

上文介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的常見類型，主要包括上述三種，而與其他類型存在區(qū)別的便是獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)，該種發(fā)電系統(tǒng)除了常見的元件之外，還包括直流電交流電變換器以及蓄電池充電控制器。當太陽光照射到獨立式光伏充電系統(tǒng)的表面時，能夠借助光伏陣列進行光電轉換，將太陽能轉變?yōu)橹绷麟姾筮B接到充電控制器上，并且對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列的最大功率進行跟蹤，并且通過控制設備來對蓄電池組件的充電情況和充電狀態(tài)進行有效的調整。

2.2 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)中充電控制器的作用

2.2.1 對光伏陣列的最大功率進行監(jiān)控

對于獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，其在工作時容易受到外界溫度以及輻射強度的變化。當外界的溫度以及輻射強度發(fā)生變化時，光伏陣列的直流電也會發(fā)生變化。基于這種情況，在使用獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電工作時，需要充分地利用好光伏陣列輸出的電能，也就是對整個系統(tǒng)的充電功能進行掌握。同時，相關工作人員還需要對光伏陣列最大功率點進行跟蹤和監(jiān)測。

2.2.2 實現(xiàn)蓄電池的快速充電

對于光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，其在發(fā)電時輸出的電能存在較為明顯的不穩(wěn)定性，因此當光伏陣列輸出的電能無法滿足整個光伏發(fā)電系統(tǒng)負荷的需求時，需要通過對蓄電池進行放電的處理來補充欠缺的負荷，同時，當發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能足夠多時，則通過充電控制器來對蓄電池進行操控，從而進行整個設備和系統(tǒng)的充電。充電控制器會在工作時 綜合蓄電池的電池容量以及其所處的充電、放電狀態(tài)來對其所處的充電狀態(tài)進行調節(jié)，確保蓄電池能夠在短時間內實現(xiàn)快速充電以及放電。

2.2.3 充電控制器能夠實現(xiàn)通信調配

光伏充電控制器能夠與整個光伏發(fā)電系統(tǒng)之間產生密切的關系，調整發(fā)電系統(tǒng)的主控制器來對充電信號進行調節(jié)，在日常工作的過程中，通過對蓄電池的容量以及充電放電狀態(tài)進行檢測，從而實現(xiàn)系統(tǒng)電流以及電壓狀態(tài)的充分掌握，并對系統(tǒng)的電流電壓進行調整來進行充電。另外，還可以對充電控制器的輸出功率進行調配，從而保障充電控制器長時間處于工作狀態(tài)。

2.2.4 充電控制器能夠進行及時的警報

由于充電控制器的工作狀態(tài)各有不同，因此充電控制器上裝設有多個不同亮度、不同顏色的LED燈，當LED燈的顯示狀態(tài)以及亮燈形式不相同時，意味著整個獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制器狀態(tài)也存在著明顯的不同。舉例來說，現(xiàn)階段公認的幾種充電狀態(tài)，分別通過單燈亮、雙燈亮、三燈亮的形式來進行描述。單燈亮，意味著系統(tǒng)蓄電池的充電工作剛剛起步，雙燈亮，意味著正處于系統(tǒng)以及蓄電池正處于充電過程當中，三燈亮，意味著系統(tǒng)蓄電池的蓄電量已經接近峰值。而當獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)處于報警狀態(tài)時，則意味著為蓄電池的充電控制器存在著一定的故障，為了確保整個系統(tǒng)的安全，充電控制器便會停止運行。同時，根據整個系統(tǒng)故障類型的不同，LED燈的顯示狀態(tài)也存在著明顯的不同。舉例來說，當蓄電池處于過流或者過壓的狀態(tài)時，獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池顯示燈則會以雙燈或者單燈閃爍的方式進行報警。

2.2.5 實現(xiàn)對蓄電池的保護

對于獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)充電控制器來說，其在工作中的另一個重要功能便是實現(xiàn)對蓄電池的保護。在進行工作的過程中，通過采用該浮充的形式進行充電，能夠實現(xiàn)對蓄電池的有效保護，切實提升蓄電池的使用年限。

3 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)充電控制器的充電技術

對于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，在其工作的過程中往往面臨著輻照強度以及環(huán)境溫度的變化，因此獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列輸出電能極度的不穩(wěn)定，同時輸出的功率也較為有限，針對這種情況，在進行工作時需要對光伏陣列的最大功率點進行完善和跟蹤，確保太陽能的轉化效率最大化，爭取在有效的時間內將更多的太陽能轉化為電能存儲在蓄電池當中。

3.1 恒流充電技術

恒流充電技術，是指在對蓄電池進行充電時保持電流的恒定狀態(tài)。借助控制器來對輸出電壓進行控制，最終實現(xiàn)調配電流大小的調節(jié)。當輸出電流過小時，充電效率較為低下；而當電流過大時，則容易在充電過程中有氣體析出。析出后的氣體會損傷蓄電池，影響蓄電池的質量和使用年限。因此，在充電中后期，需要對電壓進行限制，盡可能地減少充電的電流。

3.2 恒壓充電技術

恒壓充電技術，是指在隊蓄電池進行充電的過程中電壓保持一致的狀態(tài)，為了保持電壓的一致性，在剛開始充電時，整個蓄電池的電流很大，在此之后，蓄電池端的電壓逐漸增大，電流逐漸減小，到了充電的后期，蓄電池的電流開始減弱的十分明顯。在采用該恒壓充電技術進行充電時，充電的電流是不需要進行調整的。同時，電壓逐漸增大，電流逐漸減小，因此充電的效率較高。但是由于在充電的初期電流較大，容易析出氣體，損傷蓄電池。同時在充電的后期由于電流減小，充電效率受到影響，因此可能會造成蓄電池的容量變小。

3.3 慢脈沖充電技術

慢脈沖充電技術，就是指在對蓄電池進行充電時使用大電流進行快速充電，獨立光伏電池組的電量輸出是較為一致的，因此很難達到預期的充電效果，在這種情況下，倘若對小功率的獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行充電，容易造成蓄電池的損害，因此該種充電方式只適用于給大功率的獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行充電。

4 結論

綜合來說，通過獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用，能夠借助對控制器的調節(jié)來對光伏陣列的最大功率進行有效的跟蹤。同時，根據蓄電池的充放電狀態(tài)不同，能夠實現(xiàn)對蓄電池充電過程的有效保護。同時，獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制器還能夠起到保護、報警的作用。本文基于次，對于獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的充電技術做了介紹，分析了其利弊，為相關人員的實際工作開展提供了意見及建議，在實際采用獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行充電時，可以根據實際情況的不同采用對應的充電方式。