光伏控制器简介

一、光伏控制器功能  

光伏控制器的功能包括：将光伏组件（阵列）产生的直流电能充入蓄电池，防止蓄电池过充电或过放电，防止反充、过载、短路。    

二、光伏控制器分类  

根据输出功率不同，光伏控制器可被分类为小功率光伏控制器、中功率光伏控制器、大功率光伏控制器。  

根据电路连接方式不同，光伏控制器可被分类为串联型、并联型、多路控制型、脉宽调制型、智能型等。    

三、光伏控制器工作原理  

如图一所示，S1为充电控制开关、S2为放电控制开关。  

光伏控制器基本工作原理：当S1闭合时，光伏阵列对蓄电池充电，当蓄电池处于过充电状态时，S1断开，使光伏组件停止对蓄电池充电。当S2闭合时，蓄电池给负载供电，当蓄电池处于过放电时，S2切断，停止向负载供电。  

S1、S2可代表的元器件包括：晶体管、晶闸管、固态继电器、功率开关器件等。

 

图一，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》  

（1）串联型控制器  

串联型控制器工作原理示意图如图二所示。  

VD1为防反充二极管，只有当光伏阵列的输出电压大于蓄电池电压时，VD1才能导通，从而保证夜晚或阴雨天气不出现蓄电池向光伏阵列反向充电的现象。  

VD2为防反接二极管，当蓄电池反接时，VD2导通使蓄电池短路，产生较大的短路电流，熔断熔断器，以防止反接对蓄电池的损害。  

S1为充电控制开关，S2为放电控制开关。检测控制电路随时对蓄电池的电压进行检测，当蓄电池电压大于过充电保护电压时，S1断开，电路处于过充电保护状态；当电压小于过放电保护电压时，S2断开，电路处于过放电保护状态。  

串联型控制器结构简单，价格便宜，但控制器开关被串联于充电回路中，充电回路电压损失较大，充电效率降低。

 

图二，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》  

（2）并联型控制器  

并联型控制器工作原理示意图如图三所示。  

检测控制电路对蓄电池电压进行检测。当蓄电池电压大于蓄电池过充电保护电压时，S1导通，VD1截止，光伏阵列输出电流通过S1旁路泄放，以防止蓄电池过充电。当蓄电池电压小于蓄电池过放电压保护电压时，S2关断，以防止蓄电池过放电。  

并联型控制器设计简单，价格便宜，且电路系统被完全密封。由于并联型控制器具有散热器，其需要通风路径。

 

图三，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》  

（3）多路控制器  

多路控制器工作原理示意图如图四所示。  

将光伏组件（或阵列）分成多个支路接入多路控制器，多路控制器可依据蓄电池的充电状态，自动设定不同的充电电流。该控制器也是通过蓄电池电压与过充电保护电压和过放电压保护电压的比较实现蓄电池过充和过放保护。  

多路控制器的控制方式属于增量控制法，可近似达到脉冲控制器的效果。该控制器路数越多，越接近线性调节。但该控制器路数越多，成本也越高。多路控制器主要用于超过千瓦数量级（个人理解：此值为装机容量）的光伏发电系统。  



图四，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》  

（4）脉宽调制型控制器  

脉宽调制型控制器工作原理示意图如图五所示。  

脉宽调制型控制器通过脉冲方式控制蓄电池的充电过程。该控制器既可保护蓄电池，又可充分利用能量，还可实现光伏发电系统最大功率跟踪功能，但该控制器本身使电路损耗4%~8%的能量。脉宽调制型控制器可用于大型光伏发电系统。  



图五，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》  

（5）智能控制器  

智能控制器采用MCU（微控制单元）或CPU对光伏发电系统的运行参数高速实时采集，并根据一定的控制规律，通过软件程序对单路或多路光伏阵列进行切离、接通控制。  

审核编辑：刘清