太阳能控制器

太阳能控制器的全称是太阳能充放电控制器，是用于太阳能发电系统中控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电、蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。它调节和控制蓄电池的充电、放电情况，根据负载的功率需求，控制太阳能电池组件和蓄电池对负载的功率输出，是整个光伏供电系统的核心控制部分。
介绍：
太阳能控制系统由太阳能电池板、蓄电池、控制器和负载组成。
太阳能控制器是用于控制光伏板给蓄电池充电，并为电压敏感设备提供负载控制电压的设备。它调节和控制蓄电池的充电和放电情况，根据负载的功率需求，控制太阳能电池组件和蓄电池向负载的功率输出，是整个光伏供电系统的核心控制部分，专门为偏远地区的通讯或监控设备的供电系统而设计。控制器的充电控制和负载控制电压完全可调，并能显示蓄电池电压、负载电压、太阳能电池阵列电压、充电电流和负载电流。几乎所有以蓄电池为供电电源的太阳能发电系统都需要太阳能充放电控制器。太阳能充放电控制器的作用是调节从蓄电池输出的功率， 太阳能电池板 对电池造成损害。电池的过度充电至少会显著缩短电池的使用寿命，最严重的会损坏电池直至无法正常使用。
太阳能控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一种微电脑数据采集监测控制系统。它不仅能实时快速采集光伏系统当前工作状态，随时获得光伏站的工作信息，还能详细积累光伏站的历史数据，为评价光伏系统设计的合理性、检验系统部件质量的可靠性提供了准确、充分的依据。另外，太阳能控制器还具有串行通讯数据传输功能，可对多个光伏系统分站进行集中管理和远程控制。
太阳能控制器通常有6个标称电压等级：12V、24V、48V、110V、220V、600V。
目前控制器正向多功能发展，有将传统的控制部分、变频器、监控系统集成在一起的趋势。
影响：
太阳能充放电控制器最基本的功能就是控制蓄电池电压和开路，也就是当蓄电池电压升到一定程度时，就停止对蓄电池充电。老版本的控制器是机械地完成控制电路的打开或者关闭，停止或者启动电源给蓄电池输送的电能。
在大多数光伏系统中，控制器用于保护电池，避免过度充电或过度放电。过度充电可能会使电池中的电解液蒸发并导致故障，而电池过度放电则会导致电池过早失效。过度充电和过度放电都可能损坏负载。因此，控制器是光伏发电系统的核心部件之一，也是BOS（系统平衡）的主要部分。
简单来说，太阳能控制器的功能可以分为：
1.功率调节功能；
2、通讯功能：1简单指示功能2RS485以太网、无线等多种形式后台管理规约通讯功能；
3.保护功能完善：电气保护反接，短路，过流等。
原则：
太阳能电池板属于光伏器件（主要部分是半导体材料），受到光照后，光生伏特效应产生电流，由于材料和光的性质及限制，所产生的电流也是一条波动的曲线，如果将所产生的电流直接充入电池或者直接给负载供电，都容易对电池和负载造成损坏，降低它们的寿命。所以要先将电流送到太阳能控制器，用一系列专用的芯片电路对其进行数字化调整，加上多级充放电保护，再采用我们独有的控制技术“自适应三段式充电模式（图1）”，来保证电池和负载的安全和使用寿命。在给负载供电时，也是让电池的电流先流入太阳能控制器，经过它的调整后，再将电流送到负载。这样做的目的：一是稳定放电电流；二是保证电池不过放；三是对负载和电池进行一系列的监控和保护。
如果要使用交流电设备，还需要在负载前加一个逆变器转换成交流电。
主要特点：
1、采用单片机及专用软件实现智能控制；
2、利用电池放电率特性校正实现精确的放电控制。放电终止电压是经过放电率曲线校正后的控制点，消除了单纯电压控制过放电的不准确性，符合电池的固有特性，即不同的放电率有不同的终止电压；
3、具有自动控制过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等功能；以上保护都不会损坏任何部件，不会烧保险；
4、采用串联PWM充电主电路，比采用二极管的充电电路减少充电电路电压损失近一半，充电效率比非PWM提高3%-6%，增加了耗电时间；改进了过放电恢复充电、正常直充、自动浮充等控制方式，使系统有更长的使用寿命；同时具有高精度的温度补偿；
5、直观的LED发光管指示当前电池状态，让用户了解使用状况；
6、所有控制采用工业级芯片（仅限带I的工业级控制器），可在寒冷、高温、潮湿环境下运行自如。同时采用晶振定时控制，定时控制精准；
7、取消了电位器调节控制设定点，采用E-square存储器记录每一个工作控制点，使设定数字化，消除了由于电位器振动、温度漂移等引起控制点误差，降低了控制点的准确性和可靠性的因素
8、采用数字LED显示及设定，所有设定均可一键操作完成，使用极其方便直观，可控制整个系统的工作状态，并可对电池进行过充、过放保护。在温差较大的地方，合格的控制器还应具有温度补偿功能。其他附加功能如光控开关、时控开关等应为控制器的选配功能。
模式：
1、纯光控模式：当没有阳光时，光照度降至启动点，控制器延时10分钟确认启动信号后，按设定的参数开启负载，负载开始工作；当有阳光时，光照度升到启动点，控制器延时10分钟确认关机信号后关闭输出，负载停止工作。
2、光控加时控模式：启动过程和纯光控相同，当负载工作到设定的时间时，自动关机，设定时间为1至14小时。
3、手动模式：此模式下，用户可以通过按键来控制负载的开启与关闭，无论白天还是晚上，在一些特殊的负载场合或者调试时会用到此模式。
4、调试模式：用于系统调试，有光信号时关闭负载，无光信号时打开负载，方便安装调试时检查系统安装的正确性。
5、常开模式：负载一直通电，保持输出状态，此模式适合需要24小时供电的负载。
市场上流行的太阳能控制器主要有普通太阳能控制器、PWM太阳能控制器、MPPT太阳能控制器。
普通太阳能控制器是第一代技术，工作原理是直接把太阳能板的输出接到蓄电池口，蓄电池充满后再断开，由于蓄电池内阻的原因，很难给蓄电池充满电，而且太阳能板的电量没有得到充分利用，充电转换效率只有70~76%，已经被市场淘汰，基本很少有人使用。
PWM太阳能控制器是第二代技术，也是现在市面上最多的，工作方式为PWM控制，相比普通太阳能控制器改进了不少，可以解决蓄电池充不满的问题，充电转换效率在75-80%，但是太阳能板的利用率不够。
MPPT太阳能控制器是第三代技术，最高端的太阳能控制器。MPPT太阳能控制器是指具有“最大功率点跟踪”功能的太阳能控制器。它是PWM太阳能控制器的升级产品。MPPT太阳能控制器可以实时检测太阳能板的电压和电流，并不断跟踪最大功率（P=U*I），使系统始终以最大功率对蓄电池进行充电。MPPT跟踪效率为99%，整个系统的发电效率高达97%。它还具有对蓄电池的出色管理。它分为MPPT充电和恒压均衡充电、恒压浮充。随着技术进步和节能减排，MPPT太阳能控制器取代传统PWM太阳能控制器的趋势不可逆转。
新型太阳能控制器主要有以下功能：
1、过充保护：当充电电压高于保护电压时，自动关闭对电池进行充电，此后当电压降至维护电压时，电池进入浮充状态，当电压低于恢复电压时，关闭浮充，进入均充状态。
2、过放保护：当电池电压低于保护电压时，控制器自动关闭输出，保护电池不受损坏；当电池再次充电时，能自动恢复供电。
3、负载过流、短路保护：负载电流超过10A或负载短路后，保险丝熔断，更换后可使用。
4、过压保护：当电压过高时，自动关闭输出，保护电器不受损坏。
5、具有防反充电功能：采用肖特基二极管，防止蓄电池对太阳能电池进行充电。
6、具有防雷击功能：当发生雷击时，压敏电阻能阻止雷击，保护控制器不受损坏。
7、太阳能电池反接保护：太阳能电池“+”与“-”接反，纠正后可继续使用。
8、电池反接保护：电池“+”与“-”接反，保险丝熔断，更换后可使用
9、蓄电池开路保护：万一发生蓄电池开路，如果太阳能电池正常充电时，控制器会限制负载两端的电压，保证负载不损坏，如果是在晚上或者太阳能电池不在充电时，控制器就没有电了，不会有任何动作。
10.具有温度补偿功能。
11、自检：当控制器受到自然因素影响或人为操作不当造成损坏时，可对控制器进行自检，让人知道控制器是否完好，减少很多不必要的工时，为赢得工程质量和工期创造条件。
12、恢复间隔：为过充电或过放电保护的恢复间隔，避免线阻或电池的自恢复特性导致负载动作。
13、温度补偿：监测电池的温度，修正充放电值，使电池工作在理想状态。
14、光控：多用于自动灯具，当环境足够亮时，控制器自动关闭负载输出；而当环境较暗时，则自动开启负载，实现自动控制的功能。
安装及注意事项：
1.打开包装，固定于合适地方（请避免阳光直射及潮湿的地方）。
2、先连接蓄电池引线（为了防止自动识别功能出错），等控制器完成识别过程（电量指示灯指示蓄电池电量后），再连接太阳能板引线，最后关掉负载。视情况再连接负载线。
3、为了使用安全，请勿使用过大负载或将太阳能电池板增加过大；请使用电源等供电方式代替太阳能电池给蓄电池充电。
4、充电时，要取下太阳能板，充电电流不宜过大。
5、注意电池的正负极。
故障及排除方法：
1.负载不工作
（1）白天，控制器具有灯光控制。
（2）电池电量不足。
（3）接线是否正确。
（4）拆除所有电线，重复以上安装过程，让控制器重新识别。
2. 前几天还能用，但几天后就不行了
（1）太阳能电池接线不正确。
（2）太阳能电池连接不正确。
3. 无灯光控制
（1）太阳能电池接线不正确。
（2）该功能未设置，请重新设置。
4. 开机即工作，不受灯光或时间控制。
（1）该功能未设置，请重新设置。
（2）太阳能电池板的环境光足够强。
5.工作指令不停闪烁
负载短路或负载过大。