PWM或MPPT:哪種控制器適合你的太陽能光伏發電(PV)系統?

發布時間:2018年09月10日 10:09    發布者:eechina
關鍵詞: PWM , MPPT , 太陽能 , 光伏發電 , PV
作者:Alex Misiti

近年來使用非并網的電池以及太陽能光伏系統的趨勢已經大大增加,將電池組與光伏陣列整合在一起可以讓用戶在晚上沒有太陽的時候也可以利用太陽能。白天光伏陣列輸出的電能(通常是在滿足所有復雜需求后輸出多余的電能)會給電池組充電。將電能儲存在電池中可以在非發電時間為其他電力系統供電。帶來的結果就是太陽能光伏系統越來越高效,使用太陽能光伏系統的商業或居民建筑也更加的環保。

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對于電池光伏(PV)陣列的用戶和操作人員來說,一個重要的決定就是關于選用哪種充電控制器,這會一直影響系統的操作方式以及回報率。正如其名稱所示,充電控制器管理著電池組的充電,它的主要功能是在夜間光伏系統電壓輸出為零時防止電池中的電能回流到光伏陣列中,此外它在防止過度充電方面同樣發揮著關鍵作用,過度充電常常會導致電池因產生的氣體和過熱而損壞。

目前有兩種技術主導著太陽能光伏系統充電控制器市場:脈沖寬度調試(PWM)和最大功率點跟蹤(MPPT),每種技術都有其獨特的優點和缺點,使得它們或多或少的適合不同的應用,這與光伏陣列輸出、成本和空間、效率以及環境溫度等變量有著密切的關系。本篇博客后面的內容將會讓用戶和操作人員更好的理解這些變量如何影響控制器的選擇,從而使得光伏系統(PV)的效率和壽命都最大化。

PWM和MPPT分別是如何工作的

雖然PWM和MPPT充電控制器具有管理電池充電同樣的功能,但是它們的工作方式是截然不同的。

PWM控制器是連接太陽能陣列和電池板之間的開關,隨著電池被逐漸充滿,PWM控制器會逐漸減少提供的給電池的電量。該控制器支持電池板特定的條件和充電需求,此外還能夠幫助降低電池循環并延長電池壽命,使得電池能夠被完全的充滿——很多太陽能技術人員稱之為“浮充”。

MPPT控制器是一種更加復雜的直流-直流(DC/DC)轉換器,它會調節蓄電池組的輸入電壓使得從太陽能板獲得的電能最大化。這些控制器會將太陽能板的高壓輸出轉換為完全充電所需的低電壓來優化光伏(PV)陣列和電池組之間的連接。在使用MPPT技術的系統中,光伏面板產生的電能可以滿足外部負載的電壓要求,同時又可以對電池進行充電。

優點和缺點

PWM和MPPT控制器都有自身獨特的優點和缺點,選擇哪種方案取決于太陽能光伏陣列的設計特性、成本以及外部環境等條件。當我們選擇時要重點考慮以下幾點因素:

效率

雖然PWM控制器比“開/關”控制的方式(用于傳統的光伏電池系統)要先進的多,但是與MPPT控制器相比其最大的缺點就是效率,PWM充電控制器不能夠使用光伏(PV)陣列所產生的最大功率進行充電,它的整體效率通常在65-85%之間,另一方面MPPT控制器會確保太陽能陣列始終處于最佳運行狀態。在某些情況下,比如天氣較冷的時候MPPT方式提供的充電效率要比PWM方式高出30%。

光伏(PV)陣列的尺寸和輸出

光伏陣列的整體尺寸和輸出對于控制器技術的選擇有著最重要的影響。一般來說PWM充電控制器是一種低成本的解決方案,適用于小型系統,太陽能充電單元的溫度范圍在45-75℃。另一方面MPPT控制器對于大型系統(150-200W)來說是一個更好的選擇,其更高的效率意味著更可觀的經濟效益。此外,MPPT控制器支持用戶從光伏(PV)陣列獲得最大的功率,當有額外的電力需求且場地有限不能對光伏陣列尺寸進行擴大時,這種情形下MPPT控制器具有明顯的優勢。

成本

在最初發展階段MPPT控制器要比PWM控制器要昂貴一些,然而MPPT控制器具有更高的充電效率、尤其是在寒冷的氣候條件下,成本往往會隨著時間的發展而降低。MPPT控制器還支持將更多的光伏(PV)板有線串聯在一起,這也是其一大優勢。在這種情況下,連接電纜的橫截面積可以大大減小,從而使得系統總體成本相應的降低。

總結:其他需要考慮的條件

對于光伏(PV)電池充電板的用戶和運營者來講知道在面對某些特殊系統需求和特性時要采用哪種充電控制器這一點非常的重要。例如一個系統中太陽能輸入額定電壓高于電池組標稱電壓時,MPPT控制器是必需的,同樣系統中包含超過35V的高電壓“電網連接”面板時也要選用MPPT充電控制器。

然而總的來講,沒有哪一種技術是最好的,因此對于用戶來說應該向制造商和光伏(PV)系統安裝人員及時咨詢是非常重要的,確保選擇正確的控制器滿足系統相關特定條件的需要。

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bijinyi 發表于 2019-2-12 16:26:23
學習了。
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