小型光伏供电系统建设
初步设计方案
一、 引言
世界正在面临、将来也面临着能源严重短缺与治理污染、保护环境的双重压力。为此，我们为消除制约经济发展的瓶颈——能源，尤其是为洁净的太阳能光伏发电而努力地工作着，为了配合光明工程等建设项目得以更好、更有效地实施，我们结合本地区地理、气象、现代电力电子技术及用户的实际情况优化匹配设计，提出如下设计方案：
二、 系统的优化匹配方案
1、匹配原理
户用光伏交直流电源系统是独立供电方案的一种，高效、低成本的原则决定了此系统工作的经济适用性，一方面要求各部件最大功效的发挥作用；另一方面使各部件之间全面互相匹配。根据气象资料、地理环境、负载的大小和它们之间的数学关系式输入计算机，通过计算机分析和计算，自动给出经优选的匹配方案。
2、负载用电量的确定
根据目前用户的要求，确定所带负载功率和平均日使用时间，输入计算机。设定用户负载为一台29英寸彩电（85W），一台卫星接收机（25W），四盏灯（40 W），总功率PL=150W，若用户每天使用5小时，那么一天的总用电量为：
EL=150×5=750Wh
3、太阳电池功率的确定
根据用户地区地理环境，太阳总辐射量，太阳电池的转换效率，可求得太阳电池板提供的能量ES。
ES=H* Ps *Ｋ ．．．.(1)
由于这种系统是采用蓄电池贮能，真正提供给负载的电能还受到蓄电池性能和控制电路功耗等影响。所以，对应于太阳电池提供的电能ES，蓄电池真正提供的电能按下式计算：
E B=ES*α．．．．（2）
因采用交流220V供电，也应考虑逆变器的转换效率：ηN
根据以上计算，太阳电池实际功率应为：
EL = E B /ηN．．．．．（3）
式（3）表示，全年12个月中太阳辐射强度最弱那个月所需的太阳电池功率，按三级用电，即一年中85%的时间保证正常用电，15%的可能无电，则用户实际需要的太阳电池功率为：
Ps= EL×ηN /H*Ｋ*α *B
4、蓄电池容量的确定
为降低成本和考虑到不需连续供电的特点，蓄电池的容量可根据负载的用电量与蓄电池的放电率确定。同时也应考虑到太阳能丰富月份，出现边疆阴雨的供电情况，这时蓄电池容量较大时可以存贮较多的电能，以保证阴雨天不影响负载用电。
对12V直流供电系统，可按下式确定蓄电池的容量：
QB=PL．t／ηC ／ηN
5、系统匹配程序流程图
6、程序运行结果
假设平均太阳总辐射量156.6千卡/平方米厘米和负载功率PL=150W，日用电时间t=5h，输入计算机，当蓄电池放电率ηC=30%，供电率B=1时，计算机输出结果：
太阳电池功率：PS=330W
蓄电池容量： QB=226Ah
每日发电量: ES =1.65KWh
平衡用户的要求，看电视与四盏灯照明同时进行的几率很小，所以略有余量贮备，遇有连续阴雨天备用。
三、系统配置电路设计原理
1．系统功能
系统整体结构彩积木化方案，控制器采用模块化，具有扩展性，控制器主要功能便是为蓄电池吸纳贮存和分配电能，因此它是系统的核心，具有如下功能：
u 以PWM方式有效吸纳太阳电池组件的能量给蓄电池贮存，充满时自动切断。
u 贮备电能满足需求，启动逆变电源和直流电源供电站。
u 电能不能满足需要时，切断所有对负载的供电。
u 具备完善的保护功能，蓄电池反接保护，输出短路保护，充电反接保护 ，雷击保护，蓄电池温度补偿保护。
2．系统特点
为了实现本土化的实际需要及经济实用的特点，该系统融进了国际上先进技术，获得如下独有的特点。
u 全自动化，使用简便，还可方便升级为遥控开关机。
u 高效耐用，静态电流≤mA，系统转换效率≥82%，设计寿命15年。
u 适合恶劣环境，海拔≥5000米，环境境温度-20℃～70℃。
u 经济、实用、成本低、体积小。
3． 系统及控制电路工作原理
u 将太阳电池、蓄电池和负载分别接入控制器，通过电子开关可以分别进行充电、供电或同时进行充电与供电。
u 对蓄电池充电时，D1、D2导通，D7指示二极管灭，随着蓄电池端电压的升高，CY-1218检测并命令VT1导通并点亮D7 ，此时蓄电池充满，停止充电。
u 蓄电池对负载供电时，VT2导通，D8指示灯亮，随着蓄电池端电压降低，到放电保护电压时， VT2 截止，D8 指示灯灭。
u 当负载二端短路时，CY-1218给VT2指令切断输出。
4． 电路指标
u 充电保护点：14.2～14.4V，恢复：13.6V±1%。
u 放电保护点：10.8～11.1V，恢复：11.5V±1%。
u 控制电路静态电流≤5mA。
u 输出输出短路保护时间：＜1S。
u 最大输出电流：20A（可改调增大）。
u 海拔：≥5000m。
u 环境温度：-20℃～+70℃。
四、设计承建单位的介绍
公司始建于2004年，专门从事于太阳能发电研究推广工作，现有工程技术人员10名，其中有一名总工程师，大专以上学历10名，设计、安装了太阳能卫星地面接收站、光伏电站、有线电视、风-光互补电站，自己设计制造推广的户用太阳能交、直流供电系统和微小型照明系统已达万余套。和国内各大研究院所合作密切，现在采用最新国际先进技术水平设计制造的交直流供电系统产品已在推广，其性价比在市场上具有很高的竞争力。
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