eTracer控制器利用最大功率点跟踪技术从太阳能阵列中提取最大的功率为蓄电池充电。最大功率点跟踪方式完全自动,不需要用户调整。在阵列最大功率点随环境条件而变化时,eTracer控制器自动跟踪阵列最大功率点,确保从太阳能阵列中获取一天中最大的能量。
·提高电流
大多数情况下,最大功率点跟踪技术将“提高”太阳能发电系统的充电电流。例如,一个系统可能有8安培的电流自太阳能阵列流入到eTracer控制器,有10安培的电流从eTracer控制器流出到蓄电池。eTracer控制器不产生电流!输入eTracer控制器的能量和其输出能量相等。既然功率是电压和电流(伏特x安培)的产物,以下情况就成立:
(1) eTracer控制器输入能量= eTracer控制器的输出能量
(2) 输入电压x输入电流=输出电压x输出电流
* 假设效率为100%,忽略导线和转换过程中的功率损失。
如果太阳能阵列的最大功率点电压(Vmp)比蓄电池电压大,蓄电池充电电流必须按比例都要比太阳能阵列输出电流大,这样输入和输出功率才能平衡。Vmp电压和蓄电池电压之间的差异越大,电流增强就越大。电流增强在系统中极为重要,因为太阳能发电系统中太阳能电池板最大功率点电压(Vmp)电压通常都高于蓄电池电压。
·和传统控制器相比的优势条件
充电时传统控制器直接把太阳能阵列连接到蓄电池。这就要求太阳能阵列在通常低于Vmp电压范围内运行。以12V系统为例,蓄电池电压范围通常是11-15 V,但太阳能阵列的Vmp电压通常是大约16或17V。
图4-1 显示了典型的标称额定电压12V的离网型太阳能电池的电流与电压和输出功率曲线。
12V太阳能电池电流与电压 12V太阳能电池输出功率
图4-1. 标称12V太阳能电池I-V曲线和输出功率图
太阳能光伏阵列最大功率点电压VMP是输出功率 (安培x伏特)最大时的电压,它在太阳能光伏阵列I-V 曲线图中的“膝盖”处如4-1左图所示。
由于传统控制器并不总是在太阳能光伏阵列VMP时运作,这样能量就被浪费了,这些能量本来是可以用来为蓄电池充电并给系统负荷提供电力的。蓄电池电压和太阳能光伏阵列的VMP之间的差异越大,能量被浪费的就越多。eTracer将能够在最大功率点运行,与传统的控制器相比减少了能源浪费。
·限制最大功率点跟踪控制器效率的因素
太阳能光伏阵列的VMP 会随着阵列的温度升高而降低。在炎热的天气里,VMP 可能接近甚至低于蓄电池电压。在这种情况下,与传统控制器相比,eTracer 控制器将很少或几乎不能获取能量。然而,只要系统光伏组件的标称电压高于蓄电池组电压,光伏组件的VMP总会高于蓄电池电压。此外,由于减小了太阳能阵列的电流,使布线有所节省,从而使eTracer控制器即使在炎热的天气里也有明显优势。4.2 电池充电信息
eTracer 控制器有四种快速、高效、安全的电池充电方式。
图4-2. eTracer 控制器充电方式
·快速充电阶段
在快速充电阶段,蓄电池电压尚未充到充满电压的设定值,将进行MPPT充电模式,控制器将提供100%的可用太阳能电量为蓄电池充电。
·提升阶段
当蓄电池充电到提升电压的设定值时,控制器不断地调节蓄电池电压以维持在提升电压设定点。这样可以防止蓄电池过热、防止蓄电池产生气体。蓄电池保持在提升充电阶段的时间累计到设定值时,然后转到浮充阶段。
·浮充阶段
当蓄电池提升充电阶段完成后,eTracer控制器则转入浮充阶段。当蓄电池完全充满后,就不再有更多的电化学反应,这时所有的充电电流转化为热量和析出气体。这时进入浮充阶段,浮充阶段以更小的电压和电流进行充电,这样在降低了蓄电池的温度和析出气体的同时,浮充阶段进行非常微弱的充电。浮充的目的是补偿蓄电池因自放电和系统较小的负载产生的电量消耗,同时维持蓄电池存储电量的饱满。
在浮充阶段,负载可以继续从蓄电池获取电力。倘若系统的负载超过了太阳能充电电流,控制器将不再能够把蓄电池电压维持在浮充设定值。如果蓄电池电压低于提升充电恢复设定值,控制器将退出浮充阶段,回到快速充电阶段。
·均衡阶段
警告:爆炸的风险!
均衡开口铅酸蓄电池能产生爆炸性气体。蓄电池仓必须通风良好。
注意:设备损坏!
均衡能使蓄电池电压增加到可能损害敏感直流负载的水平。需要验证
系统所有负载的允许输入电压都是大于蓄电池均衡充电设定值。
注意:设备损坏!
充电过量、气体析出太多可能会损坏蓄电池极板,并导致蓄电池极板上的活性物质脱落。均衡充电太高或时间太久可能会造成损害。请仔
细查阅系统中所使用蓄电池的具体要求。
某些类型的蓄电池得益于定期均衡充电,能够搅动电解质,平衡蓄电池电压,完成化学反应。均衡充电把电池电压提高,使其高于标准补足电压,使蓄电池电解质气化。
控制器每隔一个月即每月的28日进行均衡充电,持续均衡充电时间设定范围为60~180分钟,如果没有按照设定的均衡充电时间一次性完成,再次充电时时间会进行累积并直到所设定的均衡充电时间完成为止。均衡充电与提升充电在一次充满过程中不重复进行,以避免析出气体太多或蓄电池过热。