摘要：  太阳能光伏组件及太阳能光伏系统，其产品生产从单晶硅棒、硅片、电池片到组件，并在系统工程的设计与集成获得了迅速发展并在新能源发电、电力、通信、消防、航空和车船等领域获待得广泛应用.值此本文对太阳能光伏组件基本理念及太阳能光伏系统中的太阳能、风力发电控制器、逆变电源、并网逆变电源等应用特征作分析介绍。

关键字：  太阳能光伏组件，  太阳能光伏系统，  逆变电源

太阳能光伏组件及太阳能光伏系统，其产品生产从单晶硅棒、硅片、电池片到组件，并在系统工程的设计与集成获得了迅速发展并在新能源发电、电力、通信、消防、航空和车船等领域获待得广泛应用.值此本文对太阳能光伏组件基本理念及太阳能光伏系统中的太阳能、风力发电控制器、逆变电源、并网逆变电源等应用特征作分析介绍。

1、光伏技术(PV Tchonlolgy)

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

光伏电池的工作原理

当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。图1(a)为光伏电池框图。

光伏发电系统的构成与类型

一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、控制器、逆变器和蓄电池构成。光伏发电系统有两大分类：并网发电和独立发电。而并网发电系统为太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电，图1(b)为并网发电系统组成框图;而独立发电系统为太阳能电池方阵发出的电经蓄电池充电并经过逆变器直流转换成交流电，图1(c )为并网发电系统组成框图。

2、太阳能风力发电系统应用

太阳能风力发电系统利用自然能源，取之不尽，用之不竭。它的利用不仅解决我国目前八千万无电居民的用电问题，而且可能善目前全球日趋严重的环境污染问题。除此之外，它的利用给用户带来巨大的经济效益。据统计，架设5公里电线及以后的电费投资，远远大于太阳能风力发电系统的一次性投资，足以让您一劳永逸!太阳能风能发电系统多为直流电源或交直流电源供电系统。

直流电源系统(见图2(a)所示)：

利用太阳能电池将光能转化为电能，通过太阳能电源控制器向蓄电池充电，同时将蓄电池的电能供给直流负载。

交直流电源系统

太阳能电池将光能转化为电能，通过太阳能电源控制器向蓄电池充电，同时蓄电池通过太阳能电源控制器向直流负载和逆变电源提供电力，逆变电源再将交流电力提供给交流负载。

风光互补发电系统(见图2(b)所示)

由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

风、光、油、蓄互补发电系统

为了确保系统供电的可靠性、稳定性，在一些重要的用电场所，采有风、光、油、蓄互补发电系统，实现多重保障，多用于通讯基站，森林防火，边防哨所等。

光伏并网发电系统(见图2(c)所示)

光伏并网发电系统通过把太阳能转化为电能，直接通过光伏并网逆变器，把电能并到电网上。

风机并网发电系统

风机并网发电系统通过把风能转化为电能，直接通过风力发电并网逆变器，把电能并到电网上。

3、风力电力集中监视

3.1风力发电机组件主要参数

近年来，大型并网风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接入地区电网供电。其风机参数如下：

风力发电机组产品主要技术参数(150W-1KW)

技术指标：150W 、200W 、300W 、500W 、1000W、2KW、10KW;

发电机额定功率：150W 、200W 、300W 、500W 、1000W、10000W;

叶片数(片) ：3 、3 、3、3、3、3;

叶片材料：冷轧铁板、玻璃钢、玻璃钢、玻璃钢、玻理钢、玻理钢;

风轮直径(m)：1.8、2、2.3、2.6、2..8、7-10;

启动风速(m/s) ：3 、3 、3、3、3.5、3.5;

额定风速(m/s) ：8 、8 、8、8、9、9;

风轮额定转速(r/min) ：600、570、530、450、390、150;

输出电压(V) ：28、28、28、28、56、220;

支架高度(m)：6、6、6、6、6、根据用户要求制定;

调速方式：尾翼自动偏侧;

使用方式：蓄电池输出直流(150W、200W) 、蓄电池/配逆变器输出(300W、500W、1KW、10KW);

3.2关于风力发电的电力集中监视

在风力发电中，需要监视正常的发电量和消耗量。由于气侯的变化会使发电量也产生变化，因此电力监视对于稳定的运行风力发电系统来说，是不可缺少的测量项目。

应用技术

风力发电需要先将多台测量仪器分散安装在不同的测量地点，然后将这些分散的测量仪器在一个地点集中进行管理。如MobileCorder MVl00/MV200数据采集器具有小机型、网

络功能、显示功能等适合于分散配置的特点。使用DAQWORX软件可以将分散的MVl00/MV200所采集的数据进行统合。软件不仅可以从数据采集仪器读取数据，也可以通过Modbus协议从其它厂家的仪器中读取数据。此外，还可以从网络相机从粘贴图像至监视画面。软件使用可以轻松的构建集中监视环境。

特点：配有广视角TFT彩色液晶显示器，具有出众的显示功能;标准配置以太网功能，有FTP功能/E-mail发送功能/Web监视功能支持远程监视;长内存，使用内部存储器、外部存储媒体可以在本体中保存长期的数据。

4、太明阳能及风力发电的控制器

控制器是有效控制太阳能或风机发出的电力向蓄电池充电，蓄电池向负载放电，使蓄电池在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。

4.1全数字太阳能智能控制器

全数字太阳能智能控制器全部采用微电脑和无触点控制技术，并具备各种保护功能，广泛应用于邮电通信、微波、光缆传输、铁路通信及信号，也可为边远地区、海岛部队以及移动场所提供电力。

由于太阳能电池的寿命一般均在20年以上，因此系统寿命可靠性较高，并可取代柴

油机，实现无人值守。

性能特点：控制电路与主电路完全隔离，可正接地也可负接地;LED、LCD显示功能，可显示当前蓄电池电压、太阳能电池阵列输出电流、负载电流及蓄电池充电电流、日发电量、累计发电量;多路(6路/12路/18路等)太阳能可以同时接入;阶梯式控制方式，可使太阳能电池发出的电最大限度向蓄电池充电，效率大大提高;各路充电压检测具有“回差”控制功能，可防止静态开关进入振荡状态;过充、过放、过载、短路、接反、过热等一系列报警和保护功能;霍尔电流互感器检测电流;温度补偿调节电压;最近30天的电量数据采集，没电时电量可以存储;太阳能每天累计发电量，太阳能历史累计发电量，掉电数据不丢失。

具有RTC功能，可以查寻当前时间，在任何时候出现异常(过充、过放、过载、短路等)，会把不同故障发生的时间分别记录下来，送上位机显示;提供标准RS232/RS485接口;根据客户不同需要，可安装不同等级防雷器;根据系统需要，可提供光控、油机、备用电源等功能。

4.2全数字风力发电智能控制器

全数字风力发电智能控制器是控制风力发电机将风能转化为电能并贮存到蓄电池的装置，控制器全部采用微电脑和无触点控制技术，并具备各种保护功能，广泛应用于邮电通信、微波、光缆传输、铁路通信及信号，也可为边远地区、海岛部队以及移动场所提供电力。

其性能特点与全数字太阳能智能控制器类同，值此仅将不同之处列下：多路风机可以同时接入;阶梯式控制方式，可使风机发出的电最大限度面向蓄电池充电，充电效率大大提高。

控制器内置大功率风机卸载电阻，无级调节，逐级投入，使蓄电池不会经受突变大电流充电，大大提高蓄电池使用寿命，另使风机平稳降速，有效防上风机飞车;最近30天的电量数据采集，没电时电量可以存储.

4.3无尾翼风机控制器厚原理与特征

4.31原理可用下述表格简述：

4.32特点：采用Microchip公司专用微处理芯片;专用的风速仪与高性能风向传感器;

实时显示风速、风向、功率、电压、电流、手/自动刹车、偏航、变桨等信息;EMI/EMC指标优异，配备RS232/RS485及上位机监管软件;具有欠/过压自动切换，可实现三级电动刹车，自动关桨;防雷击、过载、短先等各种故障自动保护功能及故障报警;可设置最佳切入风速和切出风速，运行中能进行智能控制，自动根据风速、风向的变化，改变桨距、偏航方向，实现最大功率输出;工作温度-20℃-70℃，可配置微型打印机，选择。其应用范围为 适用于各种无尾翼风力发电机的控制。

4.4风光互补智能控制器

风光互补智能控制器是控制太阳能电池、风力发电机将太阳能、风能转化为电能并贮存到蓄电池的装置，由于风力资源和阳光资源在不同的地域、季节、天气条件分布不同，具有一定的互补性。同时充分利用风力资源发电一次性投资较低，而新能源发电系统维护量低，采用风光互补系统，性价比高。兼有太阳能控制器、风力发电控制器的特点。

4.5路灯控制器

太阳能路灯是一种独立的照明系统，路灯控制器是将太阳能转化为电能并贮存到蓄电池为道路提供照明的装置，采用微电脑芯片和无触点控制技术，并具备各种保护功能。

性能特点为：照明开/关灯自动控制(光控、定时可设定);时控有1、3、4、5、6、8小时自由选择;蓄电池充/放电、欠压/过压/反接保护及温度补偿自动控制;负载开/短路自动保护，保护自复位。

5、逆变电源

是将直流电转变为交流电的装置，是太阳能、风力发电系统的核心部件，根据产品设计情况分为：太阳能、风力发电专用正弦波逆变电源，经济型太阳能、风力发电控制逆变一体机，太阳能并网逆变电源与风力发电并网逆变电源等四类。

5.1太阳能、风力发电专用正弦波逆变电源

太阳能、风力发电专用逆变电源是太阳能、风力发电系统的核心部件，该电源针对新能源发电系统的特点来设计制造，主要应用于太阳能电站，风力发电站，风、光、油、蓄互补发电系统和户用太阳能供电系统。

其工作原理可通过下述框图表示：

其性能特点为：DSP芯片控制，智能功率模块组装，纯正弦波输出，输出稳压、稳频，具有过压、欠压、过载、短路、输入极性接反等各种保护功能，而逆变效率≥85%，具有交流旁路功能，输入输出优异的EMI/EMC指标，可配备RS232/485接口，是高可靠性、高效率。

5.2太阳能并网逆变电源

光伏并网发电是将太阳能电池阵列所发出的直流电转变为交流电馈送电网，是太阳能发电走向可持续发展的必由之路，通过政府对太阳能发电收购价格的扶持，将促进环保绿色电力的发展。

其工作原理可通过下述框图表示：

其性能特点为：DSP芯片控制，智能功率模块组装;MPPT控制，适时追踪太阳能电池板的最大输出功率;纯正弦波输出，自动同步并网，电流谐波含量小，对电网无污染、无冲击;具有扰动检出技术，实现反孤岛运行控制;采用LCD、LED显示功能，其保护和报警功能齐全;RS232/485通讯，实现远程数据采集和监视;具有并网/独立运行功能。

技术指标：

参数(例如1KW-50KW)：输入直流电压(200V-400V)， 输出谐波失真率≤5%， 过载能力 150%、10秒，逆变效率>92%， 使用环境温度-25~+55℃.

5.3风机并网逆变电源

风机并网发电是将风力发电机所发出的交流电经过整流逆变成交流电并馈送电网。同太阳能发电一样，风力发电是新能源发电走向可持续发展的必由之路.

其工作原理可通过下述框图表示：

其性能特点与太阳能并网逆变电源类同。

5.5光伏风力发电系统专用上位机软件

该软件为用户提供一个远程监管供电、用电设备的在线系统，配合多功能离网、并网逆变电源，对系统进行实时数据显示与处理、系统功能分析，系统事故追忆、各种文档备份、用户级别选择，实现远程特定功能控制、新用户电源使用学习，在线帮助等功能。

具体功能

实时数据显示与处理：对于系统电量、事故记录等非实时数据，根据电源系统采集周期，做定时采集，打包。在系统相应采集周期设定时间段内进行处理并备份。

事故追忆：具备详细的事故记录(精确到秒，以时间段显示，同时记录系统所有运行参数备查)多种查询方式(按站点，按时间，按日期及起组合方式);报表生成和打印，数据软件备和数据硬件备份。

告警功能：具备报警参数设定，告警参数显示与保持。提供声音(内容可以自行选择，满足个性需求，同时提供pc机内部蜂鸣器报警，为用户节约电能)，光，短信，邮件，电话等报警方式。

安全模式：对用户提供权限管理、密码登录、无误操作设计，免费在先升级电源知识数据库，新电源用户学习影像资料;对电源设备：实时控制，参数全面具体，防误操作处理。

附加功能与人性化设计：数据显示多样化;避免重复运行的设计。还有可实现无线监控.

6、结束语

应该说，国内外许多厂商有很多糸列的太阳能及风力发电系统与产品，上述介绍的应用特征仅从共性的角度出发，因此在选用时应根据实际需要，确定参数与指标，以获特较高的性价比。