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太陽能光伏系統(tǒng)控制器測試方案

時間:2012-5-2閱讀:7464

 

1、概述
太陽能光伏電源系統(tǒng)用控制器主要用于在太陽能光伏電源系統(tǒng)起自動防止太陽能光伏
電源系統(tǒng)的貯能蓄電池組過充電和過放電,以及承受逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路保護的作
用。
2、本檢驗方法依據(jù)
GB/T19064-2003家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗方法。
3、主要測試儀器和試驗設(shè)備
31.?dāng)?shù)字多用表:電壓、電流測量精度優(yōu)于0.5%
參考型號:HP公司的3457A34401A
32.高低溫試驗箱:溫度精度優(yōu)于±2
參考型號:田葉井公司的MC-71
32.高低溫潮熱試驗箱:溫度精度優(yōu)于±2℃,相對濕度精度優(yōu)于±3%
參考型號:田葉井公司的PL-3G
33.振動臺:一般普通的正弦振動臺都能達到要求。
參考型號:日本振研的CV-300電磁振動臺。
4.試驗方法:
41設(shè)備外觀與文件資料
411設(shè)備外觀
目測設(shè)備外觀及主要零、部件是否有損壞,是否有受潮現(xiàn)象,元器件是否有松動與丟失。
機殼表面鍍層是否牢固,漆面應(yīng)勻稱,無剝落、銹蝕及裂痕等現(xiàn)象。各種開關(guān)是否便于操作,
靈活可靠。
412商標(biāo)檢查
目測設(shè)備的標(biāo)簽內(nèi)容是否做到所有標(biāo)牌、標(biāo)記、文字符合要求,功能是否顯示清晰、正
確,是否標(biāo)明蓄電池和負載的連接點和極性。
413 文件資料
檢查設(shè)備的文件資料是否符合技術(shù)要求中的規(guī)定。
42控制器調(diào)節(jié)點的設(shè)置
421根據(jù)產(chǎn)品規(guī)定的指標(biāo)范圍,檢查在其電壓范圍內(nèi)工作點是否已經(jīng)根據(jù)蓄電池的特性
及地區(qū)環(huán)境設(shè)置好。
422 由于不同荷電狀態(tài)的蓄電池可以有不同的充電模式,應(yīng)檢查其是否有不同的充電模
式。
423檢查其是否具有溫度補償功能。
43.充滿斷開(HVD)和恢復(fù)功能型控制器(即開關(guān)型控制器)
開關(guān)型控制器具有輸入充滿斷開和恢復(fù)連接的功能。對于接通/斷開式控制器,設(shè)計標(biāo)
準(zhǔn)值為12V的蓄電池,其充滿斷開和恢復(fù)連接的電壓參考值如下:
431 起動型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD15.0~15.2V,恢復(fù)13.7V
432固定型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD14.8~15.0V,恢復(fù)13.5V
433密封型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD14.1~14.5V,恢復(fù)13.2V
測試電路如圖1。將直流電源接到蓄電池的輸入端子上,模似蓄電池的電壓。用電壓表
監(jiān)測直流電源的電壓,調(diào)節(jié)直流電源的電壓使其達到充滿斷開HVD 點(V1-2),控制器應(yīng)
當(dāng)能斷開充電回路;降低電壓到恢復(fù)充電點,控制器應(yīng)能重新接通充電回路。
44.脈寬調(diào)制型控制器
脈寬調(diào)制型控制器與開關(guān)型控制器的主要差別在充電回路沒有特定的恢復(fù)點。對于標(biāo)準(zhǔn)
值為12V的蓄電池,其充滿電壓的參考值如下:
441 起動型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD15.0~15.2V
442固定型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD14.8~15.0V
443密封型鉛酸蓄電池:充滿斷開HVD14.1~14.5V
測試電路如圖2。用直流穩(wěn)壓電源代替太陽能電池方陣通過控制器給蓄電池充電。當(dāng)蓄
電池電壓接近充滿點時,充電電流逐漸變小;當(dāng)蓄電池電壓達到充滿值時,充電電流應(yīng)接近
0。當(dāng)蓄電池電壓由充滿點向下降時,充電電流應(yīng)當(dāng)逐漸增大。
45.溫度補償
將溫度傳感器放入恒溫箱,充滿斷開(HVD)點隨溫度的變化而有所改變,可以畫出
一條曲線,其斜率應(yīng)符合溫度系數(shù)每節(jié)電池-3~7mV/℃ 的要求。
46.欠壓斷開(LVD)和恢復(fù)功能
當(dāng)蓄電池的電壓降到過放點(1.80±0.5V/只時控制器應(yīng)能自動切斷負載;當(dāng)蓄電池
電壓回升到充電恢復(fù)點(2.2~2.25V/只時,控制器應(yīng)能自動或手動恢復(fù)對負載的供電。
測試電路如圖3。將直流穩(wěn)壓電源接到蓄電池的輸入端,模似蓄電池的電壓。將可變電
阻接到負載端,模似負載。將放電回路的電流調(diào)到額定值,然后將直流電源的電壓調(diào)至欠壓
斷開LVD點,控制器應(yīng)能自動斷開負載;將電壓回調(diào)至恢復(fù)點,控制器應(yīng)能再次接通負載。
如果是帶欠壓鎖定功能的控制器,當(dāng)直流輸入電壓達到欠壓恢復(fù)點之上,控制器復(fù)位后應(yīng)能
接通負載。
設(shè)定標(biāo)稱值為12V 的蓄電池,其欠壓斷開(LVD)和恢復(fù)電壓的參考值如下:
a) 欠壓斷開LVD11.111.4V
b) 自動或手動恢復(fù):13.213.5V
47.空載損耗(靜態(tài)電流)
測試電路如圖4。斷開PV輸入和負載輸出,直流電源接在控制器的蓄電池的輸入端,當(dāng)
發(fā)光二極管(LED)不工作時,用電流表測量控制器的輸入電流,其值應(yīng)不超過其額定充電
電流的1%
48.控制器充、放電回路壓降
481調(diào)節(jié)控制器充電回路電流至額定值,用電壓表測量控制器充電回路的電壓降,其值
應(yīng)不超過系統(tǒng)額定電壓的5%
482調(diào)節(jié)控制器放電回路電流至額定值,用電壓表測量控制器充電回路的電壓降,其值
應(yīng)不超過系統(tǒng)額定電壓的5%
49.耐振動性
在頻率為10Hz~55Hz 、振幅為0.35mm、三軸向各振動30min 后,通電檢查設(shè)備應(yīng)能
正常工作。
410.保護功能
4101負載短路保護
檢查控制器的輸出回路是否有短路保護電路。控制器應(yīng)能夠承受任何負載短路的電路保
護。
4102內(nèi)部短路保護
檢查控制器的輸入回路是否有短路保護電路。控制器應(yīng)能夠承受內(nèi)部短路的電路保護。
4103反向放電保護
測試電路如圖5。將電流表加在太陽能電池組件的正、負端子之間(相當(dāng)于將太陽能電
池組件端短路),調(diào)節(jié)接在蓄電池輸入端的直流穩(wěn)壓電源電壓,檢查有無電流通過。如果沒
有電流,說明反向放電保護正常。
4104極性反接保護
將控制器的輸入端正負極反接到直流穩(wěn)壓電源的輸出端,檢查控制器或直流穩(wěn)壓電源是
否損壞。如果沒有損壞,說明極性反接保護正常。
4105雷擊保護
目測避雷器的類型和額定值是否能確保吸收預(yù)期的沖擊能量。控制器應(yīng)能夠承受在多雷
區(qū)由于雷擊引起的擊穿的電路保護。
411.耐沖擊電壓
將直流穩(wěn)壓電源加到控制器的太陽能電池輸入端,施加1.25 倍的標(biāo)稱電壓并持續(xù)1h 后,
通電檢查控制器應(yīng)不損壞。
412.耐沖擊電流
將直流穩(wěn)壓電源接在控制器的充電輸入端,可變電阻接在蓄電池端,調(diào)節(jié)可變電阻使充
電回路電流達到標(biāo)稱電流的1.25倍并持續(xù)1h 后,通電檢查控制器應(yīng)不損壞。
413.環(huán)境試驗
4131低溫貯存試驗
試驗方法按GB/T2423.1-2001中“試驗A”進行。產(chǎn)品無包裝、不通電、不含蓄電池。
試驗溫度為(-25±3)℃,試驗持續(xù)時間為16h,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下恢復(fù)2h , 控制器應(yīng)
能正常工作。
4132低溫工作試驗
試驗方法按GB/T2423.1-2001 中“試驗A”進行。產(chǎn)品無包裝。試驗溫度為(-5±3
℃,通電加額定負載并保持2h,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下恢復(fù)2h , 控制器應(yīng)能正常工作。
4133高溫貯存試驗
試驗方法按GB/T2423.2-2001中“試驗B”進行。產(chǎn)品無包裝、不通電。試驗溫度為(70
±2)℃,試驗持續(xù)時間為2h,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下恢復(fù)2h , 控制器應(yīng)能正常工作。
4134高溫工作試驗
試驗方法按GB/T2423.2-2001中“試驗B”進行。產(chǎn)品無包裝。試驗溫度為(40±2
℃,通電加額定負載并保持2h,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下恢復(fù)2h , 控制器應(yīng)能正常工作。
4135恒定濕熱試驗
試驗方法按GB/T2423.9-2001 中“試驗Cb”進行。產(chǎn)品無包裝、不通電。試驗溫度為(40
±2)℃,相對濕度為(93±3%,試驗持續(xù)時間為48h,試驗后取出樣品在正常環(huán)境下恢
復(fù)2h 后,控制器應(yīng)能正常工作。
 
家用太陽能光伏電源系統(tǒng)-控制器、逆變器的技術(shù)要求與質(zhì)量
 
一、GB/T 19064-2003中控制器、逆變器技術(shù)條件編制說明
◆標(biāo)準(zhǔn)項目的起源
1998年由國家經(jīng)貿(mào)委與世界銀行合作開展的環(huán)境(GEF)/世界銀行中國可在生能源商業(yè)化發(fā)展促進項目—光伏市場開發(fā)子項;
◆計劃:在我國西部地區(qū)推廣10兆峰瓦太陽能戶用光伏電源系統(tǒng)(約30~50萬套)
◆ 目的:促進光伏及風(fēng)-光互補發(fā)電系統(tǒng)潛在市場的開發(fā),為進一步商業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)為保證項目實施的技術(shù)水平與質(zhì)量,國家經(jīng)貿(mào)委可在生能源項目辦
按世行環(huán)境基金組織的要求,組織中外專家并經(jīng)科研、生產(chǎn)及檢測等單位的調(diào)研和征求意見,1999年5月制訂出“太陽能戶用光伏電源系統(tǒng)和風(fēng)-光互補發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)條件”
依據(jù): 技術(shù)條件中的控制器、逆變器指標(biāo)要求,是依據(jù)世行專家提供的產(chǎn)品技術(shù)要求及其他國家標(biāo)準(zhǔn)而編制的

二、GB/T 19064-2003中控制器的主要技術(shù)要求與實際檢驗中的質(zhì)量
1.充滿斷開(HVD)和恢復(fù)功能
◆要求控制器具有輸入充滿斷開和恢復(fù)接連功能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的蓄電池值為:12V;則充滿斷開和恢復(fù)連接電壓參考值:
起動型鉛酸電池充滿斷開為:15.0~15.2V;恢復(fù)連接為:13.7V
固定型鉛酸電池充滿斷開為:14.8~15.0V;恢復(fù)連接為:13.7V密封型鉛酸電池充滿斷開為:14.1~14.5V;恢復(fù)連接為:13.2V注:脈寬調(diào)制和開關(guān)型的控制器主要在充電回路設(shè)計、采用的技術(shù)與其不同,故本標(biāo)準(zhǔn)中就沒有特定連接恢復(fù)值要求標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)不足點及存在問題:
⑴充滿斷開和恢復(fù)連接都應(yīng)該有一定的電壓寬度,則恢復(fù)連接只規(guī)定一點,這會給電路設(shè)計、生產(chǎn)帶來一定的難度;
⑵被檢產(chǎn)品指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)有一定的偏差,其原因由二個方面:
a.用來做基準(zhǔn)電壓的器件造成和電壓比較器存在不穩(wěn)定或有較大的溫度漂移
就會造成在不同的時間或不同環(huán)境溫度下測量充滿斷開電壓和恢復(fù)充電電壓值時存在較大的差異產(chǎn)品出廠檢驗時所用的電壓表沒有經(jīng)過定期計量,則有一定的誤差,從而導(dǎo)致出廠前參數(shù)設(shè)定值也存在著相應(yīng)的誤差溫度補償
◆ 考慮環(huán)境及電池的工作溫度特性,控制器應(yīng)具備溫度補償功能:
--由于電池在充電過程中,再化合反應(yīng)產(chǎn)生大量熱不易散出,就會導(dǎo)致電池溫升過高,電解液干涸,造成電池的熱失控
溫度補償功能主要是在不同的工作環(huán)境溫度下,能夠?qū)π铍姵卦O(shè)置更為合理的充電電壓,防止過充電或欠充電狀態(tài)而造成電池充放電容量過早下降甚至過早報廢在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了溫度系數(shù)在-3~7mV/℃產(chǎn)品實際檢測情況:
目前送檢的控制器大部分不具備此功能,無此功能的主要原因:
a.電路設(shè)計稍加復(fù)雜;
b.生產(chǎn)成本略有提高
補償值的具體設(shè)定應(yīng)根據(jù)蓄電池生產(chǎn)廠商提供的參數(shù)來確定;
補償值的設(shè)置是否合理是關(guān)系電池使用時間長短的重要因數(shù)
空載損耗(靜態(tài)電流)
◆為了降低控制器的損耗,提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率,控制器的靜態(tài)電流應(yīng)盡量低
在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了控制器zui大自身耗電不應(yīng)超過其額定充電電流的1%產(chǎn)品實際檢測情況:
靜態(tài)電流超出標(biāo)準(zhǔn)要求主要出現(xiàn)在30w/12V以下的光伏控制器,造成此問題主要原因有以下二方面:
a.電路設(shè)計存在一定問題,尤其是在使用繼電器的電路中,應(yīng)避免控制器空載時繼電器處于驅(qū)動吸合狀態(tài),否則繼電器的驅(qū)動線圈將會消耗十幾毫安甚至幾十毫安的空載電流
設(shè)計時考慮:
⑴ 驅(qū)動電流較大的控制元件與電路工作之間的落輯關(guān)系;
⑵ 各部分電路的偏置電流調(diào)節(jié)到能保證電路正常工作時zui小值
電路中控制元器件的選擇與采購:
盡量選擇驅(qū)動電流小的控制元件,如:電壓驅(qū)動型的功率器件及CMOS電路等,并注意這些元件的質(zhì)量
、充、放電回路壓降
◆為了降低控制器的損耗,還應(yīng)對控制器充電或放電的電壓降提出要求
在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了控制器充電或放電的電壓降不應(yīng)超過系統(tǒng)額定電壓的5%產(chǎn)品實際檢測情況:
控制器的充放電回路壓降過大,主要問題出現(xiàn)在額定電流較大的光伏控制器,其原因有以下二方面:
a.充放電回路中反向隔離器件的選擇不合理,充放電電流較大時,應(yīng)盡量選用正向壓降小的肖特基二極管做充電回路中的反向隔離保護
電路板焊裝工藝存在一定問題:
⑴通過大電流的導(dǎo)線截面積不夠;
⑵電路板銅鉑線條較窄;
⑶大電流焊接點存在不同程度虛焊現(xiàn)象;
⑷蓄電池放電回路中的保險管(如選用劣質(zhì)管就產(chǎn)生較大壓降、卡座與電路板焊接不良同樣產(chǎn)生較大壓降)

b.


4
b.


3.



--
2.
b




2、帶載能力
◆要求逆變器在特定的輸出功率條件下能持續(xù)工作一定的時間標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下:
(1)輸入電壓與輸出功率為額定值,逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工作4h以上
(2)輸入電壓與輸出功率為額定值的125%,逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工
作1min以上
(3)輸入電壓與輸出功率為額定值的150%,逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工
作10s以上
產(chǎn)品實際檢測情況:
500~1000VA的逆變器達不到標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品說明書要求,影響了光伏電源系統(tǒng)實際運行的可靠性,縮短了產(chǎn)品的壽命
其主要原因:






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