項(xiàng)目2光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

任務(wù)2.3蓄電池的選型

2.3.1鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理分析

1.鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)鉛酸密封蓄電池由正負(fù)極板、隔板、電解液、殼體（電池槽、蓋）、接線端子和安全閥等組成，如圖2-29所示。

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任務(wù)2.3蓄電池的選型

（1）正負(fù)極板極板在蓄電池中的作用有兩個(gè)：一是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的轉(zhuǎn)換；二是傳導(dǎo)電流。正極活性物質(zhì)主要成分為深棕色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)主要成分為海綿狀鉛（Pb），呈深灰色。（2）隔板（膜）普通鉛蓄電池采用隔板，而VRLA蓄電池采用隔膜。它的主要作用是：防止正負(fù)極板短路，使電解液中正負(fù)離子順利通過(guò)；阻緩正負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落，防止正負(fù)極板因震動(dòng)而損傷。

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（3）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）是由PP塑料、橡膠等材料制成，是盛放正、負(fù)極板和電解液等的容器。（4）電解液電解液是蓄電池的重要組成部分，它的作用一是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生溶解和電離，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)；二是起導(dǎo)電作用，蓄電池使用時(shí)通過(guò)電解液中離子遷移，起到導(dǎo)電作用，使電化學(xué)反應(yīng)得以順利進(jìn)行。它是純濃硫酸和蒸餾水按一定的比例配制面成。（5）安全閥作用有兩個(gè)：一是安全使用；二是密封作用。

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（6）正負(fù)接線端蓄電池各單格電池串聯(lián)后，兩端單格的正、負(fù)極樁分別穿出蓄電池蓋，形成蓄電池的正、負(fù)接線端，實(shí)現(xiàn)電池與外界的連接。正接線柱標(biāo)“＋”或涂紅色，負(fù)接線柱標(biāo)“－”號(hào)或涂藍(lán)色、綠色。

2.鉛蓄電池的原理分析目前公認(rèn)的是哥來(lái)德斯東和特利浦兩人提出的“雙硫酸化理論”。

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2.3.2蓄電池的充電控制

1.充電過(guò)程中階段劃分充電過(guò)程一般分為主充、均充和浮充。

2.主充、均充、浮充各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換主充、均充、浮充各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法有：（1）時(shí)間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時(shí)間，由時(shí)間繼電器或CPU控制轉(zhuǎn)換時(shí)刻。（2）設(shè)定轉(zhuǎn)換點(diǎn)的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實(shí)際電流或電壓值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（3）采用積分電路在線監(jiān)測(cè)蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)到一定值時(shí)，則發(fā)信號(hào)改變充電電流的大小。

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3.充電程度判斷判斷充電程度的主要方法有：（1）觀察蓄電池去極化后的端電壓變化。（2）檢測(cè)蓄電池的實(shí)際容量值，并與其額定容量值進(jìn)行比較，即可判斷其充電程度。（3）檢測(cè)蓄電池端電壓判斷。

4.停充控制主要的停充控制方法有：（1）定時(shí)控制。（2）電池溫度控制。（3）電池端電壓負(fù)增量控制。

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2.3.3蓄電池充放電控制電路分析

1.普通蓄電池充放電控制電路（1）電路結(jié)構(gòu)（2）工作原理

2.基于UC3906的蓄電池充電器電路（1）UC3906的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）充電參數(shù)的確定（3）應(yīng)用實(shí)際電路項(xiàng)目2光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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2.3.4蓄電池容量的設(shè)計(jì)（1）將負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實(shí)際情況確定的連續(xù)陰雨天數(shù)得到初步蓄電池容量。（2）蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。（3）綜合（1）、（2）得電池容量的基本公式為

式中電量的單位是A﹒h，如果電量的單位是W﹒h，先將W﹒h折算成A﹒h，折算關(guān)系如下：

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2.相關(guān)因素的考慮（1）放電率對(duì)蓄電池容量的影響（2）溫度對(duì)蓄電池容量的影響（3）實(shí)用蓄電池容量的計(jì)算考慮以上相關(guān)因素后，將有關(guān)修正系數(shù)代入后有

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（4）蓄電池串并聯(lián)數(shù)的確定串聯(lián)的蓄電池的個(gè)數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱電壓除以蓄電池的標(biāo)稱電壓，即蓄電池并聯(lián)數(shù)的計(jì)算公式為：

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3.蓄電池容量選擇其他幾種計(jì)算公式和方法設(shè)計(jì)蓄電池的容量還有以下幾種計(jì)算公式和方法:

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2.3.5蓄電池的選型

1.鉛蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)（1）蓄電池的容量（A·h）①理論容量②實(shí)際容量③額定容量（2）蓄電池的電壓①開(kāi)路電壓②工作電壓（端電壓）③浮充電壓④放電終止電壓

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（3）放電時(shí)率和放電倍率蓄電池放電或充電至終止電壓的速度，稱為放電率或充電率，有放電時(shí)率（小時(shí)率）和放電倍率（電流率）兩種表示方法。①放電時(shí)率②放電倍率（4）內(nèi)阻電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化內(nèi)阻。

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（5）放電深度在蓄電池使用過(guò)程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度（6）自行放電率蓄電池的自放電是指蓄電池在開(kāi)路擱置時(shí)自動(dòng)放電現(xiàn)象。

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2.蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù)、型號(hào)、額定容量、電池功能或形狀等組成，如圖2-39所示。

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3.蓄電池的選型根據(jù)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)特殊的使用環(huán)境及條件，對(duì)蓄電池有如下要求：（1）具有深循環(huán)放電性能；（2）循環(huán)使用壽命長(zhǎng)；（3）對(duì)過(guò)充電、過(guò)放電耐受能力強(qiáng)；（4）具有免維護(hù)或少維護(hù)的特點(diǎn)；（5）低溫下也具有良好的充電、放電特性；（6）具有較高的能量效率；（7）具有很高的性能價(jià)格比。目前離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)大多采用閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電池。

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2.4.1光伏控制器的功能、分類及原理分析

1.光伏控制器的功能光伏控制器的基本功能就是將光伏組件（陣列）產(chǎn)生的直流電能提供給蓄電池充電，同時(shí)防止蓄電池的過(guò)充電或過(guò)放電。此外，還具有一些其他保護(hù)功能，如防止反充功能、過(guò)載和短路保護(hù)功能