本章介紹光伏系統(tǒng)的基礎(chǔ)電工知識(shí)。從事太陽(yáng)能發(fā)電工作,我們不可避免要接觸到有關(guān)電方面的名詞、術(shù)語(yǔ),也經(jīng)常有很多用電方面的困惑。同樣的組件,同樣的安裝方式,是什么因素導(dǎo)致發(fā)電量不一樣?為什么會(huì)發(fā)生由用電引發(fā)的火災(zāi)?晚上并網(wǎng)逆變器不工作,為什么隔離變壓器還會(huì)消耗電能?很多經(jīng)常聽(tīng)到的,看似簡(jiǎn)單,又不容易說(shuō)清的問(wèn)題,通過(guò)本章的學(xué)習(xí)都會(huì)有明確的答案。

本章介紹光伏系統(tǒng)基本電路知識(shí)

2.1、電路的組成和作用

電流所流過(guò)的路徑稱(chēng)為電路。它是由電源、負(fù)載、開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線等4個(gè)基本部分組成的。電源是把非電能轉(zhuǎn)換成電能并向外提供電能的裝置。常見(jiàn)的電源有光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池和發(fā)電機(jī)等。負(fù)載是電路中用電器的總稱(chēng),它將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。如電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能;電烙鐵把電能轉(zhuǎn)換成熱能;電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。開(kāi)關(guān)屬于控制電器,用于控制電路的接通或斷開(kāi)。連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來(lái),擔(dān)負(fù)著電能的傳輸和分配的任務(wù)。電路電流方向是由電源正極經(jīng)負(fù)載流到電源負(fù)極,在電源內(nèi)部,電流由負(fù)極流向正極,形成一個(gè)閉合通路。

電源和負(fù)載也是可以變換的,如電網(wǎng)一般都是電源,但在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中,電源是組件和逆變器,電網(wǎng)是負(fù)載。蓄電池在充電時(shí)是負(fù)載,放電時(shí)是電源。

2.2、電路的三種狀態(tài)

電路有三種狀態(tài):即通路、開(kāi)路、短路。

通路是指電路處處接通。通路也稱(chēng)為閉合電路,簡(jiǎn)稱(chēng)閉路。只有在通路的情況下,電路才有正常的工作電流,開(kāi)路是電路中某處斷開(kāi),沒(méi)有形成通路的電路,開(kāi)路也稱(chēng)為斷路,此時(shí)電路中沒(méi)有電流;短路是指電源或負(fù)載兩端被導(dǎo)線連接在一起,分別稱(chēng)為電源短路或負(fù)載短路。電源短路時(shí)電源提供的電流要比通路時(shí)提供的電流大很多倍,通常是有害的,也是非常危險(xiǎn)的,所以一般不允許電源短路。

光伏系統(tǒng)中,逆變器工作時(shí),組件處于通路狀態(tài),組件的電壓就是工作電壓;逆變器沒(méi)有工作時(shí),組件處于開(kāi)路狀態(tài),組件的電壓就是開(kāi)路電壓,開(kāi)路電壓一般要比工作電壓高19%左右。由于組件是一個(gè)電流源,內(nèi)阻比較高,組件短路時(shí)電流也不大,約為工作電流的1.25倍,所以單路的組件短路,熔斷器不會(huì)熔斷,逆變器里面的熔斷器的主要作用是有多路接入時(shí),任意一組接地,防止別的組串就會(huì)流向這一路,超過(guò)三路就需要配熔斷器了。

2.3、歐姆定律

所謂一段電阻電路是指不包括電源在內(nèi)的外電路,電阻電路歐姆定律的內(nèi)容是,流過(guò)導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比;與這殷導(dǎo)體的電阻成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

1)當(dāng)全電路處于通路狀態(tài)時(shí),得出端電壓為:,由公式可知,隨著電流的增大,外電路電壓也隨之減小。電源內(nèi)阻越大,外電路電壓減小得越多。在直流負(fù)載時(shí)需要恒定電壓供電,所以總是希望電源內(nèi)阻越小越好。

2)當(dāng)全電路處于斷路狀態(tài)時(shí),相當(dāng)于外電路電阻值趨于無(wú)窮大,此時(shí)電路電流為零,開(kāi)路內(nèi)電路電阻電壓為零,外電路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

3)當(dāng)全電路處于短路狀態(tài)時(shí),外電路電阻值趨近于零,此時(shí)電路電流叫短路電流。由于電源內(nèi)阻很小,所以短路電流很大。短路時(shí)外電路電壓為零,內(nèi)電路電阻電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

2.4、串聯(lián)和并聯(lián)電路

在一段電路上,將幾個(gè)電阻或者電源的首尾依次相連所構(gòu)成的一個(gè)沒(méi)有分支的電路,叫做串聯(lián)電路。將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻或者電源兩端分別接在電路中相同的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間,這種連接方式叫做并聯(lián)電路。

1)串聯(lián)電路有以下特點(diǎn):