太陽能光伏充電器的研制

1、高效光伏充電器的研制 引言 在許多太陽能光伏利用系統(tǒng)中均采納蓄電池作為貯能元件，但太陽 電池的輸出特性與當(dāng)時日照、太陽電池表面溫度以及負(fù)載有關(guān)，且具有 非線性特性，故蓄電池在充電過程中其端電壓也在不斷的變化。常規(guī)太 陽電池充電電路如圖1所示。圖1(a )為目前常用的充電電路，當(dāng)太陽 電池的開路電壓高于蓄電池端電壓時即對蓄電池充電，這種充電方式簡 單可靠，但存在如下問題：太陽電池和蓄電池的電壓必須嚴(yán)格匹配，例 如采納最大功率點電壓為 16.5V的太陽電池，則只能對12V規(guī)格的蓄電 池充電，若對6V的蓄電池充電，則由于太陽電池的工作點已遠(yuǎn)離最佳 工作點，盡管其充電電流有所增大，但充電的功率損失專門

2、大。如圖2 所示，對蓄電池充電時太陽電池的輸出功率相當(dāng)于圖中apco矩形的面 積；當(dāng)蓄電池的端電壓低于 12V時（假設(shè)為9V），太陽電池的輸出功率 為bQdo矩形面積。顯然，后者面積小于前者，即太陽電池未能輸出最 大功率。 酚辰二梶菩 * 1一太陽電就陣洌 島 Da) (1) y = D + 0. 618 (Dt Da) (2 將上述x、y的值即占空比作為脈寬調(diào)制信號， 驅(qū)動斬波管，通過電 壓、電流互感器檢測后得到功率 R和Py,依照R和Py的值作出如下推 斷： (a )若Px Py,則講明最大功率點所對應(yīng)的占空比D在區(qū)間Da, y 內(nèi)，令 Db = y, y = x, x = Da + Db

3、 y, Py = Px (b)若PxV Py,則講明最大功率點所對應(yīng)的占空比D在區(qū)間 :x, Db內(nèi)，令 Da= x, x = y, y = Da + Db x, Px = Py （c ）若Px = Py,則講明最大功率點所對應(yīng)的占空比D在區(qū)間X , y 內(nèi)，令 Da = xDb = y 再用黃金分割式（1）、（2）計算x、y并計算R和Py,重復(fù)上述過程， 直至誤差值 Db D ,則最大功率點所對應(yīng)的占空比為 此主題相關(guān)圖片如下： 戸算=* C A） :弓） 采納0.618方法，每迭代一次，其占空比尋優(yōu)范圍將縮小到原來的 0.618 倍，因此具有較快的收斂速度，實際運行時則將某一占空比下太陽電

4、池 陣列輸出功率（由A/D轉(zhuǎn)換得到的電壓和電流的乘積得到 ）與前次功率 比較，再作出推斷，尋優(yōu)程序框圖略。 4實驗結(jié)果 采納上述操縱策略研制的樣機(jī)， 其性能穩(wěn)定、可靠，為驗證其高效 性，采納圖7所示電路對兩種充電器進(jìn)行性能比較。 設(shè)定太陽電池陣列 模擬器的輸出功率為150W開路電壓41V,填充因子0.75，兩個12V 38AH蓄電池串聯(lián)，在不同輻照度下分不對蓄電池充電，充電時刻均為6 日照度 2 (W/ m ) 充電電量(AH) 一般型 咼效型 500 16 . 0 16. 9 700 20 . 7 21 . 7 900 27 . 4 30. 8 1000 31 . 6 35. 4 此主題相關(guān)圖片如下: 兩種充電方式的充電電量列于表1，可見采納尋優(yōu)方式的充電器比一般 充電器性能優(yōu)越。另外，采納尋優(yōu)方式充電，太陽電池陣列和蓄電池之