独立光伏发电系统中蓄电池充电方法探究 .txt16生活, 就是面对现实微笑, 就是越过障碍注视未来;生活,就是用心灵之剪,在人生之路上裁出叶绿的枝头;生活,就是面对困惑或黑暗时,灵魂深处燃起豆大却明亮且微笑的灯展。

17过去与未来,都离自己很遥远,关键是抓住现在,抓住当前。

本文由 huarobust 贡献pdf文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。

建议您优先选择 TXT ,或下载源文件到本机查看。

测试测量技术独立光伏发电系统中蓄电池充电方法探究Explore of Battery Charging Method in Stand- alone Photovoltaic Power Generation System王恩, 杨海柱, 陈广华 (河南理工大学电气工程与自动化学院, 河南焦作 454000 Wan g En , Yan g Hai- zh u , en Gu an g - h u a (Electrical Engineering and Automation Ch College of Henan Polytechnic University, Henan Jiaozuo 454000 蓄电池是独立光伏发电系统中必不可少的储能环节, 研究其充电方法具有特殊的意义。

文章在介绍摘要:几种充电方法的基础上, 提出一种基于 UC3909 的四阶段充电方式, 并搭建实验电路, 对样机进行充电实验。

实验结果表明该方法简单有效, 充电器工作稳定可靠, 能够保证系统的稳定运行。

太阳能; 蓄电池; 充电器关键词: TM615 中图分类号: B 文献标识码: 1003- 0107(201006- 0021- 03 文章编号:Ab s t ra ct : Ba tte ry is a n e s s e ntia l p a rt of the e ne rg y s tora g e in s ta nd - a lone p hotovolta ic p owe r g e ne ra tion s ys te m, it ha s a s p e c ia l me a ning to e xa mine c ha rg ing me thod .This a rtic le d e s c rib e s s e ve ra l c ha rg ing me thod s , one me thod s whic h is b a s e d on the UC3909 is p rop os e d ,it c onte nts four- s ta g e c ha rg ing me thod , a nd to b uild e xp e rime nta l c irc uit, d o c ha rg ing e xp e rime nts of the p rototyp e . Exp e rime nta l re s ults s how tha t the me thod is s imp le a nd e ffe c tive , s ta b le a nd re lia b le c ha rg e r to e ns ure the s ta b le op e ra tion of the s ys te m. Ke y w o rd s : Sola r; tte ry; rg e rs Ba Cha CLC n u m b e r:TM615 Do cu m e n t co de :B 1003- 0107(201006- 0021- 03 Art icle ID:1 引言对于独立光伏发电系统而言, 储能环节是不可缺少的重要组成部分, 储能系统的好坏直接影响到光伏发电系统的性能, 目前光伏发电系统中通常使用蓄电池实现储能, 蓄电池是通过充电将电能转化为化学能储存起来, 使用时再将化学能转化为电能释放出来的化学电源装置。

它是用两个分离的电极浸在电解质中而成, 由还原物质构成的电极为负极, 由氧化物质构成的电极为正极。

其中常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镍锡蓄电池和镍氢蓄电池 [3]。

目前我国用于太阳能光伏发电系统的蓄电池绝大多数是阀控式密封铅酸蓄电池, 只是在高寒户外系统中采用镍锡蓄电池的比较多。

在小型的太阳能草坪灯和便携式太阳能供电系统中使用镍锡或镍氢蓄电池比较多,独立光伏发电系统结构如图 1 所示,文章对蓄电池充电方法的论述中采用的是阀控式密封铅酸蓄电池。

电控制方法直接影响到系统的性能。

充电控制方法的优劣影响到铅酸蓄电池的荷电量的大小, 同时也关系到铅酸蓄电池的使用寿命。

而荷电量的大小决定着太阳能独立光伏发电系统向负载供电的能力、铅酸蓄电池的使用寿命关系到系统的造价以及系统的使用寿命, 因此选择合理的充电控制方成本、法是提高太阳能独立光伏发电系统性能的有效手段。

目前铅酸蓄电池常用的充电控制包括恒流充电、恒压充电、两阶段和三阶段充电等方法 [5]。

1 恒流充电恒流充电就是在整个充电过程中始终以恒定的电流进行充电, 随着蓄电池电压的变化要进行电流调整, 使充电电流不变, 充电电压和充电电流变化关系如图 2 所示,这种充电方式有很多不足之处, 该充电方法已经不再被使用。

图 2 恒流充电曲线 2 恒压充电图 1 独立光伏发电系统框图恒压充电就是在整个充电过程中始终以一定的电压对蓄电池进行充电。

其充电特性曲线如图 3 所示。

这种充电方法也有明显的不足:充电初期, 如果蓄电池过度放电, 充电电流会很大, 这样会对充电器的质量要求比较高, 而且可能因过流影响蓄电池的寿命; 如果充电电压过低, 就会使后期充电电流又2 常用充电方法在太阳能独立光伏发电系统中,对铅酸蓄电池使用的充2010 第 06 期21P产品设计 roduct Des ign过小, 充电时间过长。

但是由于太阳能光伏阵列输出功率的不稳定性, 减也会较小。

以及光伏系统由于自身功率量的限制和光照的变化,因此对蓄电池充电的同时还必须考虑蓄电池充电电流的大小。

因此, 在光伏系统中采用充电可接受电流控制的智能充电也不是太合适。

3 四阶段充电方法在太阳能光伏发电系统中,综合考虑日照强度以及环境温度对光伏系统充电电流的影响、铅酸蓄电池性能以及系统图 3 恒压充电曲线 3 两阶段和三阶段充电法这种充电方法在充电初始阶段采用恒流充电方式,蓄电池充电到达一定容量后, 然后采用恒压充电方式充电。

这种方法在一定程度上克服了恒流与恒压充电的缺点。

其充电特性曲线如图 4 所示。

IBULK UOC UF VT成本等因素, 选用专用铅酸蓄电池充电芯片 UC3909, 实现四阶段充电法充电[1,2,4], 由于较好地使用涓流及浮充充电模式, 从而使蓄电池的容量达到额定值, 延长其寿命, 四阶段充电状态如图 6 所示。

IOCT IT图 6 四阶段充电方式四阶段充电状态如下:图 4 两阶段和三阶段充电曲线三阶段充电法是在两阶段充电基础之上, 增加了浮充阶这样可以弥补铅酸蓄电池由于自放电造成能量的损失。

在段。

浮充时, 铅酸蓄电池充电电压要比恒压阶段的充电电压低, 如图 4 所示。

4 智能充电智能充电是以铅酸蓄电池最低析气率为前提,以铅酸蓄电池快速充电的基本规律为基础,找出铅酸蓄电池能够接受的最大充电电流, 然后绘出可以接受的充电电流曲线。

图 5 给出的蓄电池自然接受特性曲线,曲线上方的任何充电电流, 不仅不能提高充电速率, 而且会增加析气。

在曲线下方的充电电流就是蓄电池可接受的充电电流。

1 涓流充电涓流充电是为了防止充电时大电流灌入蓄电池,超过蓄电池初始充电电流值, 造成蓄电池的损坏。

涓流充电原理是:充电时设定一个充电使能电压 UT, 当蓄电池的端电压低于 UT 时, 光伏控制器将提供一个很小的电流 IT 对蓄电池进行充电。

随着涓流充电状态的进行, 铅酸蓄电池的端电压会逐渐升高, 如果蓄电池端电压值达到到 UT, 充电器将进入第二个充电阶蓄电池的端电压已经高段, 即恒流充电状态。

如果充电之初, 于 UT, 充电器将直接进入恒流充电阶段, 不再经过涓流充电阶段。

2 恒流充电恒流充电阶段也是快速充电阶段, 在恒流充电期间, 充电器提供一个恒定的电流 IBULK 给蓄电池充电, 此时蓄电池容量快速增加, 容量变化的同时, 蓄电池的电压将会不断上升, 如果蓄电池端电压达到设定的过压充电电压 UOC, 蓄电池充电就转入过压充电状态。

3 过压充电过压充电阶段期间充电电压 UOC 不变, 并稍高于蓄电池的额定电压, 这样可以使蓄电池容量最后达到饱和, 此时充电电流逐渐减小, 如果充电电流减小到过充终止电流IOCT, 表明蓄图 5 最佳充电曲线智能充电使蓄电池的充电电流始终保持在可接受电流的区域, 这样不仅使蓄电池能快速充电, 而且对蓄电池寿命的影电池已被充满, 充电模式已经转入浮充状态。

4 浮充充电浮充电压略低于 UOC, 浮充充电就是提供一个恒定的带有温度补偿的浮充电压 UF 给蓄电池充电, 来保持蓄电池容量不22测试测量技术变, 浮充阶段会一直提供很小的浮充电流, 用以弥补蓄电池由于自身放电造成的能量损失。

此后, 如果蓄电池端电压下降到 UOC 的 90%, 充电器就会自动进入恒充或涓充状态。

表 1 可以还可以看出恒流充电时间段是 1- 5 小时之间。

实验所设定的过压充电门槛电压 UOC=30V, 当蓄电池端电压高于 30V 时, 就要进入过压充电阶段, 从表1 可以看出, 5 小时蓄电池端电压为 29V, 小时的端电压为 28.5V,说明在 6 5- 6 小时之间, 蓄电池电压达到了 30V 后转入过压充电模式, 此时充电电流逐渐减少, 7 小时阶段就是过压充电阶段。

6从表 1 可以看出,从 7 小时起,充电电压稳定在 27V 左右, 充电电流最终稳定在 0.18A 左右。

该实验设定的浮充电压 UF=27V, 过充终止电流 IOTC=0.38A, 当过压充电阶段充电电流小于过充终止电流 IOTC 时, 表明蓄电池已被充满, 进入浮充状态, 此时浮充电压为 27V, 浮充电流为 0.18A。

7- 9 小时阶段验证了四阶段充电的浮充充电模式。

从这 10 组数据的分析可以得出, 该充电过程实现了四阶段充电过程的转换。

4 蓄电池充电实验实验是为了验证提出的四阶段充电方案, 同时验证独立光伏控制器的充电性能我们对一组额定容量 24V/380AH 的蓄电池组进行充电, 同时对充电电压、电流进行检测。

太阳能电池阵列采用 4 块 175W 的多晶硅太阳电池阵列串连, 额定输入功率 700W, 太阳能电池阵列的开路电压约 140V 左右。