《論文_獨(dú)立光伏系統(tǒng)高效充電策略研究(定稿)》

1、本文山huarobust貞獻(xiàn)pdf文檔可能在wap端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇txt,或下載源文件到木機(jī)査看。 總第47卷2010年第538期電測(cè)與儀衣 electrical measurement & tnstrumentationvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期獨(dú)立光伏系統(tǒng)高效充電策略研究張鴻闿1，蔡曉峰2,趙慧光3(1.華北水利水電學(xué)院，鄭州450011；2.河南工程學(xué)院，河南 新鄭451191；3.河南省新鄉(xiāng)供電公司，河南新鄉(xiāng)153002)摘要：首先介紹了光伏電池的特點(diǎn)和獨(dú)立式光 伏系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)對(duì)充電算法進(jìn)行了研究，提出了將mppt應(yīng)用于

2、充電系統(tǒng)的 方案，指出了普通三段式充電算法應(yīng)川于獨(dú)立光伏系統(tǒng)存在的問(wèn)題和解決的方法，并建立 了 mat lab仿真模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了算法的正確性。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電 池；最大功率點(diǎn)跟蹤；充電；中圖分類號(hào)：tm615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b文章編號(hào)：1001- 1390 (2010 10-0029-03 )research on high-efficiency charge strategy for stand-alone photovoltaic systemzhang hong-bol, cat xiaofeng2, zhao hui-guang3 (1. north china uni

3、versity of water conservancy and electric power, zheng7：hou 45001 1, china. 2. henan tnstitute of engineering, xinzheng 451191, henan, china. 3. xinxiang power grid corporation, xinxiang 453002, hen an, china. ) abstract： characteristic of the photovoltaic cells and the common structure of the stand

4、 -alone photovoltaic the system are introduccd fristly, then the charge strategy is focused on. the charge strategy with mppt function and the problems and resolution method of the general 3-stage charge strategy are proposed, the simulating model is built on mat lab and the simulati ng result shows

5、 the correctness of this high-efficiency photovoltaic chargin£ strategy. keywords: photovol talc cells, maximum power point tracking, charge 弓| 言 目前， 在獨(dú)立光伏 發(fā)電系統(tǒng)屮通常采川鉛酸蒂電池組作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。在利川太陽(yáng)能電池給蒂電池充電的過(guò)程 屮，由于受太陽(yáng)能電池輸出特性的制約，太陽(yáng)0能電池并非時(shí)刻工作在最人功率點(diǎn)附近， 因而造成了太陽(yáng)能電池能量的浪費(fèi)，而最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)能解決這一問(wèn)題；同時(shí)，山 于充放電控制不合理很容易導(dǎo)致蓄電

6、池提前損壞，壽命縮短，因而蓄電池的充放 電管理 就顯得尤為重要。為此，在設(shè)計(jì)光伏充電系統(tǒng) 中，既要考慮太陽(yáng)能電池的mppt,又要考 慮蓄電池的充放電特性。光伏電池最人功率點(diǎn)跟蹤 光伏電池在一定日照和溫度卜具有一個(gè) 最人功率點(diǎn)1,冃最人功率點(diǎn)受到溫度和日照強(qiáng)度的影響會(huì)發(fā)生改變，需要一定的算法 才能使光伏電池工作在最大功率點(diǎn)處。光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法很多2-4, 1算法的 選擇要根據(jù)獨(dú)立式光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)和算法的難易程度，在獨(dú)立光伏系統(tǒng)的應(yīng)用中，光伏陣 列和蓄電池之i'可的接口通常采用dc/dc變換器，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。dc/dcpwmu, i圖 1 獨(dú)立光伏系統(tǒng)框圖 fig. 1 b

7、lock diagram of the stand-alone pv system 由于蓄 電池本身是一個(gè)電壓源，那么該dc/dc變 換器的輸出電壓就可以認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi)是一個(gè)常 量。在理想情況下，dc/dc變換器的功率損耗為零，那么光伏電池輸出的全部功率與蒂電 池吸收的全部功率 相等。由于蒂電池端的電壓短時(shí)間內(nèi)認(rèn)為不變，那么- 29 -總第47卷2010年第538期電測(cè)儀表第10期electrical measurement & tnstrumentation只需測(cè)量蓄電池端的電流，當(dāng)蓄電池的充電電流達(dá)到 最大值吋，就認(rèn)為光伏電池輸出 最人功率。因此通過(guò)對(duì)電流的監(jiān)測(cè)來(lái)控制占空比的擾動(dòng)。

8、當(dāng)增大占空比使電流增大吋則繼 續(xù)增人占空比，當(dāng)增大占空比使電流 減小時(shí)則減小占空比；同樣當(dāng)減小占空比使電流增人 時(shí)則繼續(xù)減小占空比，當(dāng)減小占空比使電流減小時(shí)則增大占空比。占空比擾動(dòng)法由于直接 把占空比作為控 制變量，只需要控制一個(gè)參數(shù)，從而使控制器簡(jiǎn)單化，降低了成本。2蓄 電池優(yōu)化充電策略在獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)中，在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高時(shí)，容易造成蓄電池組過(guò) 充；太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較低時(shí)，又容易造成蓄電池組欠充籌。為了保證系統(tǒng)止常供電和fig.2 relationship between iset and lb-d curve under insufficient sunshine radiation蓄電池

9、的充電電流lb大于恒流充電的設(shè)定電流值iset。如圖3,最大功率點(diǎn)充電時(shí)運(yùn) 行于最大功率點(diǎn)m附近，充電電流lb大于iset,這時(shí)切換為pi恒流充電，假設(shè)p1算法 kp、i取正，k山于誤差erro=lset-lb為負(fù)，（1 ）則pi算法使 占空比減小，最終 會(huì)穩(wěn)定在b點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)恒流充電。結(jié)合mppt的恒流充電算法流程圖如圖4。i延長(zhǎng)簫電池的使用壽命，必須采用合理優(yōu)化的算法盡 三段式充電方式 可能降低這些因 素對(duì)蓄電池的影響。是鉛酸蓄電池經(jīng)常采用的充電方式5,即：恒流充 電恒壓充電涓流充電，但由于光伏電池工作 環(huán)境的特殊性，算法應(yīng)用于光伏充電吋需要做適當(dāng)?shù)?改變。（1恒流充電）在充電初期，蓄電池的荷

10、電狀態(tài)比較低，可以采用比較 大的電流充電，充電時(shí)功率較大，有文獻(xiàn)指出該階段可以通過(guò)傳統(tǒng)的pi算法實(shí)現(xiàn)恒流充 電，但需要注意的是，在陽(yáng)光不充足時(shí)，光伏電池輸出功率有限，為了提高充電會(huì)出 現(xiàn)不能維持給定充電電流的情況。效率，比較合理的方案是這種情況下更換為mppt充電。 pt恒流充電與mppt充電之間的切換判據(jù)是算法需要考慮的重要問(wèn)題，圖2曲線efg是蓄電 池充電電流與占空比之間的關(guān)系示意圖4,6,由圖2可以看出，當(dāng)口照不足時(shí)，無(wú)論 如何調(diào)節(jié)占空比蓄電池的充電電流lb均小于iset,這樣對(duì)于pi算法來(lái)說(shuō),（ierro=lset-lb 一誤差）會(huì)直為正，山于pi算法積分環(huán)節(jié)對(duì)誤差的累積作用，使dc/

11、dc變換器的占空 比最終會(huì)變?yōu)闃O限值。因此規(guī) 定恒流充電向mppt充電切換的判據(jù)是占空比已到極限值但 蓄電池充電電流lb和設(shè)定值iset仍有誤差。占空 比極限值可以根據(jù)光伏電池的最大功率點(diǎn) 電壓vmpv和 蓄電池的電壓vbat計(jì)算得到,如果圖1中dc/dc變換電 路為boost電路，則 最人功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的占空比近似為dm=l-vmpv/vbat,考慮到蓄電池電壓在充電過(guò)程中的變 化 和溫度日照等因素的彩響，占空比極限值可以取1.52倍dm。當(dāng)日照增強(qiáng)時(shí)mppt充電電 流會(huì)大于iset,這樣規(guī) 定mppt充電切換到恒流充電的判據(jù)是mppt充電時(shí)- 30 -t圖 3 日照較強(qiáng)時(shí) iset 與 tbd

12、 曲線關(guān)系 under enough sunshine rad i at io nfig.3 relationship between iset and lb-d curve圖 4 mppt&.恒流充電流程圖 fig. 4 flow chart of mppt&constant-current control d?d?vol. 47 no. 538 oct. 2010iifegd圖2日照不足時(shí)iset與ib-d曲線關(guān)系add=k *(id?eeeem bcdu(k) i(k) u(k) >=u1 i(k)>i mpptu(k) t(k) u(k) >=u1 d

13、>=d &&i(k)<i pid (k)-t (k-l)+k *(t d(k)=d(k-l)+dd (k) 總第47卷2010年第538期電測(cè)與儀表 electrical measurement & in s t rument at i onvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期(2恒壓充電)當(dāng)快速充電進(jìn)行一段時(shí)間后，根據(jù)蓄電池電壓變化適時(shí)進(jìn)入恒壓充 電階段。此時(shí)，充電器的控制對(duì)象為蓄電池的端電壓，并冃通過(guò)恒壓算法穩(wěn)定蓄電池電和 恒流充電情況類似，日照不 壓，從而實(shí)現(xiàn)恒壓充電。足時(shí)一樣會(huì)出現(xiàn)不能維持給定電壓 的情況，由于傳統(tǒng)pi算法積分壞

14、節(jié)對(duì)誤差的累積作用，會(huì)使dc/dc變換 器的占空比變?yōu)?極限值。此時(shí)仍然應(yīng)該改為mppt充電，以便以最接近給定電壓的值充電。切換判據(jù)為恒 減弱，當(dāng)充電電流小于設(shè)定閥值吋，則退出恒壓充電，進(jìn)入涓流充電。此吋充電器 的控制對(duì)象仍然是蓄電池電壓，算法與恒壓充電算法類似，只是設(shè)定值不同，不再贅述。 仿真研究 為了驗(yàn)證算法的效率和止確性，在simulink中分別對(duì)太陽(yáng)能電池、dc/dc變換 器等進(jìn)行了建模，開發(fā)了恒流充電算法模塊、恒壓充電算法模塊并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，限 于篇幅，這里只給出恒流充電算法的仿3真模型和結(jié)果。仿真模型如圖5,蓄電池用24v 立流電源利1 q小電阻申聯(lián)仿真，dc/dc變換器采用bo

15、ost升床電路，流充電類似，只是控制對(duì)象換為充電電壓，不再詳述。(3涓流充電)隨著恒壓充 電的進(jìn)行，蒂電池對(duì)電流的接受能力電感収imh,電容取400 u f。mppt & p1模塊實(shí)現(xiàn)文中 恒流充電算法的仿真，其中 kp=0.1, 20.04, k釆樣時(shí)間 占空比上限取0.6,恒流充電的設(shè)定值iset為1収0.003s。 時(shí)，切換為p1恒流充電。2a0系統(tǒng)首先按mppt運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)充電電流高于tset為了充分驗(yàn)證算法的正確性，對(duì)日照突然增強(qiáng)和 突然減弱兩種情況均進(jìn)行仿真，日照 變化按圖6進(jìn)行。/(kw/m ) 0.9 0. 750. 075圖 6 日照變化曲線 fig. 6 chang

16、e curve of sunshine radiationd圖 5 仿真模型 fig. 5 simulating models/s 0.2 0.5仿真結(jié)果如圖7,圖中可以看出，開始時(shí)按mppt充電，山于日照不足，充電電流不 能達(dá)到1. 2a,于是在0. 075s時(shí)口照增強(qiáng)，充電電流高最大功率點(diǎn)處充電，于1. 2a,由 mppt充電切換為p1恒流充電，系統(tǒng)穩(wěn)定在1.2a充電；0.2s時(shí)口照降低，由于充電電流 lb小于iset,誤差為正，pi算法調(diào)節(jié)占空比逐漸增大，占空比在0.38s圖 7 恒流充電仿真波形 fig. 7 the simulation waveform of constant-cu

17、rrent charging algorithm (下轉(zhuǎn)第 58 頁(yè))- 31 -總第47卷2010年第538期電測(cè)與儀表 electrical measurement & instrumental ionvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期結(jié)論設(shè)計(jì)了一臺(tái)具有調(diào)光節(jié)能功能的數(shù)字化高壓鈉 燈電子鎮(zhèn)流器，制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)， 對(duì)樣機(jī)做了全血的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該鎮(zhèn)流器各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)3計(jì)耍求，對(duì)以 方便的實(shí)現(xiàn)較寬范圍的調(diào)光，節(jié)能效果明顯，衣城市路燈照明系統(tǒng)及工業(yè)照明系統(tǒng)中具有 廣泛的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1徐殿國(guó)，韓穎，李曉強(qiáng).基于lcc諧振網(wǎng)絡(luò)的hps燈電子鎮(zhèn)流器啟動(dòng)方

18、法的研究 d.第十六屆全國(guó)電源技術(shù)年會(huì)論文集:889- 891. xudian-guo, han ying, li xiao-qiang. research on start- up of hps electronic ballast based on lcc resonant n etworkd. proceed i n gs of the 16th nati onal conf ere nee on power technology： 889- 891.現(xiàn)代電力電子電路m杭州:浙江大學(xué)出版社,2002. 2林渭勛,3 x. cao, wei yan, s. y.r. hui, etc. h

19、igh freq- uency modeling of low- wattagehigh- inten- si ty- di scharge ( htd ) amp j . ieee power el e- ctronics specialistsconference, 2001 (1):62-66.4dorr, d. s. , mansoor, a. ;morinec, a. g. , ect. e- ffects of power line voltage variations on d i f f ere nt types of 400- w high- pressure so - di

20、 urn bal 1 ast j. ieee tra nsactions on indus- try applications, vol 33, no. 2, march/apri 1 1997:472- 476.作者簡(jiǎn)介：男，從事電力電子在電力系 劉炳止仃985-),碩士研究牛，統(tǒng)中的應(yīng)用的研究。 email:lbz21aopo163. com王歸新仃961-),博士，男，從事新能源與有源電力控制器技術(shù)研究。收稿日期： 2010-06-28 (i春雨編發(fā))(上接第31頁(yè))左右調(diào)節(jié)到極限值0.6但充電電流始終低于1.2a,此 時(shí)切換為mppt 充電，這樣提高了充電效率，使得蒂電池以最接近ise

21、t充電。恒壓充電和恒流充電算法 原理-致，只是控制對(duì)象為蓄電池的端電壓，不再贅述。4結(jié)束語(yǔ)在分析光伏電池和蓄 電池特性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了具有mppt功能的光伏供電系統(tǒng)充電策略，該策略以三段 式充電方法為基礎(chǔ)，將mppt與其結(jié)合，重點(diǎn)分析了 mppt和pi恒流和恒壓算法的切換依 據(jù)。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，效率高。通過(guò)matlab仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的 可行性和正確性，有一定應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1崔巖，蔡炳煌，李大勇，等.太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)mppt控制算法的對(duì)比研究j.太 陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2006,(6 :27 )535- 537. cui yan, cai bing- huang, li da-

22、yong, etal. comparative st udios on the mppt control algorithms of solar en ergy photovol tai c system j. acta energiae solaris sinica, 2006,(6 :27 )535- 537. 2崔開涌，陳國(guó)呈，張翼，等.光伏系統(tǒng)最人功率點(diǎn)宜接電流跟蹤策略j電力電子技術(shù)，2008,(9 :28,42 ) 2741. cui kai- yong, chen guo- cheng, zhang yi, et al. a maximumpower point direct cu

23、rrent tracking strategy of photovoltaic system j. power 42 ) 2741. electronics, 2008,(9 :28,3周林，武劍，栗秋華，等.光伏陣列最人功率點(diǎn)跟蹤控制方法綜述j.高電壓技術(shù)，2008,(6 :34 ) 1145- 1154. zhou lin,wu jian, li qiu- hua, et al. survey of maximum power point tracking techniques forphotovoltaic array j. high voltage engineering, 2008,

24、(6 :34 )1145- 1154.2010-05-28收稿口期：(楊長(zhǎng)江 編發(fā))趙慧光(1981-)男，碩士，工程師, 從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)工作。蔡曉峰(1981-)女，碩士，講師，從事光伏發(fā)電 技術(shù)研 究。張鴻博( 1980-)男，碩士，講師，從事電力電子技術(shù)研 究。 email:zhhbncti163. com 4傅誠(chéng)，陳鳴，沈玉，等.基于輸出參數(shù)的光伏電池最大功 率點(diǎn)跟蹤j.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2007, (2 : 22 ) 148- 152. fu cheng, chen ming, sheng yuliang, et al. a control method of maximum p

25、ower point based on output parameters j. transactions of china electrotechnical society j. 2007,(2 : 22 ) 148- 152.郭勇，陳新.獨(dú)立光伏系統(tǒng)中太陽(yáng)能充電器的研究j電力電 孫超，子技術(shù)，2009, (4 :46. 43 ) 44sun chao, guo yong, chen xin. research on photovoltaic chargerfor stand- alone photovoltaic system j. power electronics, 2009,(4 :

26、46. 13 )446喬興宏，吳必軍，王坤林，基于模糊控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)mpptej,等.可再生能 源，2008,(5 :16. 26 ) 13q1ao xing- hong, wu bi- jun, wang kun- lin, et al.maximum power point tracking by using fuzzy control combined with p1d for photovoltaic energy generationsystemj. renewable energy resources, 2008,(5 :16. 26 )13作者簡(jiǎn)介：-58 -1本文由huar

27、obust貢獻(xiàn)pdf文檔可能在wap端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇txt,或卜-載源文件到木機(jī)查看?？偟?7卷2010年笫538期電測(cè)與儀表 electrical measurement & tnstrumentationvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期獨(dú)立光伏系統(tǒng)高效充電策略研究張鴻博1，蔡曉峰2,趙慧光3(1.華北水利水電學(xué)院，鄭州450011；2.河南工程學(xué)院，河南 新鄭451191：3.河南省新鄉(xiāng)供電公司，河南新鄉(xiāng)453002)摘要：首先介紹了光伏電池的特點(diǎn)和獨(dú)立式光 伏系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)對(duì)充電算法進(jìn)行了研究，提出了將mppt應(yīng)川于充電系統(tǒng)的 方

28、案，指出了普通三段式充電算法應(yīng)用于獨(dú)立光伏系統(tǒng)存在的問(wèn)題和解決的方法，并建立 t matlab仿真模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了算法的正確性。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電 池；最大功率點(diǎn)跟蹤；充電；中圖分類號(hào)：tm615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b文章編號(hào)：1001- 1390 (2010 10-0029-03 )research on high-efficiency charge strategy for stand-alone photovoltaic systemzhang hong-bo1, cat xiao_feng2, zhao hui-guang3 (1. north china university

29、 of water conservancy and electric power, zhengzhou 450011, china. 2. henan institute of engineering, xinzheng 451191, henan, china. 3. xinxiang power grid corporalion, x inxia ng 453002, henan, chin a.) abstract： characteristic of the photovoltaic cells and the common structure of the stand -alone

30、photovoltaic the system are introduced fristly, then the charge strategy is focused on. the charge strategy with mppt function and the problems and resolution method of the general 3-stage charge strategy are proposed, the simulating model is bui it on mat lab and the simulating resul t shows the co

31、rrectness of this high-efficiency photovoltaic charging strategy. keywords: photovoltaic cells, maximum power point tracking, charge 弓| 言 目前， 在獨(dú)立光伏 發(fā)電系統(tǒng)中通常采用鉛酸蓄電池組作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。在利用a陽(yáng)能電池給蓄電池充電的過(guò)程 屮，由于受太陽(yáng)能電池輸出特性的制約，太陽(yáng)o能電池并非時(shí)刻工作在最人功率點(diǎn)附近, 因而造成了太陽(yáng)能電池能量的浪費(fèi)，而最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)能解決這一問(wèn)題；同時(shí)，由 于充放電控制不合理很容易導(dǎo)致蓄電池提前損壞，壽命縮短，因1

32、伯書電池的充放電管理 就顯得尤為重要。為此，在設(shè)計(jì)光伏充電系統(tǒng)中，既要考慮太陽(yáng)能電池的mppt,又要考 慮蓄電池的充放電特性。光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤光伏電池在一定日照和溫度下具有一個(gè) 最人功率點(diǎn)1,且最大功率點(diǎn)受到溫度和日照強(qiáng)度的彩響會(huì)發(fā)生改變，需要一定的算法 才能使光伏電池工作在最 大功率點(diǎn)處。光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法很多2-4, 1算法的 選擇耍根據(jù)獨(dú)立式光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)和算法的難易程度，在獨(dú)立光伏系統(tǒng)的應(yīng)用中，光伏陣 列和蓄電池z間的接口通常采用dc/dc變換器，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。dc/dcpwmu, i圖 1 獨(dú)立光伏系統(tǒng)框圖 fig. 1 block diagram of the

33、stand-alone pv system 由于蒂 電池本身是一個(gè)電壓源，那么該dc/dc變 換器的輸出電壓就可以認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi)是一個(gè)常 量。在理想情況下，dc/dc變換器的功率損耗為零，那么光伏電池輸出的全部功率與蓄電 池吸收的全部功率 相等。山于蓄電池端的電壓短時(shí)間內(nèi)認(rèn)為不變，那么- 29 -總第47卷2010年第538期電測(cè)儀表第10期electrical mcasurement & tnstrumentation只需測(cè)量蓄電池端的電流，當(dāng)蓄電池的充電電流達(dá)到 最大值吋，就認(rèn)為光伏電池輸出 茲大功率。因此通過(guò)對(duì)電流的監(jiān)測(cè)來(lái)控制占空比的擾動(dòng)。當(dāng)增大占空比使電流增大時(shí)則繼 續(xù)增人占空

34、比，當(dāng)增人占空比使電流減小時(shí)則減小占空比；同樣當(dāng)減小占空比使電流增人 時(shí)則繼續(xù)減小占空比，當(dāng)減小占空比使電流減小時(shí)則增大占空比。占空比擾動(dòng)法由于直接 把占空比作為控制變量，只需要控制一個(gè)參數(shù)，從而使控制器簡(jiǎn)單化，降低了成本。2蓄 電池優(yōu)化充電策略在獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)中，在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高時(shí)，容易造成蒂電池組過(guò) 充：太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較低時(shí)，乂容易造成蒂電池組欠充等。為了保證系統(tǒng)正常供電和fig. 2 relationship between iset and lbd curve under insufficient sunshine radiation蓄電池的充電電流lb大于恒流充電的設(shè)定電流值ise

35、to如圖3,最大功率點(diǎn)充電時(shí)運(yùn) 行于最人功率點(diǎn)m附近，充電電流lb大于tset,這時(shí)切換為pt恒流充電，假設(shè)pt算法 kp、i取正，k由于誤差erro=tset-tb為負(fù),(t )則pt算法使 占空比減小，最終 會(huì)穩(wěn)定在b點(diǎn),實(shí)現(xiàn)恒流充電。結(jié)合mppt的恒流充電算法流程圖如圖4。i延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須采用合理優(yōu)化的算法盡三段式充電方式可能降低這些兇 索對(duì)蓄電池的影響。是鉛酸蓄電池經(jīng)常采用的充電方式5,即：恒流充電恒壓充電涓流充電，但由于光伏電池工作 環(huán)境的特殊性，算法應(yīng)川于光伏充電時(shí)需要做適當(dāng)?shù)?改變。(1恒流充電)在充電初期，蓄電池的荷電狀態(tài)比較低，可以采 川比較 大的電流充電，充電時(shí)

36、功率較大，有文獻(xiàn)指出該階段町以通過(guò)傳統(tǒng)的pi算法實(shí)現(xiàn)恒流充 電，但需要注意的是，在陽(yáng)光不充足時(shí)，光伏電池輸出功率有限，為了提高充電會(huì)出 現(xiàn)不能維持給定充電電流的情況。效率，比較合理的方案是這種情況卞更換為mppt充電。 p1恒流充電與mppt充電之間的切換判據(jù)是算法需要考慮的重要問(wèn)題，圖2曲線efg是蒂電 池充電電流與占空比之間的關(guān)系示意圖4,6,山圖2可以看出，當(dāng)日照不足時(shí)，無(wú)論 如何調(diào)節(jié)占空比蒂電池的充電電流lb均小于iset,這樣對(duì)于pl算法來(lái)說(shuō)，(lerro=lset-lb 一誤差)會(huì)直為正，由丁-pi算法積分環(huán)節(jié)對(duì)誤差的累積作用，使dc/dc變換器的占空 比最終會(huì)變?yōu)闃O限值。因此規(guī)定

37、恒流充電向mppt充電切換的判據(jù)是占空比u到極 限值但 蓄電池充電電流tb和設(shè)定值tset仍有誤差。占空比極限值町以根據(jù)光伏電池的瑕大功率點(diǎn) 電壓vmpv和 蓄電池的電壓vbat計(jì)算得到，如果圖1中dc/dc變換電 路為boost電路，則 最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的占空比近似為dm=l-vmpv/vbat,考慮到蓄電池電壓在充電過(guò)程中的變化 和溫度日照等因素的影響，占空比極限值可以取1.52倍dm。當(dāng)日照增強(qiáng)吋mitt充電電 流會(huì)大于iset,這樣規(guī) 定mppt充電切換到恒流充電的判據(jù)是mppt充電時(shí)- 30 -i圖 3 日照較強(qiáng)時(shí) tset 與 tb-d 曲線關(guān)系 under enough sunsh

38、ine radiationfig.3 relationship between tset and tbd curve圖 4 mppt&恒流充電流程圖 fig. 4 flow chart of mppt&constant-current control d?d?vol. 47 no. 538 oct. 2010iifegd圖2日照不足吋tset與ib-d曲線關(guān)系adi)=k *(id?eeeem b c du(k) i(k) u(k)>=u1 i(k)>i mpptu(k) l(k) u(k)>=u1 d>=d &&i(k)<i pi

39、d (k)-l (k- 1)+k *(1 d(k) =d(k-l)+dd (k) 總第47卷2010年第538期電測(cè)與儀表 electrical measurement & instrumentationvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期(2恒壓充電)當(dāng)快速充電進(jìn)行一段時(shí)間片，根據(jù)蓄電池電壓變 化適時(shí)進(jìn)入恒壓充 電階段。此時(shí)，充電器的控制對(duì)彖為箱電池的端電壓，并且通過(guò)恒壓算法穩(wěn)定帶電池電和 恒流充電情況類似，h照不壓，從而實(shí)現(xiàn)恒壓充電。足時(shí)一樣會(huì)出現(xiàn)不能維持給定電壓 的情況，由于傳統(tǒng)h算法積分環(huán)節(jié)對(duì)誤差的累積作用，會(huì)使dc/dc變換器的占空比變?yōu)?極限值。此吋仍

40、然應(yīng)該改為mppt充 電，以便以最接近給定電壓的值充電。切換判據(jù)與恒 減弱，當(dāng)充電電流小于設(shè)定閥值時(shí)，則退出恒壓充電，進(jìn)入涓流充電。此時(shí)充電器 的控制對(duì)象仍然是蒂電池電壓，算法與恒壓充電算法類似，只是設(shè)定值不同，不再贅述。 仿真研究為了驗(yàn)證算法的效率和止確性，在simulink中分別對(duì)太陽(yáng)能電池、dc/dc變換 器等進(jìn)行了建模，開發(fā)了恒流充電算法模塊、恒壓充電算法模塊并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，限 于篇幅，這甲只給出恒流充電算法的仿3真模型和結(jié)果。仿真模型如圖5,蒂電池川24v 宜流電源和1 q小 電阻串聯(lián)仿真，dc/dc變換器采川boost ；|-壓電路，流充電類似，只是控制對(duì)象換為充電電壓，不再詳述

41、。(3涓流充電)隨著恒壓充 電的進(jìn)行，蒂電池對(duì)電流的接受能力電感取lmll,電容取400 uf。mppt & pt模塊實(shí)現(xiàn)文中恒流充電算法的仿真，其中 kp=0. 1, i二0.04, k釆樣時(shí)間 占空比上限取0.6,恒流充電的設(shè)定值iset為1.取0.003s。 時(shí)，切換為pt恒流充電。2a。系統(tǒng)首先按mppt運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)充電電流高于tset為了充分驗(yàn)證算法的正確性，對(duì)id照突然增強(qiáng)和 突然減弱兩種情況均進(jìn)行仿真，日照 變化按圖6進(jìn)行。/(kw/m ) 0.9 0. 750. 075圖 6 日照變化曲線 fig. 6 change curve of sunshine radiatio

42、na圖 5 仿真模型 fig. 5 simulating models/s 0. 2 0. 5仿真結(jié)果如圖7,圖中可以看出，開始時(shí)按mppt充電，山于日照不足，充電電流不 能達(dá)到1. 2a,于是在0. 075s時(shí)日照增強(qiáng)，充電電流髙 最大功率點(diǎn)處充電，于1. 2a,山 mppt充電切換為pi恒流充電，系統(tǒng)穩(wěn)定在1.2a充電；0.2s時(shí)日照降低，山于充電電流 lb小于tset,謀差為正，pt算法調(diào)節(jié)占空比逐漸增人，占空比在0.38s圖 7 恒流充電仿真波形 fig. 7 the simulation waveform of constant-current charging algorithm

43、(下轉(zhuǎn)第 58 頁(yè))- 31 -總第47卷2010年第538期電測(cè)與儀表 electrical measurement & tnstrumentationvol. 47 no. 538 oct. 2010第10期結(jié)論設(shè)計(jì)了一臺(tái)具有調(diào)光節(jié)能功能的數(shù)字化高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器，制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)， 対樣機(jī)做了全面的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該鎮(zhèn)流器各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)3計(jì)要求，口j以 方便的實(shí)現(xiàn)較寬范圍的調(diào)光，節(jié)能效果明顯，在城市路燈照明系統(tǒng)及工業(yè)照明系統(tǒng)屮具有 廣泛的應(yīng)川前景。參考文獻(xiàn)1徐殿國(guó)，韓穎，李嘵強(qiáng).基于lcc諧振網(wǎng)絡(luò)的hps燈電子鎮(zhèn)流器啟動(dòng) 方法的研究 d第十六屆全國(guó)電源技術(shù)年會(huì)論文集:889

44、-891. xudian- guo, han ying, li xiao-qiang. research on start- up of hps electronic ballast based on lcc resonant networkd. proceedin gs of the 16th national conference on power technology： 889- 891.現(xiàn)代電力電子電路m.杭州：浙江大學(xué)出版社,2002. 2林渭勛，3 x. cao, wei yan, s. y.r.hui, etc. high freq- uency modeling of low-

45、 wattagehigh- in ten- sity- discharge ( hid ) lamp j . ieee power ele- ctronics specialistsconference, 2001 (1):62-66.4dorr, d. s. , mansoor, a. ;morinec, a. g. , ect. e- ffects of power 1 ine voltage variations on different types of 400- w high- pressure so- dium ballast j. ieee transactions on ind

46、us- try applications, vol 33, no. 2, march/april 1997:472- 476.作者簡(jiǎn)介：男，從事電力電子在電力系 劉炳正(1985-)，碩士研究生，統(tǒng)中的應(yīng)用的研究。 emai1:1bz21aopo163. com王歸新(1961-),博士，男，從事新能源與有源電力控制器技術(shù)研究。收稿口期： 2010-06-28 (田春雨編發(fā))(上接第31頁(yè))左右調(diào)節(jié)到極限值0.6但充電電流始終低于1.2a,此 時(shí)切換為mppt 充電，這樣提高了充電效率，使得蒂電池以最接近iset充電。恒壓充電和恒流充電算法 原理一致，只是控制對(duì) 象為幫電池的端電壓，不再贅述。4結(jié)朿語(yǔ) 在分析光伏電池和簫 電池特性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了具有mppt功能的光伏供電系統(tǒng)充電策略，該策略以三段 式充電方法為基礎(chǔ)，將mppt與其結(jié)合，重點(diǎn)分析了 mppt和pt恒流和恒壓算法的切換依 據(jù)。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，效率高。通過(guò)matlab仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的 可行性和正確性，有一定應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1崔巖，蔡炳煌，李大勇，等.太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)mitt控制算法的對(duì)比研究j.太