太阳能充电系统方案

太阳能利用之充电系统方案介绍概况方案简介具体方案对比介绍（1）、传统充电方案（2）、智能调控充电方案概况作为整个太阳能利用系统中不可缺少的一部分：充电器起着至关重要的作用，它衔接了把太阳能接收到把太阳能存储起来的关键环节，本文将详细、系统的分析不同的方案带来的实际效果。1、传统充电方案在太阳能电池板将太阳辐射能直接转换为直流电供负载使用或者存储于蓄电池于蓄电池以备用的过程中，传统的充电方式一般用防倒灌二极管将太阳能板于蓄电池相连，其拓扑如下图所示：原理解析太阳能电池组件电路模型如下图所示：常态下太阳能电池组件材料内部的等效并联电阻Rsh值大，而材料内部的等效串联电阻Rs很小。在上图中：Is—由光伏特效应产生的电流；Rsh—等效的太阳能电池组件内部的并联等效电阻；Rs—等效的太阳能电池组件内部的串联等效电阻；在实际的太阳光照射中，太阳能电池输出的是一个随光照条件和温度等因素随时变化的复杂变量。下图为太阳能在光照1kW/m2,T=25℃条件下时测试其输出特性：由上面的原理图及输出特性曲线可以看出，太阳能板输出电动势被箝位在12V左右或者12的整数倍上，这是有太阳能电池板后续连接的电池节数来确定的。在由输出特性曲线可以看出，不管太阳光多么的强烈或者利用用如何的高效，起工作点都被限制在Ｑ点内这将使太阳能电池板的输出功率Parr大幅降低。2、智能充电系统方案在方案1的基础上进行改进，在太阳能电池板于蓄电池组之间加入相关的控制环路，以便有效的利用太阳能板的输出功率。具体实施方案如下：在方案1拓扑结构中添加DC/DC控制环路，调节在特性曲线中的P点的稳态状态，以便有效的利用太阳能板的输出功率。在标准的测试环境下：太阳电池的最佳工作电压与其开路电压之间存在一个特定的比例关系，基于该思想产生了恒压跟踪MPPT策略，但在非标准条件下，其实用性较差。利用扰动开关管的工作占空比D,直至输出功率Parr达到最大的扰动观察法，在寻找MPP上更具通用性。由相关的公式关系得出：输出功率与加入的DC/DC环节的D的关系与太阳板典型的特性关系中的P与U相似，从而可以扰动D，实现输出功率的变化，并同时需找出MPP，由于输出电压即蓄电池的充电电压短期内变化不大，在进行D扰动寻找MPP期间可近似认为恒定，因此输出功率的大小直接反应在输出电流即蓄电池的充电电流上，通过采样该充电电流值，从而判断出输出功率随D扰动的变化情况，以便进行MPPT.为了提高控制精度和驱动能力，单片机与开关管间加入了D/A转换和PWM芯片来处理。其中的最大功率追踪（MPPT）工作原理可简述为：通过不断改变开关管驱动信号的D,直至蓄电池的充电电流达到最大，此刻即可认为太阳电池的输出功率达到最大，实现太阳电池的最大功率点追踪。在寻找MPP过程中，根据D的扰动情况，输出功率有3类模式，对应9种大小关系。根据上述模式变化，扰动开关管的D,当检测到当前输出功率与D的大小关系为模式2时，即可认为已搜寻到MPP,同时将以该D进行工作。考虑到温度及光照条件的改变，太阳电池的输出参数不断变化，同时导致MPP的漂移，单片机在经过设定时间后，将再一次做D的扰动，搜寻新的MPP,以保证太阳电池的最大功率输出，从而有效利用太阳能。以更加效率的方式给蓄电池充电。总述：太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作，充电控制器主要由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。在太阳发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。同时记录并显示系统各种重要数据，如充电电流、电压等。持续的技术创新是一个公司永不枯竭的源泉，一起祝愿中国的太阳能事业日新月异。谢谢！