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光伏系统中蓄电池充放电控制方案的探讨

    2  在线式检测方案

    在线式检测,即在充电过程中不断地对蓄电池的端电压进行监测,当蓄电池的端电压大于某个限定值时,就视为已充满,停止太阳电池向蓄电池充电。
    由于这种电路结构简单,价格低廉。目前应用最为广泛。它的电路结构可以基于比较控制器建立蓄电池检测电路如图3。


    此电路可以用比较器来控制电池组的充电电流。
    蓄电池电压VD分别经分压后输入比较器:当VD<8V时,比较器被触发,太阳电池经防反二极管向蓄电池充电;当VD>15V时,停止充电。
    门限电压可设定文中所用8V与15V为经验所得值。
    此电路结构简单,成本低,且易于维护,其在光伏应用初期曾得到广泛运用。但它不能实现涓流充电,造成了能源的极大浪费,使得本来效率就不高的光伏系统性价比更低。
    随着集成电路的广泛使用,如今市场上的光伏产品中普遍采取基于专业芯片的检测电路,而主控电路采用ΔV型,充电专用IC中常用的类型。铅酸电池在充电时,电压随充电时间的增长而上升,但充足电后端电压开始下降。设计主控电路时,利用该特性监测电池电压出现峰值之后的微量下降,以控制充电结束,达到自动充电的目的,这也称为—ΔV法。
    以下列出芯片功能实现框图图4。



    它能有效地防止蓄电池的“过充”与“过放”,并能实现涓流充电,有利于光伏系统效率的提高,是当前运用最为广泛的蓄电池检测电路。

    3  离线式检测方案

    蓄电池的电压受很多因素的影响,例如温度、湿度等,特别是在充电过程中,蓄电池的端电压并不能很好地反映其容量。上述在线式检测方案中蓄电池都与太阳电池直接相连,其端电压受太阳电池端电压制约,VD并不能准确地反映蓄电池的容量。这突出表现为当系统所处温度较高时,由于太阳电池板和蓄电池的端电压均受温度影响严重,太阳能板端电压随温度升高而降低,而蓄电池端电压则刚好相反,容易出现蓄电池容量未满却已不能充入的现象常称之为“虚满”。这在很大程度上影响了蓄电池容量检测的准确性,进而阻碍了整个系统的正常工作,造成能源的极大浪费。
    针对这一问题,我们在这里提出一种新颖的蓄电池容量检测方案——离线式检测。
    虽然蓄电池的电压在充电过程中其端电压并不能很好地反映其容量,但在断开充电回路一段时间后,其端压会自动下降,下降后的端压能很好地引导我们对蓄电池充电情况作出正确的判断。我们利用蓄电池端压的这一特性,设计一个太阳电池对多个蓄电池模块轮换进行充电,每个蓄电池的端压在充电电路断开后都有足够的时间恢复正常,使测得电压值能更加准确地反映蓄电池容量。现仅以双模块为例说明本方案如图5。

来源:太阳能技术信息网