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光伏系统中蓄电池充放电控制方案的探讨

    检测电路原理如下:太阳电池同时对两蓄电池模块充电,同时对它们的端电压进行监测。设定一个比实际过充电压略低的过充电压值V,并据之对两模块粗略地进行过压检测,当其端压高于V时,切断其中一个蓄电池模块A的充电回路,而对另一个模块B进行涓流充电,与此同时启动定时器。当过一段时间,模块A的端电压有所降低并能准确地反映电池容量时,再对A的端压进行检测,即精确过压检测。若还未充满,则可接通其充电回路,使继续充电;若已充满,控制其进行涓流充电。当定时器达到设定时间后,重新启动定时并自动切换开关,使模块B的充电回路断开而对模块A进行涓流充电,静置一段时间后,再对模块B重复以上对模块A的操作,如此不断循环。
    这种电路虽会造成蓄电池总容量的增加,但它能较准确地判断蓄电池的充电情况,减小了蓄电池老化损坏的可能性,使光伏系统的寿命得到延长;两个蓄电池的轮流充放电充分地利用了太阳能源,提高了光伏系统的效率。但要具体实现上述方案并不容易,还需要克服许多理论和技术问题。如一个蓄电池的端压稳定时间与蓄电池本身的性能有关,该实验中使用的为铅酸免维护蓄电池12V,12AH,根据实验所测得断电后得蓄电池端压的变化曲线如图6


可以确定精确测量的定时器间隔时间实验中的间隔时间取5min。但时间设定需视蓄电池种类和容量的不同而定;蓄电池在充满前其端电压会产生一个大的跳动,使检测电路产生误判;由于实验中,主要需要考察不同的充电检测方案对蓄电池寿命的影响,所以在充电方式的选择上,我们主要采用了两段恒流的充电方式,放电都采用5A放电。
    新的检测方式与普通的检测方式的充电比较如下:
    实验证明用新的离线式的端压检测方法来指导充电可以明显提高蓄电池的使用次数。

    4  一些其它的检测方法

    不同于上面所说的在线式和离线式检测方案中,比较有代表性的是一种基于smartbattery的检测方案。最早由Intel与Duracell开发的智能电池结构如下图7。



    它是一个典型的智能电池系统。它由系统主机、智能电池控制器及电池保护电路、电量监测电路等几部分组成。系统主机和充电电路及控制器之间由SMBus连接,传输SBD格式的数据。控制器通过电池保护电路、电量监测电路由专用芯片实现来实现对电池的电压、电流、温度等参数的监测及过流保护等功能。
    国外智能电池仍然是以芯片形式推向市场的。智能电池尚在发展中,国外提供的器件或者电池包要完成智能电池的功效还要做一些相应的后期开发和设计工作,且智能电池成本相对过高,故在短时期内很难大量使用。



    5  结论

    将本文中所提出的新检测方案与旧有的在线式检测方案相比较可知,在许多方面都存在着优越性,有利于大型光伏系统效率的提高:
    1新方案中,两个蓄电池模块轮流充放电使太阳电池板总的等效闲置时间减少,利用率有所提高。
    2方案中对蓄电池端电压的判断更加准确,使得“过充”、“过放”的可能性减小,这将直接影响到蓄电池的使用寿命。
    3蓄电池作为光伏系统中最易损坏的环节,由于蓄电池的寿命提高,光伏系统的寿命会因此而得到延长,相对成本也会因此而降低。

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来源:太阳能技术信息网