具有MPPT功能的智能户用光伏充电系统研究.doc

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第２５卷第５期２００７年１０月
可再生能源
ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００７
具有ＭＰＰＴ功能的智能户用光伏充电系统研究
李钊年１，２，段善旭２
（１．青海大学，青海西宁摘
８１００１６；２．华中科技大学，湖北武汉
４３００７４）
要：光伏充电系统采用了恒流充电和ｄｕ／ｄｔ恒压限流充电相结合的管理模式，在一定时间内以电压的变化
量接近零，并使充电电流达到最小设定量作为判断蓄电池充电终止的条件，采用了电压自寻优算法实现了光伏电池的最大功率点跟踪。试验表明，系统除了具有智能化管理的特点外，光伏电池的最大功率点跟踪效果明显，且不用考虑日照强度和温度对光伏电池的影响，在一定程度上能够提高光伏电池的输出功率。关键词：光伏电池；电压变化量；蓄电池；最大功率点跟踪；充电中图分类号：ＴＭ６１５文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－５２９２（２００７）０５－００１３－０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｏｍｅｓｔｉｃｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｈａｒｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＭＰＰＴ
ＬＩＺｈａｏ－ｎｉａｎ１，２，ＤＵＡＮＳｈａｎ－ｘｕ２
（１．ＱｉｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ８１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｏｄｅｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｈａｒｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｇｉｖｅｎｔｈａｔｔｈｅｂａｔｔｅｒｙａｄｏｐｔｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｔａｎｔｖｏｌｔａｇｅｄｕ／ｄｔｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｉｍｉｔｅｄ．Ａｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇｚｅｒｏａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｖａｌｕｅｏｆｍｉｎｉｍｕｍｃｈａｒｇｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｉｓｔａｋｅｎｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｃａｐｉｔｕｌａｔｉｏｎｏｆｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇｅｎｄｉｎｆｏｒｍｕｌａｒｙｔｉｍｅｓ．Ａａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｖｏｌｔａｇｅｓｅｌｆ－ｏｐｔｉ－ｍｉｚｉｎｇｉｓｇｉｖｅｎｆｏｒｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｉｎｔｅｌｌｅｃｔｉｖｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｏｎｔｈｅＭＰＰＴｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｎｅｅｄｎｏｔｔｈｉｎｋｓｕｎｓｈｉｎｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｏｕｔｐｕｔｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ；ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｖａｌｕｅ；ｂａｔｔｅｒｙ；ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋ－ｉｎｇ（ＭＰＰＴ）；ｃｈａｒｇｉｎｇ０
引言自２０００年以来，中央和地方政府在青海修建了多座光伏电站，用以缓解边远地区和牧区人民的用电问题。由于没有一个完善的管理机制，给光伏电站的维护和使用带来了很大困难，致使电站寿命大幅度缩短。为了解决这一问题，实行户用电源、智能化管理的模式成为光伏电源发展的主流趋势。光伏电源实现智能化管理的关键又在于控制系统的智能化。光伏发电的最基本单元是光伏电池。前，目光电转化效率最高的单晶硅电池的效率只为
收稿日期：２００６－１０－３１。基金项目：教育部科学技术研究重点项目（２０５１６５）。作者简介：李钊年（１９６７－），男，副教授，主要从事电气工程及其自动化方面的教学和科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]通讯作者：段善旭（１９７０－），男，教授，博导，主要研究方向为新能源发电及电能质量控制。
［１］
２０％左右。由于光电转化控制不当，太阳能光谱和能量的利用率只有５０％￣７０％［２］，再加上空气
中的颗粒物、尘等降落在光伏电池板上，减少灰了光线的射入量，影响光电的转换效率。其次，光伏电池的输出特性受外界环境的影响大：日照强度下降，会造成光伏电池的短路电流和输出功率下降；温度上升，光伏电池的开路电压和输出功率下降。另外，光伏电池的价格昂贵，光伏发电系统的初期投入较大，为有效利用太阳能，需要对光伏发电系统进行有效地控制，以便提高利用效率。
１３?
可再生能源
本文以ＳＰ１２２６０型（１２Ｖ，２６Ａｈ）铅酸蓄电池为充电对