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高效光伏充电控制器的研究江苏电器(2008No.3)

高效光伏充电控制器的研究

于明辉，郑建勇，张先飞
(东南大学电气工程学院，江苏南京210096)

摘要：针对光伏电池—蓄电池能源系统充电的特点，设计了一种基于DSP的充电控制器。该控制
器体积小，可靠性高，功能强，采用Cuk电路，对蓄电池采用三阶段充电控制策略，在快充阶段实现了基
于导纳增量法的光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)，在过充和浮充阶段，实现了基于比例积分PI调节的带
有温度补偿的恒压充电。实验结果表明，MPPT时能快速跟踪外界条件的变化，且稳态振荡小，提高了光
伏电能的利用率；过充和浮充时电压精度高，可延长蓄电池的使用寿命。
关键词：光伏发电；充电控制器；最大功率点跟踪；比例积分PI调节
中图分类号：TM914.4文献标识码：A文章编号：1007-3175(2008)03-0015-04

ResearchofHighEfficiencyChargeControllerforPhotovoltaicSystem

YUMing-hui,ZHENGJian-yong,ZHANGXian-fei
（CollegeofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China）
Abstract:Inresponsetothechargefeaturesofphotovoltaicsystem,onetypeofchargecontrollerisdesigned,whichisbasedonDSP.
Thecontrollerissmallinvolumewithhighreliabilityandstrongfunctionalities,adoptingCukcircuitasitsmainchargecircuit,anduses
three-statechargingmethod.Quick-chargeiscarriedoutbyMPPT(maximumpowerpointtracing)whichusestheincrementalconductance
algorithm.Inthestateofover-chargeandfloat-charge,itusesproportionintegralcontrolmethodtorealizeconstantvoltagecharge,andthe
chargevoltagecanbecompensatedbytemperaturesampling.Experimentalresultsindicatesthatthischargecontrollercanimprovetheutili-
zationofsolar-energy,andhighinaccuracyinover-chargingandfloat-chargingstages,andprolongthelifeofbattery.
Keywords:photovoltaicgenerating;chargecontroller;maximumpowerpointtracing;proportionintegralcontrol

0引言强和温度等因素的影响，传统的蓄电池恒压、恒流
以及按指数规律的脉冲充电等方法很难适用于光伏
独立运行的光伏发电系统，通常包括光伏电充电控制器。对光伏系统充电控制器的要求，既要
池、蓄电池、充放电控制器和负载等。在实际系能够最大限度地利用光伏电能，又要延长蓄电池的
统中，蓄电池环节购买成本高，且是最易受损和最使用寿命。
易消耗的部分。传统的蓄电池充电控制器要求光伏该充电控制器基于DSPF2812控制平台，以Cuk
电池和蓄电池的电压必须严格匹配，例如采用最大电路为充电器主电路，以光伏电池电压、电流、蓄
功率点(MPP)电压为16V的光伏电池，只能对12V的电池端电压、电流作为检测控制对象，实现了带有
蓄电池充电，若对6V蓄电池充电，则会使光伏电最大功率点跟踪(MPPT)的快速充电、带有温度补
池工作点严重偏离MPP，导致光伏系统功率损失增偿的恒压过充、恒压浮充等功能，在延长蓄电池寿
大。从对蓄电池的充电效果来看，它近似为恒流源命的同时，有效提高了光伏系统的能量利用率。
充电，到达浮充点时，蓄电池实际上并未充满，若
把浮充点设高，又会影响蓄电池的寿命。1硬件主电路
由于光伏电池本身的非线性以及其输出受到光
充电主电路要求能够通过改变开关管的占空比

作者简介：于明辉(1981-)，男，山东烟台人，硕士研究生，研究方向为光伏发电系统中直流变换器和蓄电池充放电控制器。

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江苏电器(2008No.3)高效光伏充电控制器的研究

而改变光伏电