脉冲倍压理论在光伏系统铅酸蓄电池充电中的实际应用.docx
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脉冲倍压理论在光伏系统铅酸蓄电池充电中的实际应用
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《电气应用》
年第
卷第
期
脉冲倍压理论在光伏系统铅酸蓄电池充电中的应用
杨燕翔
西华大学电气信息学院
摘
要
将脉冲倍压理论运用于太阳能光伏系统的蓄电池充电技术中
通过
。
软件的仿真关键词
显示了这种充电技术的运用可以在不损失太阳电能的前提下避免传统电池充电方法矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
中存在的较严重的极化现象
光伏系统
并可提高蓄电池的寿命和充电效率充电效率
。
脉冲倍压
引言
在太阳能光伏系统中法
,
但这种方式仅仅是针对延长电池工作寿命的措施在太阳能光伏系统中太阳能电池对铅酸蓄电聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
、
。
需考虑的问题除了电池的工
。
作寿命
还要考虑太阳能的转换效率
由于传统的
”
池的充电电流通常是非恒流由于没有去极化措施
非恒压的随机充电
脉冲充电法是采用斩波原理
的周期中
在
”
“
充一停一放一停
充电过程中存在较严重如析气
、
在
“
停一放一停
期间
太阳能光伏系
。
的极化现象
带来严重的负面效果
、
温
统转换的电能被闲置
太阳能的转换效率降低
升命
、
极板活性物质脱落等增加使用成本
。
这些因素折损蓄电池寿影响了太阳
、
降低了充电效率
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电法的原理
太阳能光电池组是由电池通过串联和并联组成
照度的影响
电能的推广应用果的方法之一
脉冲充电方式是解决上述负面效
。
的单位源太阳能光
可以得到在额定电压下
。
可是斩波方式形成的脉冲将是以损
失太阳能光伏系统电能为代价的负面影响
如何才能既解决
不同输出功率的太阳能光电池组件
由于受太阳光
太阳能光伏系统中对铅酸蓄电池随机充电法带来的
又不以损失太阳电能为代价
通常只有在正午时达到额定电压
而
采用脉冲
。
在清晨和黄昏时太阳能光电池组件的输出电压是按
一定的规律递减的
表
太阳电池主件实验地点时间
电压
型号
倍压式铅酸蓄电池充电法可以得到理想的效果
如表
年
月
所示
。
传统铅酸蓄电池充电法在太阳能光伏系统
运用中存在的问题
充电过程对蓄电池循环工作性能产生影响是众所周知的
。
日实侧数据曲线
电能转换实验数据
四川成都西华大学第二教学楼顶
如果电池长期处于欠充状态
,
即活性物
质不能得到全部的反应那么将会导致一部分由于长期不能参与反应去反应能力残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
而发生钝化甚至失
。
时间
电压
造成电池工作容量减小
另一方面
如果电池在充电过程中经常发生过充电池内部大量析气活性物质脱落板的破损酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
这样会造成电
,
按常规方式充电时
而在清晨和黄昏时
正午时是近似恒压式的充
、
产生大量热量
还有极板表面
由于太阳能光电池组的输
、
金属板栅或集流体的腐蚀
。
甚至极
出电压下降时
当输出电压小于铅酸蓄电池
。
这些都会对电池造成恶劣的影响
加速
充电过程将停止
为了减小恒压式的充电对铅
。
其老化
缩短电池的工作寿命
“
酸蓄电池的损害在通常情况下采用
”
应采用脉冲式充电
但脉冲式充
。
为了延长电池的工作寿命脉冲充电法的
相似
电的间隙期和太阳能光电池组输出电压小于铅酸蓄电池的时期
充一停一放一停
“
的循环方式
”
这
。
转换的太阳能将白白损失
和消除极板硫化的传统方法
反复充放电法
十分
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电方法的基本思想就
是既不损失脉冲式充电的间隙期和太阳能光电池组
是消除铅酸蓄电池极板的硫化的有效措施
一
一
1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
脉冲倍压理论在光伏系统铅酸蓄电池充电中的应用
《电气应用》
年第
卷第
期
输出电压小于铅酸蓄电池
的时期的太阳能
。
的电路后实现的
。
又可采用脉冲充电法来延长电池的工作寿命
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电法采用的基本原理是
控制电路
升压斩波原理
其电原理图及工作波形如图
所示
。
卿…
二
令
『
厄土
下二
习
太阳能电池
升压斩波工作波形
匕一一上二二二二二生士上一
图
口
图
升压斩波电原理图及工作波形
分析时效应管
载
设电路中的
值和
电源同时电容
值很大
向电感
当场充电
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电电路
处于导通态时
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电电路中起开关作用的场效应管由单片机控制謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
充电电流基本恒定为
的电压向负
经过实验的开关周
供电
因电容
。
。
值很大
基本保持了输出电
期参数被编人程序间占空比的调节
实现对开关时间周期和导通时
压值恒定为在此期间电感
于断开态时
设
处于导通态的时间为
。
。
以达到没有太阳能损耗的倍压脉
上积蓄的能量为电源
和电感
当
处
冲充电
。
上的能量一起向电
。
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电电路的仿真
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电电路的仿真是建立
在脉冲式电池充电方法是消除铅酸蓄电池极板的硫化的有效措施
容
。
充电并向负载
。
提供能量
设
处于断开态释放的能量为
的时间为
一
。
。
则在此期间电感
“
。
当电路工作达平衡态时
在一个
周期即
中电感
积蓄的能量和释放的能量相等
可以延长电池工作寿命
。
’〕
这里
的仿真仅局限于脉冲倍压式铅酸蓄电池充电方法在太阳能光伏系统中应用可以不损失太阳能转换效率的论证厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
。
。
。
二
。
一
化简得
。
图
些兰竺三卫丝
。
所示为
太阳能电池对铅酸蓄电池充
二
工
电的仿真放大后的充电动态波形为导通时间占空比为
。
其中
时
,
脉冲周期
电感值取
式
。
中的
八
。
为导通时间占空比
横线为太阳能电池输出电压
脉冲波为倍
也可称为升压系数的大小
。
调节其大小可改变输出电压
二
压斩波后的波形
当
时
忍
。
仿真结果波形揭示了两个结论波形在启动后
后趋于稳定状态
。
,
。
成为倍压斩波脉冲源电路
脉冲波的幅值趋于两倍太阳能电池输出电压由于在相同的负载条件下一倍茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
。
以上是通过理论上的分析表明脉冲倍压电路在脉
电压提升接近
冲间隙时期的电能并不会损失存储在脉冲期释放
现
而是通过电感器件的的大小
。
在一个周期中
对电池充电的电能为恒压充
。
但是否一定是以电压的形式体
电方式对电池充电的电能为
儿脉冲倍压方式
。
则要根据脉冲倍压电源的内阻和负载
。
对电池充电的电能为
为太阳能电池输出电压的充电电流见节
、
其中
而定
这里想说明的是能量没有因为斩波而损失
为电源为占空比为
向电感的脉冲
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电法的硬件实现
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电电路是在微功耗太
阳跟踪装置的控制电路
」础上增加基
波周期
量相等
。
两种充电方式在相同时间内对电池充电的电能
。
了如图
所示
1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
《电气应用》
年第
卷第
期
脉冲倍压理论在光伏系统铅酸蓄电池充电中的应用
光伏系统的使用成本降低积极的意义
。
对太阳能的推广应用有
参考文献
【郭亮
电动车用蓄电池充电技术的进展
电池
【
王秋虹
李龙黄俊
金莉萍
等
脉冲充电对铅酸蓄电
池硫酸盐化的影响
电源技术
〔」王兆安
图
电力电子技术【〕
版
北京
机械工业出版社
脉冲倍压式充电电路的仿真和放大的仿真波形图
【
杨景常
杨燕翔
杨晓龙
等
采用微功耗控制器太阳能学报
结束语
从前面的理论分析和仿真结果可以看出
提高太阳能光伏效率的研究
采用
脉冲倍压技术对蓄电池充电有以下优点
可以在不损失太阳能转换效率的前提下
实现延长铅酸蓄电池工作寿命
在太阳能光伏系统中
。
梦
在每天清晨和傍晚
太阳能电池入射太阳能不足的情况下
太阳能电池
。
输出电压相对低
此时的充电过程是停止的
,
采用
肠。
户
目
脉冲倍压式铅酸蓄电池充电方法后利用率进一步得到提高
。
经过倍压
每
天对蓄电池充电的有效时间得到延长
使太阳能的
一
助
在太阳能光伏系统中增加脉冲倍压式铅酸
山
。
蓄电池充电电路所投人的成本很低
但它延长电池
。
工作寿命并进一步提高太阳能的利用率
使太阳能
收稿日期
一
一
上接第
页
北京
机械工业出版社
不平衡度为
左右
。
结束语
采用低通滤波器积分器
肋
加上比较器
。
】盯
代替运放来产生电流信号
格
能使电路工作十分稳定
。
这种新的均流技术对均分回路的增益要求不很严
因此
有很广的应用前景参考文献
加。
张占松
蔡宣三
开关电源原理与设计〔
北京
二
右】
电子工业出版社赵效敏
开关电源的设计与应用〔
上海
上海科
讨
学普及出版社
王家庆
智能型高频开关电源系统的原理使用与维修
人民邮电出版社
心
收稿日期
一
〔〕北京李宏
电力电子设备用器件与集成电路应用指南【〕
一
一
一
1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
1
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- 脉冲 理论 系统 蓄电池 充电 中的 实际 应用