充电控制电池的光伏系统

Bhuvaneswari。年代,Kaviya。G, Manimegalai。L, Sasikala.S

PG学生(嵌入式系统技术),部门EEE, Saveetha工程学院,钦奈,印度Tamilnadu。
PG学生(嵌入式系统技术),部门EEE, Saveetha工程学院,钦奈,印度Tamilnadu。
PG学生(嵌入式系统技术),部门EEE, Saveetha工程学院,钦奈,印度Tamilnadu。

文摘

在现有的光伏发电系统中,蓄电池的寿命无法达到很好,这是一个限制光伏产业的进一步发展。针对电池和光伏模块的特点在收费系统中,一种智能光伏充电控制策略和系统提出了基于PIC16F877A的芯片设计。三阶段充电方法是用于维护这个系统的电池。恒流充电课程是结合进行最大功率点跟踪翻译(MPPT)光伏模块的函数。阶段的恒压充电和浮充电,PI控制方法用于实现恒压充电和恒流充电,充电电压可补偿温度采样。结果表明,三阶段充电方法以及基于上述控制方法执行。充电时间缩短,和准确性在恒压充电和提高float-charge蓄电池的寿命延长。

关键字

光伏发电系统;三阶段充电方法;MPPT;π

介绍

这些天,自然资源的可持续发展已成为全世界所有国家的常识。在所有的自然资源,光伏技术已成为越来越受欢迎。基于光伏发电技术得到了广泛的研究。随着光电技术的发展,效率越来越高,生产成本越来越低,所以电池的成本和寿命在系统变得越来越重要。然而,由于非线性特征的光伏(PV)模块,有很多问题所使用的可充电电池在光伏发电系统中,这些问题已经成为限制整个系统的性能。光伏系统中使用的电池不是特别设计的光伏系统,采取Valve-Regulated铅酸蓄电池(VRLA)为例,它已经被广泛用于光伏发电系统由于其低成本,稳定电压和低污染。而在实践中,对电池的寿命极其减少到只有3 - 5年(正常情况下电池的寿命大约有10 - 15年),在某些极端情况下,电池穿一年,甚至会导致巨大的成本损失。学习后对电池的特点,发现在所有可能的原因造成对电池的伤害,不合理的蓄电池充电的控制可能是杰出的一个。阀控式铅酸,电容的早期损失无法控制的炎热和干燥的电解质都与控制电池[1]。此外,光伏模块的效率随温度和时间的阳光自海拔、纬度、时间和大气影响光伏系统的性能。 Simple control is very hard to make the most of the efficiency of the system and at the same time increase the life-span of the rechargeable battery. In order to solve these problems, this paper introduces three-stage charging method and sets up a medium size charging control system based on the chip of PIC16F877A. Experimental results show the system works on well based on the control scheme.

系统配置

功率级光伏系统主要由可充电电池,主要变换器电路,控制器,如图1所示。随着功率级块,可充电电池在整个系统中起着重要的作用,因为它提供负载方面的权力。主变换器电路是直流/直流buck变换器和控制器是基于PIC16F877A的芯片从芯片设计。通过适当的输出电压和电流的控制,该控制器可以实现更好的结果在不同的控制方案。

主变换器电路

三态充电方法是通过改变变频器的操作点,是通过改变电源设备的工作周期的转换器。主电路如图2所示,巴克转换器是由功率MOSFET G,随心所欲的二极管,anti-power二极管D2,抑制L,输出滤波电容器输入滤波电容C1, C2和光伏阵列的平行,提供了通过高频输入电流,电容上的电压可以保持稳定。

转换器的主要功率器件选为IRFP150N基于考虑电流,电压和频率。系统的电感是用来消除高开关频率的高阶谐波电流,提高输出波形。相比于电容器阻抗,低电感的阻抗不应该。为了获得一个好的输出波形,要求在一个采样时间间隔,在电感电流的变化值必须低于比当前的涟漪,是被允许的。滤波电容器被添加到电路来消除高阶谐波失真的帮助下滤波电感器。电容器的电容越大,总谐波失真(THD)。在标准、电容器的电容应该选择尽可能小。CBB电容[2],由于其良好的性能在高频率和低损耗,建议。系统的开关频率是20 khz,采取系统的增益裕度,然后选择C1 220超滤,L是选择0.8 mh C2是100佛罗里达大学。

光伏模块特点和电池充电特性

图3是光伏模块的电流-电压和p - v曲线,左边的图是光伏模块的电流-电压曲线,和正确的p - v曲线[3]。根据电流-电压曲线,在大多数工作电压范围内,光伏阵列的输出电流变化时电压变化。输出电压超过一定值后,输出电流与输出电压将急剧下降在上升。光伏模块的p - v曲线类似于方向向下的抛物线。当模块电压位于最大值(Vm),光伏模块的输出功率最大值(Pm)。观察,光伏模块既不是一个恒定的电压源,也不是一个恒流源,而是一种非线性直流电源。因此不能提供足够大的功率负载,和它的输出是受日照强度、环境温度和负载。光伏模块可以达到最大输出功率只有在一个输出电压。为了使光伏模块输出最大功率,翻译有必要应用MPPT的充电控制技术在光伏系统,以保证光伏模块的有效利用能源转换。

电池可以相当于一个电压源的内部阻力。如果电池和光伏模块直接连接,电池的电流-电压特性曲线几乎与MPP的光伏模块的电流-电压特性。电池的电流-电压特性曲线应该改变在运行过程中与PV模块在MPP相交。此外,在一般的光伏系统,电池的充电速度小,充电时间是有限的,这往往使电池在own-charging状态,加快电池的负极板硫酸盐化,甚至导致电池容量损失和影响其寿命。根据分析,PIC16F877A的芯片是用于监视和控制电池充电的过程中,采用三步法优化充电过程。电池的充电特性曲线如图4所示。

战略的控制

对于一个独立光伏系统,由于光伏模块的非线性特征,不可预知的日照时间,很难充分利用光伏模块。为了提高光伏模块的效率,MPPT技术介绍。此外,为了延长电池的寿命,因此介绍了三阶段充电方法。在恒流充电阶段,如果充电电流低于额定的值,否则责任周期增加到确保充电电流达到额定电流的值。这一阶段要求80 - 90%的电池的电容应使最使用的电池。在恒压充电阶段,如果输出电压大于额定电压,然后减少工作周期,增加了。在这个阶段,可以达到97%的充电电容。在浮充电阶段,PI控制是用来确保少量的电流注入电池电池owndischarge补偿的损失

翻译a MPPT控制恒流充电阶段

根据光伏系统的固定曲线,在最大功率点斜率为零[4]。因此,我们可以获得这些方程如下:

(1)

(2)

(3)

在这里,马克斯·P的值是最大的力量,V是光伏阵列的输出电压,我是光伏阵列的输出电流。方程(3)是最大功率点在哪里,即当导电率变化率等于负的电导率值,光伏模块工作在最大功率点。如果不是这样,它需要判断dP / dV的价值是零个或高于零,这种方法的流程图如图5所示。

,Vn和最新发现的电压值和电流值,Vb和Ib的前一个值。新发现的价值是比前一个值。如果当前误差误差为零,然后计算相同的。如果两个电压误差和电流误差为零,干扰工作周期(D)的值不会改变。当电压误差是零和电流误差不为零,如果当前错误是正的,干扰D值增加。如果当前错误是负的,干扰D值降低。然后,如果电压误差不为零,这是一个关键(3)是否正确。如果达到(3),功率曲线的斜率为零(到达MPP)。如果电导率变化大于负电导值,功率曲线的斜率是积极和D值增加,相反,D值降低。是非常重要的,需要一个高度敏感的传感器在这种方法中,在这种情况下,采用霍尔传感器是使用示例的电压和电流。 Above all, this method is accurate, with high dynamic response and suitable for those environments where weather changes dramatically.

b . PI控制的恒压充电和浮充电阶段

当电压达到恒压充电电压值,然后介绍了子程序。恒压充电后引发了恒流充电阶段为了使电池达到最大容量。在这个阶段,应该测量电池的电压使其稳定。所以一个电压反馈回路是必要的。为了提高稳态和动态性能,设计了数字PI控制器。取样后,采样电压与参考电压值,然后生成一个错误(ΔU)。PI控制后,MOSFET的工作周期和一个稳定的电池电压可以获得实现。

在恒压充电阶段,当前是观察。如果当前值达到阈值,恒压充电阶段将停止。此时,停止相信恒压充电和浮充电开始。浮充电的目的是将少量的电流补偿的损失因为own-discharge电池。在浮充电阶段,π确保电压保持在浮充电电压的范围。浮充电电压的精确控制系统是至关重要的,因此必须限制特定的电压变化值。比如12 v VRAL电池,14.5 v将恒定的电压值,而浮动电压将是13.8 v,整个过程如图6所示。

c .温度补偿

在电池充电,电解液的温度正在上升。当温度变化时电池的电压阈值将相应地改变。为了延长铅酸电池的寿命,恒压充电电压值和浮充电电压值必须得到补偿。

当电池温度波动范围超过额定温度±5由外在环境的影响造成的。然后给定电压值的恒压充电电池迫切需要相应改变。需求更迫切的阀控式铅酸,尤其是对各种因为这种蓄电池恒压充电是非常敏感。使用温度补偿后,它可以完全满了即使在寒冷的冬天,和电池寿命的下降引起的恒压充电不会发生在夏天。把mono-case例如,如果温度补偿的有效范围是10 ~ 35,阀控式铅酸温度补偿系数范围值为0.1 ~ 5.0 V / _ >(电子邮件保护)温度补偿的过程中,值由温度传感器采集的温度。给定电压值的恒压充电和浮充电可以根据当前补偿公式,和电压基准的PI控制恒压充电和浮充电阶段。

实验结果和分析

松下电池VRAL LC-R127使用在这个实验中,其额定电压12 v和额定容量是7啊。在实验中,温度是25日,恒压充电电压设置为14.5 v和浮充电电压设置为13.8 v。表1实验数据。从表1,恒流充电5个小时后,舞台改为恒压充电。目前在恒流充电阶段的范围是1.24 ~ 1.16之间。当前没有重大变化在恒流充电阶段,和当前具有良好的稳定性。在恒压充电阶段,电池的电压值变化从14.4 v至14.5 v,在恒压充电阶段,几乎没有变化,稳定性好。经过七个小时的充电,浮充电阶段,浮充电电压为13.7 V的实际测量和给定的电压13.8 V,误差满足要求(0.1 V。表和分析,可以发现,光伏模块的控制器是非常好的实现三阶段充电,并具有良好的准确性恒压充电和浮充电。

结论

如今,随着环境污染和能源危机日益严重,太阳能光伏发电系统将越来越受欢迎。然而,在光伏发电系统中,光伏模块的输出能量的不确定性和条件使用电池,使电池成为一个重要的部分在影响整个光伏发电系统的寿命。这也是防止光伏产业发展的一个重要因素。这需要一个合理的充电控制策略,输出能量的充分利用光伏电池模块和管理效率,并延长电池的寿命。这个充电控制策略满足上述要求,控制系统的硬件结构简单,高性能,并突出中小光伏系统的优势。

表乍一看

表1

数据乍一看


图1	图2	图3

图4	图5	图6

引用

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