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1、光伏系统中蓄电池充放电控制方案的探讨34309doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。光伏系统中蓄电池充放电控制方案的探讨目前光伏系统大多采用蓄电池作为贮能元件.而能够与光伏电池配套使用的蓄电池种类有很多,目前广泛使用的有铅酸免维护蓄电池,普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池等.目前常使用的是铅酸免维护蓄电池,因其维护方便,性能可靠,且对环境污染较小,特别是用于无人值守的光伏电站时如图1,有着其他蓄电池所无法比拟的优越性.本文以光伏系统中的铅酸免维护蓄电池12V,12AH为例进行实验比较不同的充电检测方法.1关于蓄电池的充放电蓄电池充
2、放电是根据化学反应进行的,即电池主要组件的结构和化学成分发生连续和深度的变化.所以与一般电子零部件相比,蓄电池对温度变化更为敏感.此外,反应速率,即充电电流或放电电流,影响反应参数并由此影响蓄电池的性能.光伏系统中的蓄电池的工作条件与蓄电池在其他场合的工作条件不同,其充电率和放电率都非常小,且充电时间受到限制,即只有在日照时才能充电,所以不能按一固定的充电规律对其进行充电.由于蓄电池应用在这个特殊的环境下,致使其寿命比所预定的短,成为整个光伏系统中最易损坏的部分,其损坏的原因主要为"过充"与"过放".免维护铅酸蓄电池的充放电电池反应为:2PbSO4+2H2OPb+PbO2
3、+2H2SO4过充是指蓄电池单格电压超过某一水平一般为2.35V/单格～2.40V/单格,此时蓄电池无法使产生的氧气充分再化合.充电电压过高,在负极上生成的氢很难在电池内部被吸收,在电池中因积累而产生压力并且导致水份损失.严重过充时,水分解,产生氢气和氧气,使得蓄电池底部浓度比其他地方高出许多,导致负极板底部硫酸盐化,正极板腐蚀和膨胀,造成容量损失.过放是指蓄电池放电超过了规定的放电终止电压如图2,蓄电池放出了过量的容量.在铅酸蓄电池中,两个电极对过放都是敏感的.在溶解再沉积机理中,当铅Pb和二氧化铅PbO2分别溶解在电解液中并作为新的化合物硫酸铅PbS04沉淀出来时,活
4、性物质发生了彻底的转变并且失去原有的结构.负电极由于有反极的危险,对过放也是敏感的.活性物质中的膨胀剂可能会因氧化而失去作用,而铅酸蓄电池在随后再充电时枝晶增长的危险会大大增加.在设计光伏系统时需要对蓄电池的容量进行检测以判断是否应继续充电或放电.目前大部分采用电压单环的在线式检测方案.2在线式检测方案在线式检测,即在充电过程中不断地对蓄电池的端电压进行监测,当蓄电池的端电压大于某个限定值时,就视为已充满,停止太阳电池向蓄电池充电.由于这种电路结构简单,价格低廉.目前应用最为广泛.它的电路结构可以基于比较控制器建立蓄电池检测电路如图3.此电路可以用比较器来控制电池组的充电
5、电流.蓄电池电压VD分别经分压后输入比较器:当VD<8V时,比较器被触发,太阳电池经防反二极管向蓄电池充电;当VD>15V时,停止充电.门限电压可设定文中所用8V与15V为经验所得值.此电路结构简单,成本低,且易于维护,其在光伏应用初期曾得到广泛运用.但它不能实现涓流充电,造成了能源的极大浪费,使得本来效率就不高的光伏系统性价比更低.随着集成电路的广泛使用,如今市场上的光伏产品中普遍采取基于专业芯片的检测电路,而主控电路采用ΔV型,充电专用IC中常用的类型.铅酸电池在充电时,电压随充电时间的增长而上升,但充足电后端电压开始下降.设计主控电路时,利用该特性监测电池电压出现峰
6、值之后的微量下降,以控制充电结束,达到自动充电的目的,这也称为—ΔV法.以下列出芯片功能实现框图图4.它能有效地防止蓄电池的"过充"与"过放",并能实现涓流充电,有利于光伏系统效率的提高,是当前运用最为广泛的蓄电池检测电路.3离线式检测方案蓄电池的电压受很多因素的影响,例如温度,湿度等,特别是在充电过程中,蓄电池的端电压并不能很好地反映其容量.上述在线式检测方案中蓄电池都与太阳电池直接相连,其端电压受太阳电池端电压制约,VD并不能准确地反映蓄电池的容量.这突出表现为当系统所处温度较高时,由于太阳电池板和蓄电池的端电压均受温度影响严重,太阳能板端电压随温度升高而降低,而蓄电
7、池端电压则刚好相反,容易出现蓄电池容量未满却已不能充入的现象常称之为"虚满".这在很大程度上影响了蓄电池容量检测的准确性,进而阻碍了整个系统的正常工作,造成能源的极大浪费.针对这一问题,我们在这里提出一种新颖的蓄电池容量检测方案——离线式检测.虽然蓄电池的电压在充电过程中其端电压并不能很好地反映其容量,但在断开充电回路一段时间后,其端压会自动下降,下降后的端压能很好地引导我们对蓄电池充电情况作出正确的判断.我们利用蓄电池端压的这一特性,设计一个太阳电池对多个蓄电池模块轮换进行充电,每个蓄电池的端压在充电电路断开后都有足够的时间
