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1、带蓄电池的光伏系统中MPPT充电效果理论分析本文由yezaihui贡献pdf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。第27卷 12期第2006年12月太 阳能学报ACTAENERGIAESOLARISSINICA0 前言在光伏系统中都希望太阳电池在同样的日照、温度条件下输出尽可能多的电能,这也就是理论和实践上提出太阳电池最大功率跟踪的必要性。目前MPPT技术一般用在大型光伏电站,尤其适用并网发电系统。由于MPPT控制器的采用可以降低光伏系统的太阳电池组件配置功率,从而降低系统成本,使其性能价格比得到有效提高,因此MPPT
2、技术必将在光伏系统中得到广泛应用。如图1所示,常用光伏系统设计中,蓄电池充电曲线在光伏电池性能曲线最大功率点附近,因此一文章编号:025420096(2006)1221196206用。带蓄电池的光伏系统中MPPT充电效果理论分析陈 维1,2,3,沈 辉3摘 :通过对太阳电池组件平面辐照、要太阳电池组件特性以及蓄电池负载数学模型计算,分别对北京和广州地区两种典型气候条件下应用MPPT与直接耦合方式的输出情况进行比较和研究,发现在广州地区MPPT的应用意义不大,而在北京地区冬季则能够明显增加太阳电池组件的输出。在带蓄电池的光伏系统中影响MPPT控制器发挥效能的因素被分析
3、和研究,要综合当地全年气温变化、负载状况、经济性以及可靠性等多方面考虑MPPT的应关键词:光伏系统;蓄电池;最大功率跟踪;匹配性能中图分类号:TK512 文献标识码:A收稿日期:2005208213 基金项目:2004年国家十五攻关项目(2004BA411A09;2004BA411A19)Fig11 Chargingcharacteristicofstoragebattery图1 蓄电池充电时I2V曲线(11中国科学院广州能源研究所,广州510070;21中国科技大学,合肥230026;31中山大学太阳能系统研究所,广州510275)般都没有设置MPPT电路,
4、而由太阳电池直接给蓄电池充电。由图2所示,太阳电池的工作电压随着温度升高而下降,而蓄电池的充放电电压随充电电流升高而增加,在太阳电池组件中为了保证夏天高温天气能对蓄电池正常充电,组件的标准峰值工作电压一般比较大,从而使太阳电池通常有较大一段Vol127,No112Dec.,2006Fig12 I2Vcurveofsolarmodulewithdifferenttemperature图2 太阳电池组件在不同温度下的I2V曲线12期陈 维等:带蓄电池的光伏系统中MPPT充电效果理论分析1197区间没有真正工作在最大功率点,造成太阳电池以———入射角,太阳辐射与所研究表面
5、法线间的夹角;及蓄电池配置容量增加,增大了光伏系统的成本。θ———太阳天顶角;<———纬度;δ———赤纬,当天赤z采用MPPT控制技术在温差变化较大的场合,特别纬角为在太阳时正午,太阳光线与赤道平面的夹角;是对于冬、夏以及全日温差较大的地区有明显的技α———太阳高度角;γ———表面方位角,所研究表面术意义。MPPT跟踪可以挽回由于温度变化而导致法线水平面的投影与正北方向的夹角;γs———太阳的系统失配损失,能有效提高太阳电池的输出。方位角,太阳辐射水平面的投影与正北方向的夹角。然而,MPPT电路也要消耗一部分电能,存在转换112 负载特性效率的问题,在使用MPPT增
6、大对蓄电池充电时,必须在配有蓄电池的光伏系统中,太阳电池方阵向使增加的能量大于MPPT自身损耗的能量,否则采用蓄电池充电,蓄电池又通过负载放电。蓄电池的充MPPT就失去意义。本文通过数学模型模拟计算的方放电伏安特性可以表示为:法,对在北京和广州地区两种典型气候条件下采用MPPT的效果进行了理论分析。VL=VB+ILRb(2)式中,VB———蓄电池内电动势;Rb———蓄电池的内阻。1 计算模型111 倾斜面辐照模型太阳电池组件每小时的发电量由组件平面上每小时接受到的平均光强、环境温度和组件特性以及负载特性决定。由于太阳电池方阵通常与地面成一定倾角安装,在计算太阳电池组
7、件每小时的输出时,需要将水平面上实测的辐射强度数据折算到组件平[1]面上的相应值。Hay的天空散射各向异性模型常用于此目的,其表达式为:HT=HBRB+HD[RBHBΠH0+015(1-HBΠH0) 入射角:-1[2]θ i=cos[cosθcosβ+sinθsinβ(γs-γ)coszz天顶角:-1[3]θ z=cos[sinδ<+cosδ
