弱光下光伏充电器的设计

１３ｌ ＥＤＩＬＳｏＮ Ｍ Ｓ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｍｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｕｂｌｉｃ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ
ｉｎ ｅｌｅｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｍａｎｄ
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Ｅｌｅａｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎ—
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Ｆ＿．ｘｌ，Ｄｓｉｔｉｏｎ，２００４．３（３）：１５０１—１．５０６．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ａｒｒａｙ ｉｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ
ｌｉ窭Ｉｌｔ．山ｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
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ｂｙ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｌｉｇｈｔ ｄｅｎｓｉｗ．Ｕｒｉｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅａｋ ｉｔ∞ｎ．ｔ ｃｈａｒｇｅ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｍｏｄｕｌｅ ｃａｎ ｕｓｕａｌｌｙ
１８２
弱光下光伏充电器的设计
作者： 作者单位： 刘立强， 岑长岸， 张淼 广东工业大学自动化学院,广东广州510075
本文链接：/Conference_7031585.aspx
线图（在充电支路上串了一们．３ Ｑ的电阻，通过检测
电阻两端的电压来确定充电电流），其充电电流平均 值达到０．６ Ｖ／０．３阽２ Ａ．完全满足一般蓄电池的充 电电流要求．
图３控制系统结构图
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图２控制系统结构图
图４充电波形图
５实验结果分析
阵列的电压被拉低到１２．６ Ｖ时。就断开充电开关，直 到光伏阵列的开路电压再次达到１５．２ Ｖ时才接通开 关．如此反复通断充电．波形图中的ＣＨ２通道的曲线 是开关接通时的充电支路上所串电阻两端的电压曲
４控制系统结构图
图２为控制系统结掏图．该系统依次由光伏阵 列、ＡＶＲ单片机、电睚传感器、组态开关电路、蓄电 池等部分组成．电路主要是根据通过电压传感器检 测到的太阳能光伏阵列输出的开路电压的大小．来 控制太阳能光伏电池对蓄电池充电的通断。当电压 达到设定值（本实验设为１５．２ Ｖ）时．便使充电电路接 通，否则断开充电．当在设定的延时下，太阳能光伏 组件的开路电压达不到设定的电压时，便开始通过 控制组态开关电路进行选择组态方式．
为了使光伏组件在弱光下能对蓄电池进行有效 的充电，本文提出一种基于组态优化的光伏阵列间 歇脉冲充电方法来对蓄电池充电。
２
间歇充电
间歇充电法是一种限压变电流问歇充电，它能保
蒸众瑗嚣：蕃家熬点象然辩掌瓷金＇（６０５３４０４０）．
１８Ｉ
继电器设计的．组态开关电路主要实现太阳能光伏 阵列的如下几种组态方式：８块光伏组件串联．两组 ４块光伏组件串联后并联．４组两块光伏组件串联后 并联．８块组件并联．
实验过程中．用示波器分别检测了直接对蓄电池 充电的波形图和接上弱光充电器后对蓄电池充电的 波形图． 图３是光伏阵列傍晚弱光下直接对蓄电池充电 的波形图．波形图中的ＣＨ２通道的曲线是光伏阵列 电压输出曲线。它大于蓄电池的充电电压值；ＣＨ！通 道的曲线是充电支路上所串电阻两端的电压曲线 图（在充电支路上串了一个０．３ Ｑ的电阻．通过检测 电阻两端的电压来确定充电电流），其充电电流为： ０．０４１０．３ Ａ－－－０．１ ３３ Ａ．该充电电流远小于要求值． 图４是傍晚弱光下接上充电器对蓄电池充电的两 种组态方式的波形波形图．波形图中的ＣＨｌ通道的 曲线是太阳能光伏阵列电压输出曲线，其变化范围 为１２．６＂－，１５．２ Ｖ即当太阳能光伏阵列的开路电压达
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ｔｒ＝ｋｉｎｇ［Ｊ］．
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ｃａｎ
ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｌｙ ｉｒｅｐｕｌｓｅ ｃｈａｒｇｅｒ，ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆ ｔｈｅ
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ａｎｄ ｄａｍ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｍｉｓ ｍｅｔｈｏｄ
ａｖａｉｌａｂｌｙ ｃｈａｒｇｅ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｂａｒｔｅｒｙ
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ｌ弓Ｉ言
圈ｌ为光伏组件表面温度不变时．光强在不同情 提下的单块组件的ｊ—ｙ特性鳆线圈．强光下，光伏 阵列的输出电流很大．一般情况下可以直接对薷电 池充电：但在太阳光强变弱的情况下．光伏阵列输出 电流很小。基本上起不到对蓄电池充电的效果．
证加大充电咆流．由图１所示的ｊ—ｙ特性圈可知，在 弱光下，光伏组件的输出电流很小，因此可在光伏组 佟两端接上个电容后秀连接蓄电｛ｌ煞，接上蓄电池对 光伏组件的输出电压会瞬间被拉褥报低，而光伏组 件的输出电流在出现一个瞬间很高的电流后便以一 个小电流输如．据此特性，可设计一个当光伏组件对 蓄电泡充电时。充电电流始终是磁现在瞬间高端电 流处的控制电路．其控制如下：通过控制光伏组件与 蓄电池之间的频繁通断的方式进行充电，即光伏组 锋与蓄电池之间逶避开关连接，当褥闻高电流充电 过后．便断开开关；当光伏组件开路电压升高时，再 接通开关．如此间歇充电，便能使充电电流始终保持 在很高的范围露。
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ｌｏａｄｐａｒａｒａｍ６［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．２００５．３（３）：１０３７一
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ｍｒａｙ＝舢ｌａｔｏｒｉｌｌ．Ａｃｔａ
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Ｓｉｎｉｃａ．１９９７，１８（２）：４４８—４５ｌ
３组态优化
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光伏阵列组态优化的目的是在不同的外郝环境 下光伏缰俘使用不同酶缀态方式，以致使每个光茯 组件尽量工作在最大输山功率点处，从而让接个光 伏阵列的输出功率达到最优．而本实验使用缎态优 纯是为了弱光可下逶ｊ建不同麓组态方式健巍茯缮 件尽量在有光照的情况下工作．本次硬件实验采用 了８块５ Ｗ的光伏组件进行实验．缎态开关电路是用
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到１５．２ Ｖ时便接通充电开关，在接通开关瞬间，光伏
６结论
本文通过对弱光下光伏组件输出特性的分析。提 出了一种弱光下基于组态优化的间歇脉冲充电法． 通过对硬件实验现场采集的波形图的分析。验证了 该方法能有效地对蓄电池进行充电．
参考文献：
【ＩＪ ＳＨＭｌＬＯＶＩＴＺ Ｄ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｍ
新能源发电中投制及电力毫予技术研讨会 广东广州
２００７年１１月２５．２９日
弱光下光伏充电器的设计
刘立强，岑长岸．张淼
（广东工业大学自动化学院。广东广州５１００７５）
摘要：光伏阵列的输出特性受太阳光强影响很大．弱光下其电流输出很小，不能直接对蓄电池充电．为了使光伏 组件能在弱光下工作．本文提出了一种基于组态优化的间歇脉冲充电法．作者采用了ＡＶＲ单片机来实现该充电方 法。并透过对嫒饽实验骈获取的图像秘数据鲍分掇。涯骧该方法在弱光下能使光佚阵列纛效地对蓄瞧沲充电。 关键词：怒扶组俘：光伏箨列：缓态优纯；阕歆菰ｉ中充电 中国分类芍：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
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