小功率太阳能光伏发电系统的设计_陈忠进

智能太阳能充电桩设计论文摘要：本智能太阳能充电桩在充分考虑了充电技术特性、电动汽车实际情况等各种环境因素基础上，集合了新能源领域的光伏发电、储能、充电和馈电等诸多新技术，体现了其科学合理性、经济性特点，为电动汽车的充电站建设提供了一种创新性的解决方案。

1 充电技术1.1 充电曲线理论美国学者J.A.Mas在研究充电曲线时发现，充电时，电流一旦超过充电曲线上任意充电电流，充电速率不再提高，同时析气量增加；小于接受曲线上充电电流的，即为电池允许充电电流，不会对电池造成伤害，具体见图1。

同时，J.A.Mas还指出，通过瞬时增大或停充电流的方式可以有效消除极化现象，如图2所示，极大地提高了充电效率，缩短了充电时间，即充电时，可采用加入放电的方式提升接受能力，这就是快速充电的基本理论依据。

1.2 主要充电方法1.2.1 恒压充电恒压充电[4]是指单体电池以一恒定电压进行充电。

这种充电方法可以根据电池的荷电状态变化自动调整充电电流，延长了电池的使用寿命。

但在开始充电时，过高的充电电流会对电池造成一定损害。

1.2.3 脉冲充电脉冲充电方法与以上充电方法类似，当电池电压到达恒压门限（4.2V）时，即开启脉冲充电模式。

在脉冲区内，充电电源以间歇性的方式对电池进行恒定电流充电。

2 智能太阳能充电桩工作原理2.1 智能太阳能充电桩原理框图及原理本文所提及智能充电桩原理框图如图3。

其原理为：在日照相对丰富的地区建设本充电桩，太阳光照射到太阳能电池板时，太阳能电池板发出的电能经由充放电控制器1根据采样监测模块所测得的内部蓄电池饱和情况对内部蓄电池的充电模式（小电流充电、恒流充电、恒压充电、脉冲充电、饱和不充电）进行实时切换，当有电动车接入电压适配口，蓄电池和电池板对电动车进行智能快速充电，当电动车充满或者内部蓄电池电压低于下限电压时，充放电控制器停止对电动车充电并在数码显示屏上对车主显示提示信息。

在通信覆盖地区，在充电桩中加设通信模块，充电桩通过通信模块实时地与控制中心进行数据交换，以便控制中心实时了解每个充电桩的运行状态。

微型太阳能发电系统设计与实现一、引言太阳能是地球上最主要的能源来源，而太阳能发电技术是最具发展潜力的新能源形式之一。

随着技术的快速发展，微型太阳能发电系统已经开始成为可行的解决方案，它可以被广泛应用于地面应用，如户外灯具、智能家居、农业用途等。

本文将介绍微型太阳能发电系统的设计和实现，着重介绍光伏电池、电池管理系统、直流电-交流电变换器和系统控制方法。

二、光伏电池光伏电池是太阳能发电的核心组件，也被称为太阳能电池板。

在微型太阳能发电系统中，通常采用硅晶光伏电池，因为它们具有较高的转换效率和稳定性，适用于低功率应用。

光伏电池在日光下产生直流电，然后被连接到电池管理系统，以控制电池充电和保护。

三、电池管理电池管理是微型太阳能发电系统的关键组成部分，它确保电池在充电和放电期间不遭受过度损坏。

电池管理可分为两个部分：充电管理和放电管理。

充电管理在光伏电池生成电能后，它需要被送入电池进行储存。

这需要一个充电管理器来确保电池得到适当的充电。

充电管理器需要满足以下要求：- 可以充电多种类型的电池；- 最高充电电流不超过电池标准；- 电池达到充电限制时可自动停止充电。

放电管理当需要从系统中获取能量时，电池会放电。

放电器需要确保电池得到适当的放电，以免损坏电池。

放电器需要满足以下要求：- 可以连接多个负载设备；- 提供合适的电压和电流；- 在电池电量不足时停止放电，以防止电池过度放电。

四、直流电-交流电转换器在微型太阳能发电系统中，大多数负载设备工作于交流电模式下。

因此，需要使用直流电-交流电转换器来将系统的直流电转换为交流电，以满足负载设备的要求。

转换器使用升压器、变压器和复合升降压变换器等元件来保持负载设备的供电稳定性，并使其适应于交流电的要求。

五、系统控制为了确保微型太阳能发电系统的正确运行，需要系统控制。

系统控制器用于检测电池电量、光线强度和温度等参数，并在必要时执行以下操作：- 控制光伏电池和电池管理的充电和放电；- 控制直流电-交流电转换器的输入功率；- 控制负载设备的电源稳定性。

Telecom Power Technology电源与节能技术电网PVBoostBuck-Boost 电池组逆变电路负载S 2023年12月25日第40卷第24期131 Telecom Power TechnologyDec. 25, 2023, Vol.40 No.24陈　灿：小型户用储能式光伏发电控制系统式中：U in 表示输入电压；U in =(1-D )U 0；I in 表示输入的电流I in =I 0/(1-D )；U 0和I 0分别表示负载的电压和电流；D 表示开关管占空比；R I 表示负荷的阻抗。

利用式（1）计算时，假设电路电感的电流不中断，不考虑电路的损耗。

基于式（1）可知，负载阻抗与光伏阵列阻抗之间的匹配性主要受开关管占空比的影响，通过控制开关管占空比就可以实现Boost 电路输入阻抗的控制，这样就可以降低最大功率点的波动性。

具体操作时，控制开关管的通断，可以达到提升电池阵列输出电压的效果，最大可以提升至400 V ，同时执行MPPT 的算法功能[3]。

MPPT 光伏控制方案如图2所示。

系统对光伏阵列的输出电流、电压等参数进行采集，将其输入MPPT 控制器，获得理想的开关管占空比并将该数值输入脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM ）波发生器中，然后下达控制指令控制Boost 电路，调整母线电压。

光伏阵列MPPT 控制PWM 发生器Boost 电路U DCU pvI pvPWM D图2　MPPT 光伏控制方案3　逆变器控制设计设计的小型户用储能式光伏发电系统具有2种工作模式，分别为离网模式和并网模式。

离网模式下，光伏发电得到的电能直接供负载使用。

并网模式下，不仅供给负载使用，还可以向整个供电网络进行供电。

3.1　离网控制设计在离网控制模式下，逆变器相当于一个电源，需要对用户持续提供220 V 的交流电压。

文章设计的离网控制模型的电流内环控制过程中，需要持续检测电感的电流值I L ，从而获得输出电流值大小，进而采取针对性措施对电路的电流进行限制保护。

专利名称：一种小功率太阳能风能发电系统专利类型：发明专利
发明人：王辉林
申请号：CN200810041334.8
申请日：20080804
公开号：CN101409519A
公开日：
20090415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种小功率太阳能风能发电系统，包括风机、太阳能电池板、太阳能风能控制器、蓄电池和光源，太阳能风能控制器分别与风机、太阳能电池板、蓄电池和发电装置连接，其特征在于，在风机、太阳能电池板与太阳能风能控制器之间设有恒流调节装置。

本发明的优点是发电效率比普通提高了30－40％，太阳能发电后充电平滑无冲击，蓄电池使用寿命也长。

申请人：上海耀江太阳能科技有限公司
地址：201608 上海市松江区叶榭镇民发经济城吴杨路1号
国籍：CN
代理机构：上海申汇专利代理有限公司
代理人：翁若莹
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小功率独立光伏发电系统研究
张超;张学众;张志宏;张竑基
【期刊名称】《低压电器》
【年(卷),期】2010(000)014
【摘要】提出了一种采用推挽输出的新型光伏独立发电主电路拓扑结构,系统包括光伏阵列、CUK充电器、蓄电池、升压变换和逆变部分.CUK充电器采用了基于蓄电池电流控制的充电策略,可以在短时间内使蓄电池达到充满状态;升压变换拓扑采用推挽结构,使由蓄电池输出的24 V直流电,上升到符合逆变需要的380 V(母线电压).该系统采用闭环控制,试验结果表明,该方法简单有效,灵活性强,能够保证系统的稳定运行.
【总页数】5页(P19-23)
【作者】张超;张学众;张志宏;张竑基
【作者单位】河南省郑州供电公司,河南,郑州,450052;河南省郑州供电公司,河南,郑州,450052;河南省郑州供电公司,河南,郑州,450052;河南省郑州供电公司,河南,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.一种为空调供电的独立光伏发电系统研究 [J], 于海洋
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3.家用小功率光伏发电系统的设计 [J], 梁琳;李舒婵;勾芳;黄绍书
4.家用小功率光伏发电系统的设计 [J], 梁琳;李舒婵;勾芳;黄绍书;;;;
5.单级独立光伏发电系统研究 [J], 唐媛红
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