光伏系统智能化互补控制充放电方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏系统智能化互补控制充放电方法，该系统包括太阳电池组件，蓄电池，输入电子开关，控制器，输出电子开关，负载等部分。将太阳能光伏系统中的一组蓄电池，采用两组容量为１／２原系统蓄电池并联，太阳电池由充电控制器对两组电池进行脉冲方式充电，首先脉冲电流对一组电池充电，在脉冲的间歇期对另一组蓄电池充电，如此循环，则太阳电池的发电被１００％利用，两组蓄电池又可以进行脉冲放电，形成智能化互补控制充放电。该法能改善蓄电池的使用维护条件，减轻酸雾对设施的腐蚀和对环境的污染，提高容量转换效率，两组蓄电池交替充放电，最大限度的增强了蓄电池的利用率，延长了蓄电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,属于一种 光伏电子控制
二、
技术介绍
蓄电池的充电，是从事通信电源维护一项重要工作,对电池充电工作做的如何 直接影响电池的使用寿命和供电安全。脉冲式充电法不仅遵循蓄电池固有的充电 接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线 的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对 蓄电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。脉冲充电使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢 气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从 而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可 以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提 高了蓄电池的充电电流接受率。脉冲放电方法是蓄电池放电时采用和充电时相同的脉冲放电方法，两组电池 轮流放电，两组电池放电时间各为50%,合起来对负载放电时间为100%，从而 实现了对蓄电池脉冲充放电，可以消除单组电池长时间放电产生的电池板极化和 硫化，延长蓄电池寿命。对蓄电池充放电是通信电源维护工作的重要内容之一， 蓄电池作为后备电源重要性是不言而喻的，要确保停电时对用电设备提供所需电 力。只有正确的对蓄电池充放电才能有利于节约电能，延长电池的使用寿命，保 障安全供电。公知的太阳能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 池和碱性镍锡蓄电池等。目前光伏系统中作为储能装置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，有着其他蓄电池所无法比拟的优越性。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。过充是指蓄 电池单格电压超过某一水平(一般为2.35V/单格一 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，蓄电池放出了过量的容量。采用脉宽调制的方法来控制蓄电池的充放电。脉冲控制斩波方式工作， 对蓄电池进行脉冲充电，开始充电时，脉冲控制器以宽脉冲充电，随着充电电压 的上升，充电脉冲宽度逐渐变窄，平均充电电流减小。当充电电压达到预置电压 时，充电脉冲宽度变为零，充电结束。脉冲控制较传统的通过检测蓄电池端电压 控制充放电无论是在性能还是在效率上都有很大的改观。以单路恒压充放电为例，如图1所示，此种充放电控制主要是通过控制器实 现对蓄电池的充放电控制。采用脉冲调宽来控制蓄电池的充放电，单片机充电 控制系统通过监控铅酸蓄电池的电压、电流和温度在充电过程中的变化，当蓄电 池的端电压大于某个限定值时，脉冲的宽度逐渐变窄，直至为零，就视为已充满， 停止太阳电池向蓄电池充电。当控制器检测到蓄电池的端电压低于某个限定值 时，脉冲的宽度就自动调节逐渐变宽，太阳电池开始向蓄电池充电。由于这种电 路结构简单，价格低廉，目前应用最为广泛。但充、放电电压的急剧升高或骤降 对蓄电池的使用寿命有严重影响，在光伏电源实际应用中特别是在独立系统中， 一般情况下，蓄电池仅有一至两年的寿命就面临报废。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。阶梯式充放电控制中蓄电池都与太阳 电池直接相连，其端电压受太阳电池端电压制约，V0并不能准确的反映蓄电池 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。阶梯式充放电模式不能实现涓流充电，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。针对以上存在问题，本研究针对光伏系统中蓄电池阶梯式充放电模式的弊端 提出一种新型的光伏系统充放电交替互补智能化控制技术。 三、
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，将太阳能光 伏系统中的一组蓄电池，采用两组容量为1/2原系统蓄电池并联，太阳电池由充 电控制器对两组电池进行脉冲方式充电，首先脉冲电流对一组电池充电，在脉冲 的间歇期对另一组蓄电池进行充电，如此循环，则太阳电池的发电被100%完全 利用，同时两组蓄电池又可以进行脉冲放电。首先对设置了优先的蓄电池1进行正相脉冲控制充电，随着充电电压的上升， 充电脉冲宽度逐渐变窄，平均充电电流减小。当充电电压达到予置电压时，充电 脉冲宽度变为零，蓄电池l充电结束，对负载进行供电。继而控制器对蓄电池2 进行反相脉冲调宽充电，同时闭合蓄电池l的充电回路；当蓄电池2的电压在脉 冲上升至予置电压时，充电脉冲宽度变为零，蓄电池2充电结束，闭合蓄电池2 的充电回路，同时启动蓄电池l的充电回路，采用蓄电池2对负载进行供电。这 种智能化脉冲充电方式改善了蓄电池的使用维护条件；降低充电时电解夜温度； 提高充电时蓄电池的转换效率；延长电池的使用寿命。在独立的光伏系统中，产生的电能不能一直满足用户负载的需求，需要用控 制器对储能装置蓄电池按照用户的需求进行充放电控制。在光伏系统中，控制器 的主要作用是①控制蓄电池储存能量。在大部分独立光伏系统中，光伏阵列产 能和负载用电不一致，在傍晚或多云等情况下，光伏阵列不能提供足够的能量而 用电负载又必须工作时，对蓄电池的充放电是必要的。②对太阳电池的工作电压 的钳位作用。太阳电池的工作特性受太阳辐照度、温度等影响很天，太阳电池组 件直接连接负载时，负载常常不能处在最佳工作点附近，系统效率低，而控制器 控制蓄电池对太阳电池的工作电压具有钳位作用，能够保证光伏阵列处在最佳工 作点附近。③提供启动电流。由于受到最大短路电流的限制，光伏阵列可能不能 满足负载的启动电流的需要，而控制器能够在短时间内控制蓄电池使其提供大电流给负载启动。本专利技术按以下技术方案实施，图2、 3分别为本专利技术流程匡图和智能化互补 控制电路图。包括太阳电池组件[l]、蓄电池1输入电子开关[2]、蓄电池2输入 电子开关[3]、控制器[4]、 1号蓄电池组[5]、 2号蓄电池组[6]、蓄电池1输出电 子开关[7]、蓄电池2输出电子开关[8]、负载[9]。所述的太阳电池组件[l]输出直流电压的输出端与蓄电池1输入电子开关[2] 的源极端相连，[l]的另一个输出端与蓄电池2输入电子开关[3]的源极端相连， 输入电子开关[2]的栅极端与控制器[4]的一个控制开关pl相连，输入电子开关[3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏系统智能化互补控制充放电方法，其特征在于，其按以下技术方案实施，将太阳能光伏系统中的一组蓄电池，采用两组容量为１／２原系统蓄电池并联，太阳电池由充电控制器对两组电池进行脉冲方式充电，首先脉冲电流对一组电池充电，在脉冲的间歇期对另一组蓄电池充电，如此循环，则太阳电池的发电被１００％利用，同时两组蓄电池又可以进行脉冲放电，形成智能化互补控制充放电，该系统包括太阳电池组件［１］、蓄电池１输入电子开关［２］、蓄电池２输入电子开关［３］、控制器［４］、１号蓄电池组［５］ 、２号蓄电池组［６］、蓄电池１输出电子开关［７］、蓄电池２输出电子开关［８］和负载［９］，所述的太阳电池组件［１］输出直流电压的输出端与蓄电池１输入电子开关［２］的源极端相连，［１］的另一个输出端与蓄电池２输入电子开关［３］的源极端 相连，输入电子开关［２］的栅极端与控制器［４］的一个控制开关ｐ１相连，输入电子开关［３］的栅极端与控制器［４］的另一个控制开关ｐ２相连，［２］的漏极与蓄电池Ｂ１的负极相连，［３］的漏极与蓄电池Ｂ２的负极相连，两蓄电池的正极相连后输出端一端接地，另一端接入用户负载的正极，蓄电池１输出电子开关［７］的源极端与蓄电池Ｂ１的负极连接，蓄电池２输出电子开关［８］的源极端与蓄电池Ｂ２的负极连接，［７］的栅极端与控制器的输出控制开关ｐ３相连，［８］的栅极端与输出控制开关ｐ４连接，蓄电池１输出电子开关［７］的漏极端与负载负极相连，蓄电池２输出电子开关［８］的漏极端与负载负极相连，控制器的控制开关ｐ５接地，工作时，电子开关Ｑ１打开，太阳电池对蓄电池Ｂ１充电时，蓄电池Ｂ１的输出电子开关Ｑ３关闭，此时电子开关Ｑ４打开蓄电池Ｂ ２为负载供电，当电子开关Ｑ２打开，太阳电池对蓄电池Ｂ２充电，蓄电池Ｂ２输出电子开关Ｑ４关闭，同时打开电子开关Ｑ３，由蓄电池Ｂ１为负载供电，形成在一个充放电周期中总有一个蓄电池在充电，同时由另一组蓄电池放电的光伏系统智能化互补充放电过程，实现负载不间断供电。...

【技术特征摘要】
1、一种光伏系统智能化互补控制充放电方法，其特征在于，其按以下技术方案实施，将太阳能光伏系统中的一组蓄电池，采用两组容量为1/2原系统蓄电池并联，太阳电池由充电控制器对两组电池进行脉冲方式充电，首先脉冲电流对一组电池充电，在脉冲的间歇期对另一组蓄电池充电，如此循环，则太阳电池的发电被100％利用，同时两组蓄电池又可以进行脉冲放电，形成智能化互补控制充放电，该系统包括太阳电池组件[1]、蓄电池1输入电子开关[2]、蓄电池2输入电子开关[3]、控制器[4]、1号蓄电池组[5]、2号蓄电池组[6]、蓄电池1输出电子开关[7]、蓄电池2输出电子开关[8]和负载[9]，所述的太阳电池组件[1]输出直流电压的输出端与蓄电池1输入电子开关[2]的源极端相连，[1]的另一个输出端与蓄电池2输入电子开关[3]的源极端相连，输入电子开关[2]的栅极端与控制器[4]的一个控制开关p1相连，输入电子开关[3]的栅极端与控制器[4]的另一个控制开关p2...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅定文，韩莉娅，
申请(专利权)人：云南晶能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：53[]