本文摘要:在靠近电网的偏远地区,太阳能的发电利用光伏控制器、蓄电池组、光伏电池板构成独立国家光伏发电站,其中光伏控制器是整个电站的核心。

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在靠近电网的偏远地区,太阳能的发电利用光伏控制器、蓄电池组、光伏电池板构成独立国家光伏发电站,其中光伏控制器是整个电站的核心。光伏控制器的流形结构一般来说有DC/DC型和直通型两大类[1],DC/DC型又可细分为MPPT型[2]人与自然振型等多种,但DC/DC型控制器由于都有的感性元件的不存在,在大电流应用于时,其体积、重量和热量都会急遽减少,容许了其在大功率领域的实际应用于;而直通型控制器在大功率领域则比较具备优势,即使光伏电流超过几百安培,其体积、重量和热量比较都会过于大,因此直通型控制器在移动通信基站、边防哨卡等大功率领域获得了普遍的应用于。但直通型控制器依然不存在着一些缺失,以下对其优缺点展开分析。

  1现有掌控方式的严重不足  现有的直通型光伏控制器对蓄电池充放电的掌控一般来说使用3类充放电掌控模式。(1)逐层投放式系统[3],将要光伏电池分为N个独立国家的光伏子阵列,定义N个蓄电池电压控制点Vi(i=1,2,N;Vi《Vi+1),当蓄电池电压小于Vi时,第i个光伏子阵列变频器,反之则导通。这样就构成了随着蓄电池电压的减少,充电电流阶梯式逐层增加;反之则逐层减小。

优点:这种电池掌控方式基本符合了蓄电池的电池必须,掌控逻辑非常简单、更容易构建,电子功率电源器件的电源能量损失较小;缺点:控制精度不低,电压波动范围大,一些先进设备的自动控制算法无法构建。(2)在此基础上减少了时间因素的改进型掌控方式,将蓄电池电压控制点设置为1个控制点Vs。当蓄电池电压小于Vs时,第i个光伏子阵列变频器,延时1个相同时间后,如果蓄电池电压依然小于Vs,再行变频器第i+1个光伏子阵列,依序以此类推,直到第N个光伏子阵列变频器;反之则导通,导通过程某种程度有上述延时。

优点:这种电池掌控方式增加了蓄电池电压的变化范围,兼具前一种电池掌控方式的优点;缺点:更容易造成控制器的波动,特别是在是延迟时间的自由选择,要随着太阳能电池、蓄电池容量和阻抗的配备变化而变化,否则不会造成失控,严重者不会造成蓄电池过充或过放而出厂。(3)脉宽调制式系统(全控型的PWM掌控方式),即光伏电池不分子阵列,将全部光伏子阵列并联后构成1个总的光伏电池阵列,再行以大功率电子电源做到全通全断型PWM掌控,此法可将蓄电池电压准确掌控在1个电压点。优点:电压控制精度低,可使用各种先进设备的自动控制算法;缺点:功率电子电源器件的电源功率损耗较小,在完全相同的电压等级下,对功率电子电源器件的电流等级拒绝很高,对器件拒绝严苛,对于大功率光伏控制器,散热片体积较小。

  2精粗调人组PWM新的掌控方法  针对上述3种方案的缺点,本文明确提出了一种精粗调人组PWM掌控的新掌控方法。依然将光伏电池分为N个独立国家的完全相同配备的光伏子阵列(i=1,2,N),但是只有第1个光伏子阵列(i=1)使用PWM掌控,其余的光伏子阵列(i=2,3,N)依然使用普通的电源掌控,掌控方式为:假设N个光伏子阵列全部导通时的总光伏电流为I,则每个光伏子阵列分开导通时的光伏电流为I/N,如果第1个光伏子阵列的PWM掌控频率变化范围为0~K,则第1个光伏子阵列的PWM电流可以准确掌控到(j/K)(I/N),其中j=0~K变化;如果将第1个光伏子阵列的PWM准确掌控和其余N-1个光伏子阵列的电源粗略掌控相配合,则可以获得电流变化范围在0~I之间的给定的准确电流输入,其值为:(j/K+m)(I/N),其中m是其余N-1个光伏子阵列导通的个数,m=0~N-1(m=0,回应其余N-1个光伏子阵列全部变频器);控制器只必须自由选择计算出来m(0~N-1)和j(0~K)值的大小,就可以掌控准确的光伏电流输入,电流辨别精度为I/(KN),相等于前述第3类全控型的PWM掌控方式中PWM频率变化范围是0~KN的掌控效果。

  3精粗调人组PWM掌控构建  本控制器的微处理器使用的是C8051F020单片机[4],如图1右图。通过外部2个电流传感器和电压检测电路,分别经过微处理器内部AD切换提供光伏电流、阻抗电流和蓄电池电压等参数。微处理器同时收到N个电源掌控信号,其中第1个信号由微处理器内部的PWM掌控单元产生,第2~N个信号由微处理器内部的普通数字I/O口(非PWM)产生。当第i个功率电子器件被控制导通时,第i个光伏子阵给蓄电池电池,并为阻抗供电,对蓄电池电池掌控的原则是在有所不同的时段展开有所不同的恒压电池。

电池过程分成强充、皆差使、吸取和浮充4个过程,除强充外,皆差使、吸取和浮充3个阶段都是恒压掌控,对蓄电池的恒压掌控可以使用各种智能控制算法,本控制器明确使用的是PI(比例分数)调节算法,再行因应精粗调人组PWM掌控方法综合构建。

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