可以当qq动态头像大全:蓄电池充电控制器

来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/01 23:47:44
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一 自适应爬山法的控制器  前言

    离网光伏发电系统和联网光伏有贮能系统时，太阳电池阵列和蓄电池之间必须有充电控制器，它使太阳电池始终工作在最大功率点处，从而提高先电效率。良好的充电控制器，能有效保护蓄电池不受过充、放电的损害，提高蓄电池的使用寿命。蓄电池充电控制器实质上为—个DC／DC变换器装置，它是系统中最为关键的环节之一，直接关系到整个系统的运行效率和可靠性。

    二 光伏发电用蓄电池充电控制器系统结构组成

    光伏发电用蓄电池充电控制器应用在输出电压较高(蓄电池多级串联)且输入和输出隔离型的系统中。其具体设计指标为：

    额定输出功率：2．4kW

    蓄电池允电电压范围：510V-600V

    太阳电池输出电压范围：210V-300V


蓄电池充电控制器系统结构如图1所示。其中控制器主电路采用了双全桥整流移相全桥ZVZCSDC／DC变换器拓扑结构；控制电路分为两部分：以单片机PICl6C716为核心的电路组成检测和控制、保护信号发生电路，以移相控制芯片UC3879为核心的电路组成驱动信号调节电路和硬件保护电路。电路中PICl6C716为UC3879提供功率偏差信号以控制UC3879调节DC／DC变换器的占空比，以实现系统的最大功率输出。

    三 主电路结构

    控制器主电路结构由输入滤波电路、逆变电路、高频变压器、双全桥整流电路、辅助电路和输出波电路组成，如图2所示。

  电路中，Rv1、Rv2为压敏电阻，防止异常情况如雷击等发生时，电路出现过高的浪涌电流。Z1为直流滤波器，它可减少外部干扰源对系统的干扰。C1,C2为滤波电容，C3、C4为涤纶电容，吸收直流母线上的高频电压尖峰。R1为放电电阻，当关机时，给电容C1-C4提供放电回路并消耗储存的能量。

    逆变电路是由S1-S4四个功率开关管IGBT组成的单相逆变桥，其控制和驱动信号由下节的控制电路提供，它为高频变压器提仪了一个高频交流方波电压。为了检测原边的输入电流和防止高频变压器T偏磁，电路中串接了电流互感器T1，和一个隔直电容C5。

    高频变压器T的两个副边绕组上均增加了阻容电路R3、C6，和R4、C7以吸收过高的尖峰电压，D1-D8，组成双全桥整流电路。副边C8、D9、D10。构成辅助电路，和原边的C5、L1一起，实现电路的ZVZCS控制，R5、C9和R6、C10。分别为D9、D10的吸收电路。

    T2为霍尔元件，它检测变换器的输出电流。

    四 反馈、保护信号发生电路

    光伏系统中的DC／DC变换器电路，开关管占空比控制信号多为太阳电池最大功率点信号。本电路中，最大功率点寻优采用改进型的自适应爬山法。改进型的自适应爬山法榨制流程如图3所示。此方法中，常量M,e值的确定下关重要，恰当的M，e可使控制器控制灵活且在任何外部环境下均能实现系统的MPPT。


    反馈信号的发生由8位PIC单片机PICl6C716完成，具体电路结构如图4所示，此电路同时也发出输入欠压和输出过压保护信号。

图4中，点B、F、H分别为输入电压采样信号、输出电压采样信号和输出电流采样信号，它们分别接于单片机A／D转换脚1、17、18，单片机在进行自适应爬山法运算和输入、输出电压判断后，分别从6脚、7脚和9脚发出输出电压保护信号、输入电压保护信号和主电路开关管占中比控制信号。这其中．单片机的CCP模块工作在脉宽调制方式，从9脚输出的脉冲宽度可调的PWM信号实现D／A转换，经过R6、C12、滤波并进行阻抗匹配后得到模拟控制信号作为反馈信号以控制主电路的占空比。单片机在进行了电压比较时，当电路中输入、输出电压异常时，其6脚、7脚输出跳变为高电平(正常工作时为低电平)，从而为保护电路提供保护信号。
Posted: 2007-09-28 22:05 | [楼 主] solar335 级别: 新手上路


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    五 参数设计

    依据上面的分析和设计，实际制作了一台采用双全桥整流移相全桥ZVZCS DC／DC变换器拓扑的蓄电池充电控制器样机。具体参数设计如下：

    谐振电感Lt，的设计：


    其中：Vs为输入电压，ton为开关管开通时间，n为变压器匝比，Io为输出电流。

    谐振电容C2的设计：


    其中：Vo为输出电压。

    谐振电容Cr1,Cr3的设计：


    Cr1、Cr3以超前臂开关管实现ZVS关断为前提，toff为开关管关断时间。

    滤波电感量Lr的设计：


    其中：D为开关占空比，T为工作周期。

    根据系统设计要，本样机的主要参数设计如表1所示：




    六 仿真和实验分析

    按图2所示的主电路结构及表1中汁算的参数，在输出功率为400W时，各点的仿真和实验波形如下：




    图5中超前半臂开关管S3的GE、CE端波形在开通和关断时没有重叠，实现了零电压开通和关断。图6中从滞后臂开关管S4的驱动波形与原边电流波形的位置关系可得，S4在开通和关断时原边电流均为零，故滞后臂实现开通和关断的ZCS。图7整流桥上二极管的电压波形可得各管上尖峰电压较小，且各管耐压较均。



    为验证系统实现太阳能电池的最大功率点跟踪，在DC／DC变换器的输出级接一个3kW(150欧)阻性负载，测得其上的电压波形如图8所示。从图中可看出，稳态时电阻上电压一直在小范围上下波动，符合自适应爬山法的规则。


    七 结论

    采用自适应爬山法，能够稳定地跟踪太阳电池的最大功率点，当太阳能电池的照度发生变化时，输出端电压能以平稳的方式追随其变化，电压晃动较小，系统不会出现振荡，还能够减少程序在运行中的误判现象，从而提高系统的效率。实验结果表明，这种最大功率跟踪方法在光强和温度大范围变化的情况下具有高速、稳定跟踪特性。
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