[發明專利]一種用于光伏發電的全程脈寬調制充電技術

無效

• 申請號: 201310027714.7
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103051035A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 楊建國;夏義軍;周幸
• 申請（專利權）人: 云南君和科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所 53112
• 代理人: 程韻波;鄧麗春

技術領域

本發明涉及一種用于光伏發電的全程脈寬調制充電技術，屬于光伏應用控制技術領域。

背景技術

據預測，太陽能光伏發電在21世紀會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10%；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%，太陽能光伏發電將占總電力的20%；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80%，太陽能發電將占到60%。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。

隨著太陽能光伏系統的推廣應用，儲能設備的使用壽命成為技術瓶頸問題，儲能設備壽命的長短一方面和它本身的性能有關，另一方面與其充電方式也有重要關系，所以如何給蓄電池充電是新能源應用推廣的一個重要研究方向。

公知的太陽能充電方法由太陽能組件、開關電路、蓄電池、中央處理器、采樣電路構成。其充電采用直流充電或三時段充電兩種方式。采用直流方式充電，會造成蓄電池虛滿和蓄電池析氣的情況，影響了蓄電池的使用壽命。采用三時段方式充電，雖然能夠使蓄電池充滿，但由于第二和第三時段充電使用的是脈沖充電，在開關電路[2]關閉的時候因電路沒有中間儲能設備太陽能組件所產生的能量是被浪費了，造成在配置系統時系統成本相應上升。同時不論采用三時段充電還是直流式充電，都不能夠控制太陽能電池組件的電壓，從而完全不能夠跟蹤太陽能電池組件的最大功率點，因此采用公知的充電方式，不論在系統配置還是后期維護都不能達到較為理想的效果。

發明內容

針對上述問題本發明提出一種利用儲能電容作為中間儲能設備，實現充電過程中始終保持脈寬調制（即PWM）方式的充電方法，?以提高組件的利用率和減輕蓄電池的硫化程度達到延長蓄電池使用壽命和降低組件配置成本的目的。

本發明按以下技術方案實施，其包括太陽能組件1，開關電路2，蓄電池3，儲能電容4，中央處理器5和采樣電路6。太陽能組件[1]以恒定的電流向儲能電容[4]充電，當充電開關[2]處于關閉狀態（圖2中的0至t1段）的時候太陽能組件[1]向儲能電容[4]充電，使得儲能電容[4]電壓升高，當充電開關[2]打開（圖2中的t1至t2）時，太陽能組件[1]和儲能電容[4]將并聯向蓄電池[3]充電，這時候儲能電容[4]電壓將按指數規律下降，下降到和蓄電池電壓一致后，完成一個周期的脈沖充電。t2至t3時刻的工作方式與0至t1時刻的工作方式相同，t3至t4的工作方式與t1至t2的工作方式相同，如此往復并可實現全程PWM方式充電,在充電過程中采樣電路[6]不斷采集蓄電池[3]電壓和充電電流信號，然后經中央處理器[5]將相應的電壓電流信號轉換成電壓電流數據，中央處理器[5]根據電壓電流數據調整充電脈寬的寬度(即開關電路[2]的開啟時間)，實現自動全程PWM方式充電;?隨著日照的強弱，控制器將根據采集得到的太陽能組件電壓電流數據計算出當時的太陽能組件的最大功率點，然后根據最大功率點的電壓電流自動調整充電脈寬的占空比，從而實現電容充電電壓的高低控制，達到電容式最大功率點的實時跟蹤的目的。起到最大限度利用太陽能電池組件的作用，同時也降低了由于采用電感式最大功率跟蹤的系統成本和系統功耗。