光伏系统充放电技术优化方案

7.1.3.1 光伏阵列直接充电

光伏阵列直接充电在小功率型的用户中大量使用，如图7-7所示。因为它的充电电路只需一个二极管，具有功耗低、电路简单等特点。但由于光伏阵列的输出电压随外界环境的变化而变化，所以当阵列输出电压低于蓄电池的电压时，不能对蓄电池进行充电。当设计有较高的光伏阵列输出电压时，还可能对蓄电池造成过充，影响蓄电池的使用寿命。另外，由于蓄电池的电压基本稳定，使光伏阵列的输出电压也基本固定，从而可能使阵列输出功率不是在最大功率点处。在不增加较大成本的情况下，对这种充电方式的改进是在蓄电池侧加装蓄电池过电压断开开关，使蓄电池不至于发生过充。

图7-7 直接充电电路

7.1.3.2 蓄电池恒压充电

为保护蓄电池，可以在太阳能光伏阵列的输出增加恒压控制电路，使蓄电池保持在恒压状态下进行充电。这种充电方式大多采用DC-DC变换技术中的Buck电路来实现，其中控制采用PWM技术，如图7-8所示。为防止过大的充电电流和保护开关器件，可串联一个电抗器Z进行限流。

7.1.3.3 光伏阵列恒压（CVT）充电

在温度变化不太时，太阳能光伏阵列的最大功率点的电压基本稳定。因而通过设定光伏阵列在某一温度下的输出电压，即可使阵列在最大功率点附近工作，这样就充分利用了太阳能。当然。为保证蓄电池有效的充电，可在控制回路中增加蓄电池充电电压与电流的反馈，如图7-9所示。这样就能实现过电压和过电流保护，以及恒压充电控制。同时为适应温度变化对光伏阵列的影响，应根据不同的温度或季节调节阵列的输出电压。调节方法有手动和微机自动调节两种。微机自动调节是利用微处理器采集光伏阵列温度，根据温度查表或计算在当前温度下光伏阵列最大功率点的输出电压，并与自身现有电压值做比较后进行调节。这种充电方式考虑到了蓄电池的过充和过电流的保护，也兼顾了太阳能光伏阵列的最大功率输出，而且运行稳定，是一种较先进的充电方式，但对蓄电池的高效充电欠考虑。

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图7-8 恒压充电电路

图7-9 CVT充电控制电路框图

图7-10 一种均衡充电方法

7.1.3.4 光伏系统中的均衡充电

均衡充电在光伏系统有重要的意义。光伏系统中经常是以小电流放电，易形成蓄电池的酸层化，定期地均衡充电可以使电解液混合，阻止层化的出现。实现均衡充电的方式有很多。如图7-10所示为其中的一种，它是串联型的均衡充电电路，每个单体蓄电池都有各自的均衡充电电源和控制开关S，并且能通过串联的分流器R_S测量到各单个蓄电池的充电电流，从而有利于了解单个蓄电池的荷电状态。