[发明专利]一种用于光伏发电的全程脉宽调制充电技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏发电的全程脉宽调制充电技术，属于光伏应用控制技术领域。

背景技术

据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%，太阳能光伏发电将占总电力的20%；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%，太阳能发电将占到60%。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

随着太阳能光伏系统的推广应用，储能设备的使用寿命成为技术瓶颈问题，储能设备寿命的长短一方面和它本身的性能有关，另一方面与其充电方式也有重要关系，所以如何给蓄电池充电是新能源应用推广的一个重要研究方向。

公知的太阳能充电方法由太阳能组件、开关电路、蓄电池、中央处理器、采样电路构成。其充电采用直流充电或三时段充电两种方式。采用直流方式充电，会造成蓄电池虚满和蓄电池析气的情况，影响了蓄电池的使用寿命。采用三时段方式充电，虽然能够使蓄电池充满，但由于第二和第三时段充电使用的是脉冲充电，在开关电路[2]关闭的时候因电路没有中间储能设备太阳能组件所产生的能量是被浪费了，造成在配置系统时系统成本相应上升。同时不论采用三时段充电还是直流式充电，都不能够控制太阳能电池组件的电压，从而完全不能够跟踪太阳能电池组件的最大功率点，因此采用公知的充电方式，不论在系统配置还是后期维护都不能达到较为理想的效果。

发明内容

针对上述问题本发明提出一种利用储能电容作为中间储能设备，实现充电过程中始终保持脉宽调制（即PWM）方式的充电方法， 以提高组件的利用率和减轻蓄电池的硫化程度达到延长蓄电池使用寿命和降低组件配置成本的目的。

本发明按以下技术方案实施，其包括太阳能组件1，开关电路2，蓄电池3，储能电容4，中央处理器5和采样电路6。太阳能组件[1]以恒定的电流向储能电容[4]充电，当充电开关[2]处于关闭状态（图2中的0至t1段）的时候太阳能组件[1]向储能电容[4]充电，使得储能电容[4]电压升高，当充电开关[2]打开（图2中的t1至t2）时，太阳能组件[1]和储能电容[4]将并联向蓄电池[3]充电，这时候储能电容[4]电压将按指数规律下降，下降到和蓄电池电压一致后，完成一个周期的脉冲充电。t2至t3时刻的工作方式与0至t1时刻的工作方式相同，t3至t4的工作方式与t1至t2的工作方式相同，如此往复并可实现全程PWM方式充电,在充电过程中采样电路[6]不断采集蓄电池[3]电压和充电电流信号，然后经中央处理器[5]将相应的电压电流信号转换成电压电流数据，中央处理器[5]根据电压电流数据调整充电脉宽的宽度(即开关电路[2]的开启时间)，实现自动全程PWM方式充电; 随着日照的强弱，控制器将根据采集得到的太阳能组件电压电流数据计算出当时的太阳能组件的最大功率点，然后根据最大功率点的电压电流自动调整充电脉宽的占空比，从而实现电容充电电压的高低控制，达到电容式最大功率点的实时跟踪的目的。起到最大限度利用太阳能电池组件的作用，同时也降低了由于采用电感式最大功率跟踪的系统成本和系统功耗。