[发明专利]太阳能取电的组合储能不间断供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种不间断供电装置，特别涉及一种利用蓄电池和超级电容组合储能的直流不间断供电装置。

背景技术

21世纪，人类将面临实现经济与社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下如何发展经济已成为全球关注的焦点问题。而能源短缺问题日益突出，环境污染和温室效应的存在迫使人类只有依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源，才能有效解决能源问题，实现经济社会可持续发展。近年来国际社会普遍关注对太阳能、风能、潮汐、地热等可再生能源的开发应用，其中太阳能资源由于储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和发展的可持续性，已成为能源结构转换中理想的替代能源，太阳能供电系统也成为了备受关注的研究课题。

目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、日本成为世界太阳能电池生产第一大国。因此，太阳能电池作为光伏电源系统能量转换的关键环节，其产业的良好发展对电源系统的研究与开发具有极大的推动作用。

但同时，太阳能电池输出特性具有明显的非线性特征，这就需要MPPT控制器跟踪其最大功率点，但传统的MPPT控制策略存在或算法复杂或受光照强度和环境温度影响，跟踪精度较低的缺点；而且传统的MPPT是采样太阳能电池板的端口电压和电流，还存在电路结构复杂，附加功率损耗大等缺点。

目前应用于输电线路的直流电源通常采用蓄电池储能以实现供电不间断。但蓄电池存在使用寿命短、功率密度低、放电性能受温度影响、充放电电流不能太大等等问题，因此，对于要求长寿命、高可靠的应用场合，使用蓄电池储能就存在许多局限。随着科学技术的发展，超级电容器和大容量电解电容器技术已经日趋成熟。超级电容器作为一种新兴的储能设备，具有存储能量大、充电速度快、循环使用寿命长、功率密度高、超低温特性好和绿色环保等诸多优点。与蓄电池相比，它具有更低的串联等效电阻、更长的使用寿命、更宽的温度工作范围、更宽的电压变化范围、免维护和可密封等优势。但由于超级电容充电瞬间处于短路状态，且其充、放电过程中电压变化幅度很大，故当其作为储能器应用于不间断供电装置时，其充放电过程中存在输出电压稳定性的问题；另外，由于超级电容器放电时，其输出电压可以很低，故还应充分考虑在确保电路安全可靠工作的前提下，尽可能多地向输出负载释放能量的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能取电的组合储能不间断供电装置，以解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种太阳能取电的组合储能不间断供电装置，包括依次连接的太阳能电池极板、MPPT及电池管理模块、蓄电池、缓冲电路、超级电容器和DC-DC变换器。

本发明进一步的改进在于：所述太阳能电池极板，用于将吸收的太阳能转化为电能；所述MPPT及电池管理模块，用于：完成对太阳能电池输出的最大功率点跟踪；为蓄电池提供较稳定的充电电压；对蓄电池的工作进行管理；所述缓冲电路，用于稳定蓄电池的输出电流供超级电容器充电；所述DC-DC变换器，用于为负载提供稳定的输出电压。

本发明进一步的改进在于：MPPT及电池管理模块中的MPPT由输入滤波电容Ci、电感L、开关管S、输出二极管VD、输出滤波电容Co、分压采样电阻R24和R25以及开关管驱动电路组成，输入滤波电容Ci并接于太阳能电池极板的输出端，采样电阻R24一端与输入滤波电容Ci的正端相接，采样电阻R25的一端与输入滤波电容Ci的负端相接并接地，采样电阻R24的另一端和采样电阻R25的另一端相接并为开关管驱动电路的输入端；所述开关管驱动电路的输出端接到开关管S的开关端；所述开关管S剩下的两端，一端接到电感L和输出二极管VD阳极端的连接处，另一端接到地；所述电感L的一端与电阻R24的一端相接并接到输入滤波电容Ci的正端，另一端接到输出二极管VD的阳极端和开关管的连接处；所述输出二极管VD的阴极端接到输出电容Co的正端；所述输出电容Co的负端接到地；蓄电池并接在输出电容Co的两端。