基于雙向變換技術(shù)的光伏LED照明系統設計
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3 充電控制
3．1 充電電路
在充電工作模式，電路拓撲結構是Zeta變換器。若電路進(jìn)入穩態(tài)，VQ1導通時(shí)，光伏電池經(jīng)VD1向L1儲能，同時(shí)通過(guò)C1，L2向蓄電池供電；VQ1關(guān)斷時(shí)，L1通過(guò)VD3向C1充電，同時(shí)L2向蓄電池供電。Zeta變換器輸入、輸出電壓關(guān)系為：Uo=DUi／(1-D)。由于Zeta變換器的負載為蓄電池，Uo的值將被箝位于蓄電池兩端的電壓U，則Ui由VQ1的占空比D確定，調節D就能找到光伏電池陣列最大功率點(diǎn)(MPP)的電壓值Um和電流值Im。此時(shí)光伏電池以最大功率對蓄電池進(jìn)行充電。
3．2 充電算法
對于一個(gè)蓄電池，最理想的充電方式為三段式充電法，即恒流、恒壓、浮充。對于光伏LED照明系統而言，晚上蓄電池對照明負載供電并且控制電路始終由蓄電池供電，當檢測到太陽(yáng)能電池滿(mǎn)足供電條件，DC／DC轉換電路開(kāi)始工作時(shí)，蓄電池總為非滿(mǎn)狀態(tài)，此時(shí)U小于蓄電池的最大電壓上限UM，即UUM，此時(shí)實(shí)施最大功率充電(MPPT)；當檢測U=UM時(shí)，若充電電流I大于等于閾值電流I，即I≥Ic，則對蓄電池進(jìn)行恒壓充電(CV)；若IIc，則轉換為浮充充電(VF)?？傊?，采用何種充電方式是由蓄電池的充電條件和當前狀態(tài)決定的，MPPT算法采用了電導增量法。
3．3 算法實(shí)現
3．3．1 MPPT充電實(shí)現
電導增量法是根據光伏陣列P-U曲線(xiàn)為一條一階連續可導的單峰曲線(xiàn)的特點(diǎn)，利用一階導數求極值的方法，即對P=UI求全導數，可得：dP=IdU+UdI，兩邊同時(shí)除以dU，并令dP／dU=0，可得：dI／dU=-I／U，此式即為達到光伏陣列MPP所需滿(mǎn)足的條件。該方法是通過(guò)比較輸出電導變化量和瞬時(shí)電導值的大小來(lái)決定參考電壓變化的方向。電導增量法流程圖如圖3所示。Un，In為此次采樣值，Un-1，In-1為上次采樣值，dU=0，dI=0條件在實(shí)際使用中經(jīng)常用一個(gè)小的閾值來(lái)代替為零的條件。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/167364.htm
3．3．2 恒壓、浮充實(shí)現
由上述分析可知，CV和VF均向蓄電池提供一個(gè)固定電壓值，實(shí)現方法有兩種：①若系統精度要求不高，則只要向Zeta電路提供一個(gè)固定的占空比即可；②若系統精度要求很高，則可采用反饋方式來(lái)實(shí)現。為降低系統的復雜度，提高可靠性，在此選擇第一種實(shí)現方法。
4 放電設計
在放電工作模式下，蓄電池向LED供電，蓄電池通過(guò)Sepic變換器向LED負載供電。電路工作于電流連續模式(CCM)下，VQ2導通時(shí)，蓄電池向L2儲能，C1，L1回路導通，C2向LED負載供電；VQ2關(guān)斷時(shí)，蓄電池經(jīng)L2，C1和VD2后向LED負載供電，同時(shí)L2，C1，L1回路導通。由于LED特性曲線(xiàn)的非線(xiàn)性和對溫度的敏感性，必須用恒流源為其供電，基于Sepic變換器采用電流閉環(huán)控制實(shí)現LED照明負載的恒流驅動(dòng)。采用高亮LED驅動(dòng)芯片HV9930作為控制芯片LED恒流驅動(dòng)電路。
5 實(shí)驗調試
5．1 系統容量
太陽(yáng)能電池采用Solar HQ070P-90W電池板，在標準測試條件下(輻照度1 kW／m2，溫度25℃)，其基本參數為：最大功率Pm=90 W，Um= 17．2 V，Im=5．23 A，開(kāi)路電壓Uoc=21．6 V，短路電流Isc=5．81 A。光伏LED照明系統光源為36個(gè)高性?xún)r(jià)比的額定功率為1 W，額定電流為300 mA的白光LED，采用6串6并混聯(lián)方式進(jìn)行連接，以恒流方式進(jìn)行驅動(dòng)。LED照明系統儲能裝置選擇閥控密封式鉛酸蓄電池，設計容量越大，工作越處于淺循環(huán)，壽命越長(cháng)，但成本也相對較高，實(shí)際安裝時(shí)酌情選擇。此處蓄電池額定電壓為12 V，設計容量為當連續4天陰雨時(shí)仍可工作，選取適當參數進(jìn)行計算并留有一定裕量，蓄電池容量最終選擇250 Ah。
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