PV充電器的工作模式有哪幾種 如何實(shí)現(xiàn)？

簡(jiǎn) 述 ：****

下圖所示為PV充電系統(tǒng)之三種工作模式，圖(a)為MPPT模式，當(dāng)PV模組電力不足供給負(fù)載或充電使用時(shí)，其不足部分將由蓄電池供給；圖(b)為部分充電模式，當(dāng)PV模組電力足夠供給負(fù)載使用，且多余之電力還可對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，但所多余電力仍不足以最大充電電流對(duì)蓄電池充電，以上兩種模式均操作于最大功率點(diǎn)。圖(c)為MPPT偏移模式，當(dāng)PV模組操作于最大功率點(diǎn)時(shí)，其總輸出電力大于負(fù)載及蓄電池需求總和，為求電力平衡情況下，必須降低PV模組總輸出電力，此時(shí)PV模組必須偏離其最大功率點(diǎn)以降低所產(chǎn)生之電力，來(lái)達(dá)到電力平衡。

控制架構(gòu) ：****

為實(shí)現(xiàn)上述工作模式，PV充電系統(tǒng)控制架構(gòu)安排如下圖所示，其采用雙回路控制，外回路為充電控制回路，內(nèi)回路包含MPPT控制回路與PV電壓控制回路，其控制原理如下：

首先取樣蓄電池電壓(Vb)與蓄電池最大電壓命令(Vb*)比較，其誤差經(jīng)由PI控制器與正向限制器后可得到充電電流命令(Ib*)，當(dāng)蓄電池電壓未達(dá)到最大電壓命令時(shí)，此限制器用以設(shè)定最大充電電流；當(dāng)蓄電池電壓接近于最大電壓命令時(shí)，控制器便進(jìn)入線性區(qū)，使得充電電流命令減少，最終將達(dá)到電池最大電壓命令準(zhǔn)位且使充電電流僅提供電池本身之消耗。此方法可達(dá)到定電流充電、定電壓充電及浮充等三階段充電之目的來(lái)增長(zhǎng)電池壽命。

由PI電壓控制器產(chǎn)生之充電電流命令(Ib*)與蓄電池電流(Ib)比較，當(dāng)Ib>Ib時(shí)，其誤差經(jīng)由PI控制器與正向?yàn)榱阒拗破骱螽a(chǎn)生一電壓命令(VL)，此電壓命令(VL)將會(huì)影響其最大功率點(diǎn)，使得最大功率點(diǎn)偏向右半面曲線，提升PV模組輸出電壓，最終使PV模組所產(chǎn)生輸出功率為負(fù)載和蓄電池需求總合，以達(dá)到電力平衡，此情形發(fā)生于MPPT偏移模式。反之，當(dāng)Ib時(shí)，其誤差經(jīng)PI控制器和正向?yàn)榱阆拗破骱鬄榱悖虼顺潆娀芈繁銦o(wú)法影響MPPT所產(chǎn)生之電壓命令(VP)，即太陽(yáng)能輸出電壓命令乃由MPPT控制器決定，因此MPPT模式和部分充電模式之PV模組均操作于最大功率點(diǎn)狀態(tài)。*

• 依據(jù)上述方法，本實(shí)驗(yàn)電池三階段充電策略之設(shè)定如下，其中Ich,max乃根據(jù)電池形式及容量所設(shè)定之最大充電電流：*

定電流區(qū):Vb≤0.8Vb*

Ib=Ich,max*

定電壓區(qū):0.8Vb*

Ib=Ich,max~0.1Ich,max(視電池電壓線性調(diào)整)*

浮充區(qū):0.95Vb*

Ib=0.1Ich,max*

• 結(jié)合PV控制器(MPPT采用P&O擾動(dòng)觀察法)與充電控制器之模擬電路下圖所示，PV模組之最大功率點(diǎn)設(shè)定為Vmp=32V，Imp=3A，Pmp=96W。電池充電器之設(shè)定為Vb*=28V，電池電壓為24V，當(dāng)充電電流限制(Ib*)設(shè)定為5A時(shí)，由于在此設(shè)定下輸出(Pch=24V*5A=120W)超過Pmp，系統(tǒng)將操作于輸出將被限制在Pmp使PV模組操作于最大功率點(diǎn)，亦即前述之MPPT模式(如果有接上負(fù)載的話)亦或部分充電模式，模擬結(jié)果下圖所示，系統(tǒng)確實(shí)操作于MPP點(diǎn)。電池電壓為24V，當(dāng)充電電流限制(Ib*)設(shè)定為3A時(shí)，由于在此設(shè)定下輸出功率(Pch=24V*3A=72W)低于Pmp，系統(tǒng)之輸出將由Pch決定，MPPT將產(chǎn)生偏移，亦即前述之MPPT偏移模式，模擬結(jié)果下圖所示，MPP點(diǎn)確實(shí)偏移，且系統(tǒng)之輸出由Pch決定。將輸出之電池電壓提高到28V，充電控制器將進(jìn)入CV模式，使Ib*減少，MPPT將更加偏移，PV模組接近開路電壓。*

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

充電功率大于最大功率點(diǎn)：

充電功率小于最大功率點(diǎn)：