12、光伏系统充电调节与最大功率点跟踪技术解析

光伏系统充电调节与最大功率点跟踪技术解析

1. 充电调节的重要性

在任何电力转换系统中，效率都是关键问题。从光伏发电机到电池的能量流动，不仅取决于光照强度和温度，还与系统中其他组件的工作条件密切相关。为了防止电池进入过充和欠充状态，对能量流动进行高效管理至关重要。通常，有两种基本类型的电子调节器用于电池充电管理：并联调节器和串联调节器。

2. 并联调节

并联调节器与光伏发电机并联连接，其目的是在电池达到过充模式时，转移多余的能量。控制调节器动作的输入信号是电池电压，当电池电压达到过充起始电压时，会激活一个分流路径。

以下是并联调节器的工作原理：
- 当控制电压（Vcontrol）小于过充起始电压时，晶体管处于关闭状态，分流电流（Ishunt）为零。
- 当控制电压达到过充起始电压时，晶体管开启，分流电流变为正值，部分电流通过分流支路，从而限制了电池电流（Ibat）和电池电压（Vbat）。

控制电压（Vcontrol）由一个简单的参考比较器生成，该比较器将电池电压（Vbat）与起始参考值进行比较，并根据比较结果输出正或负的信号。

分流调节支路由晶体管和电阻组成，其额定功率应能够耗散光伏模块产生但未输送到电池的多余功率。

2.1 PSpice 仿真示例

考虑一个包含光伏模块、电池和并联调节器电路的光伏系统。该电路的主要组件包括电压比较器、npn 双极晶体管和四个电阻。其中，R1 和 R2 是分压器，用于在比较器的负输入端生成与电池电压成比例的电压；R3 和 R4 是与晶体管集电极电路串联的功率电阻，R3 还与晶体管的基极串联，用于限制通过晶体管端子的电流。