混合儲(chǔ)能的獨(dú)立光伏系統(tǒng)充電控制研究

此處對(duì)超級(jí)電容采用恒流充電、恒功率充電和恒壓充電相結(jié)合的方式。以額定電壓2．7 V，容量1．5 F，最大直流內(nèi)阻0．2Ω的超級(jí)電容為例，其充電過(guò)程如圖4所示。充電初期，對(duì)超級(jí)電容使用0．5 A恒流充電，防止初期充電電流過(guò)大；在超級(jí)電容電壓升高到1．7 V后，系統(tǒng)進(jìn)入恒功率充電模式。此時(shí)充電功率始終維持在0．8 W。恒功率充電既可保證充電的快速性，又充分利用了光伏電池有限的資源，提高了系統(tǒng)充電效率；在超級(jí)電容端電壓達(dá)到2．7 V的額定值后，系統(tǒng)進(jìn)入恒壓充電模式，以補(bǔ)償超級(jí)電容的白放電損失。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
選用15個(gè)2．7 V，650 F，直流內(nèi)阻3 mΩ的超級(jí)電容，每5個(gè)串聯(lián)一組，三組相互并聯(lián)，組成13．5 V，390 F，直流內(nèi)阻5 mΩ的超級(jí)電容組。再與12 V，1．5 Ah的閥控鉛酸蓄電池并聯(lián)，構(gòu)成了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，為脈動(dòng)負(fù)載提供電流。

由圖5a所示，脈沖負(fù)載每5 s一個(gè)周期，脈沖電流為1 A，持續(xù)時(shí)間約為1 s。由圖5b可見(jiàn)，在脈動(dòng)的負(fù)載下，超級(jí)電容輸出電流峰值約為0．8 A。由圖5c可見(jiàn)，蓄電池輸出的峰值電流僅為0．2 A。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，超級(jí)電容的電流會(huì)逐漸下降，蓄電池電流相應(yīng)提高。這主要是因?yàn)殡S著超級(jí)電容的電量不斷減少，其供電能力也會(huì)相應(yīng)降低。因此，盡量使超級(jí)電容儲(chǔ)存的能量保持在較高水平可使其更好地發(fā)揮作用。

6 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)證明，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，超級(jí)電容承擔(dān)了大部分功率輸出；蓄電池輸出電流減小，脈動(dòng)負(fù)載對(duì)蓄電池影響也減小。實(shí)驗(yàn)表明，混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)可明顯提高系統(tǒng)瞬時(shí)功率輸出的能力，有效減小了系統(tǒng)中出現(xiàn)的紋波，減輕了因放電電流過(guò)大造成的蓄電池提前失效的問(wèn)題。通過(guò)設(shè)定蓄電池接入系統(tǒng)條件，利用超級(jí)電容代替蓄電池進(jìn)行小規(guī)模放電，減少了蓄電池的充放電小循環(huán)，從而延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，降低了系統(tǒng)成本。