基于AVR单片机的光伏系统充电器的设计

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摘要:文章分析了光伏阵列输出能量特点和蓄电池充电特点,提出了一种新的控制方法,并设计出基于AVR单片机的光伏系统充电控制器。试验证明该控制器在充分利用光伏阵列能量
: }& V; z' n+ U- ]7 S同时能提高蓄电池充电效率,较理想地实现了对光伏系统中储能蓄电池的充电控制。

- w4 z  q' ]2 f0 D) ~1.引言
在光伏发电系统中常需要储能装置,目前大多数光伏系统中的储能装置通常为阀控式铅酸蓄电池"。由于光伏阵列的输出能量随着昼夜气候的变化是不断变化的,因此在光伏系统中蓄电池的充放电控制器也与一般系统中充放电器有很大的不同。本文设计的充电控制器能充分利用太阳能阵列输出能量,提高蓄电池的充电效率,延长蓄电池的使用寿命。
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7 `4 t9 w5 n! L5 d. M" I2.光伏系统充电的特点
. h1 ~8 N' |2 ?. {8 [" }光伏电池所发功率取决于照射到其表面的太阳辐射量。由于受到当地纬度、经度，时间、空气状态及气象条件等各种因素的影响,光伏电池的输出最大功率点P、短路电流1。、开路电压v。随着温度光照强度等因素不断地变化。实验表明,光伏电池发出的功率随温度的上升而下降，随光强增加而加大。正是由于光伏电池本身输出的非线性,传统的
蓄电池充电方法如恒流恒压、脉冲等单椅的充电方法很难适应于光伏系统充电控制器。
4 G. R3 O+ g( R" G1 t3光伏系统充电控制策略
本文通过实时检测光伏阵列输出电压、电流以及蓄电池的电压、电流、容量等值作为控制对象来对光伏系统中蓄电池充电过程进行控制。整个充电过程可以分为三个部分:MPPT充电控制,恒压充电控制及浮充控制。
5 w# g" V$ N3 G$ U/ D! U# ?3.1最大功率点跟踪(MPPT)充电
2 U  `: a6 Y9 N2 n, h% `; t白天阳光充足，此时通过夜晚的放电，蓄电池的容量下降,充电接受能力强考虑充分利用光伏阵列的输出能量对蓄电池进行充电，也就是实现MPPT充电。太阳能MPPT控制的基本原理类似于线性电路输出最大功率的求取，其策略是实时检测光伏阵列输出功率,采用一定的控制算法预测当前工作状况下阵列可能的最大功率输出，然后通过改变输出电流从而改变阵列的输出端电压达到最大功率的输出，实现最大功率跟踪。目前对光伏系统中MPPT算法很多,有扰动观察法、电导增量法、最优梯度法、模糊逻辑法、神经网络法等方法。本文采用的是一种改进的变步长的扰动观察法。初期采用较大的步长,能迅速地跟踪到最大功率点附近,然后改变步长采用较小的步长来进行最大功率点跟踪,该方法克服了单一步长的缺点,能根据实时的状况改变步长,快速准确地跟踪最大功率点321。在MPPT充电环节中还补充一限流环节，防止充电电流过大造成电池温度过高，对蓄电池造成损
伤。
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可以换一种单片机