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一种新颖的应用于光伏发电系统中超级电容器的充电控制方案_论文

技术与经济            《内蒙古煤炭经济》           2009 年第 3 期 一种新颖的应用于光伏发电系统中超级电容器的充电控制方案 涂焕雨 ,苑照军 ,李英奎 (呼伦贝尔市大雁勘测规划设计有限责任公司 ,内蒙古   呼伦 贝尔   021122 ; 平煤集团轩朝川矿 ,河南   平顶山   467522 ; 大唐呼伦贝尔能源开发有限公司 ,内蒙古   呼伦贝尔   021008) 摘   : 本文描述了一种新颖的适用于光伏发电系统中的超级 电容器的 充电控 制方案 ,此方 案主要 由三种模 式构成 , 要 即恒电流充电模式 ( CCCM) 、 恒功率充电模式 ( CPCM) 和恒电压充电模式 (CVCM) 。在对超级电容器充电的过程中 ,通 过三 种充电模式的切转换来实现更有效地利用太阳能电池发出的 电能 。另外 ,本文 中还将 普通的串 限流电 阻的充 电方法及 先 恒流后恒压的充电方法进行仿真比较 , 以证明所提出的充电控制方案的优势 。 关键词 : 光伏发电 ;超级电容器 ; 充电控制    中图分类号 : TM615            文献标志码 :A   文章编号 :1008 - 0155 ( 2009 ) 03 - 0033 - 03 A con t r ol scheme is descr ibed t o char geser ics2cunect cd su per ca pacit or s f or p hotovolta ic gen erat ion systems Abstract :A cont rol scheme i s described to charge series2connected super capacitors for photovolt aic gener2 at ion syst ems1Based on t he feat ures of t he super capacitors charge ,t he cont rol scheme consist s of t hree modes , ie ,t he constant current charge mode , t he const ant power charge mode , and the constant voltage charge mode1Meanwhile ,t he high voltage ,which i s more suit able for application ,can he obt ained Compared wit h t he normal charge met hod wit h series2connected current2limiting resistance and t he charge met hod wit h t he con2 stant current charge mode and t he constant volta ge charge mode ,t he proposed chargi ng cont rol scheme Can short en t he charging ti me and i mprove t he usage of t he elect ric power generatedfromt he PVarrays1The advan2 t agedescribedaboveisverifiedby si mulations1    引言 随着常规能源日益衰竭 ,能源成本越来越高 , 太阳能因其成本低 、 无污染等优点 ,成为一种十分 有潜力的替代能源。然而 ,其主要问题就是能量转 换效率相对较低 。这主要是因为太阳能电池的非 线性特性受外界日照 、 温度等条件的影响所致 。本 文专门论述利用超级电容器来解决这个问题 ,从而 提高太阳能电池的利用率 。超级电容器作为一种 新兴的储能装置具有体积小、 储能密度大 、 无电化 学反应 、 免维护 、 使用寿命长等优点 。另外 ,它的漏 电流小 ,效率超过 95 %。 将超级电容器用于光伏发电系统可以更充分 地利用超级电容器的特性 。研究结果表明 ,不论外 界条件如何变化 ,应用超级电容器的光伏发电系统 能够输出平稳的电流和电压 ,可实现不间断供电 , 从而提高光伏电池的利用率 。基于超级电容器的 充电特性 ,本文提出了一种新颖的充电方案 。它包 括三种充电模式 ,即恒流充电模式 、 恒功率充电模 式及恒压充电模式 。 考虑到外界环境条件每时每刻都在不断变化 , 超级电容器的三种模式也会随之相互切换。与传 统的单一充电模式相比 ,提出的充电控制方案能更 大限度地利用光伏电池发出的电能 。 一、 带有超级电容器储能的光伏发电系统的结 构图 带有超级电容器储能的光伏发电系统的结构 图如图 1 所示 。    收稿日期 :2009 - 01 - 04 作者简介 :涂焕雨 ,现在呼伦贝尔市大雁勘测规划设计有限 责任公 司任职 ; 苑照 军 ,现 在平煤 集团轩 朝川矿任 职 ; 李英 奎 ,现在大唐呼伦贝尔能源开发有限公司任职 。 33 技术与经济            《内蒙古煤炭经济》           2009 年第 3 期 附图 1    光伏电池组作为此电路的电源 ,其输出的功率 是随外界的日照 、 温度的变化而变化的 。它所输出 的能量经过起到 M P PT 作用的 Boost - Buck DC DC 换流器后得到了最大功率点处的电压 U max ,再 经过一个起到能使 U max 与负 荷电压相同的 DC DC 换流器后 ,使输出电压基本稳定在某一值 。而 超级电容器储能系统并联于此换流器与负载之间 。 当太阳能电池提供的能量满足于负荷所需时 ,超级 电容器处于充电状态来吸收多余的能量 ,而当光伏 电池发

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