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一种新型独立太阳能发电系统充放电电路拓扑

• u₁i₁=u₂i₂（3）

  又占空比D=t_on/T，则

  （4）

  绕行电感i_cn=i₁=i₂=i_cn′（5）

  i_c=i_cn′（6）

  式中：D_n为第n个充电器的开关占空比，充电时为高压侧开关，放电时为低压侧开关。

  所以，测得i_cn′后即可得到i_cn，得到I_c。这样，控制器实时采集i_o，u_o，i_L，i_cn′，各蓄电池端电压u_Bn等各数据，得出控制命令和保护措施。

  系统充放电流程图如图6所示。充放电之前，控制器将满荷电和已被开启充放电的蓄电池从荷电量序列中去掉。然后按照各个蓄电池荷电多少对其余电池进行排列，将荷电量不满且缺量最多的蓄电池B_max作为第一个充电的电池，然后依次确定充电次序。充电器先从第一个开始充电，即先将第一个充电器与DC/DC变换器一起进行协调控制。当第一个充电器的充电电流达到其蓄电池的最佳充电电流塑封电感时，转入保护充电模式，对其开始进行恒流充电。一体成型电感器在蓄电池端电压达到水解电压（一般为2.3V/单体，高于此值便开始出现电池酸液水解现象）时，转为恒压保护充电，并对过充电压值进行温度补偿，温度补偿系数取－4mV/℃，直至充满。然后按照上述所说方法开启第二一体成型电感个充电器，将其添加到被控制队列中，依次类推。控制器协调各个充电器，使其都尽可能处于最佳充电模式下，并尽可能将先充电的蓄电池充满。放电时与充电相似，实时计算p_o与p_L之差，并以此计算出需放电的蓄电池数n_f，计算时以单个蓄电池的最佳放电电流i_fb为条件，即i_cn′=－i_fb，n_f=I_c/|i_cn|。放电顺序与充电相同，先从荷电量最大的蓄电池开始放电，以防荷电量小的个体电池完全放电后得不到及时再充。当po与pL之差减小时，以相反的顺序断开充放电单元。当所有蓄电池端电压到达设置的放电终止电压后，立刻停止放电，避免发生过放电。可以看出，放电控制比充电控制相对简单。

  

  图6 充放电系统运行流程图

  4 实验结果

  为了升压电感器验证方案的有效性，进行了相关实验。出于冗余考虑，实验用了额定功率3800W的38D1010X400型光伏电池方阵，15只100A·h（20h率），放电深度为60％的蓄电池和一台1000W的负载、一台500W的负载，每3个蓄电池串联为一个单元。其中1000W的负载一直运行，而500W的负载在13时加入，并在15时退出。实验数据见表1，结果表明，在各充放电电流为最佳的情况下，总充放电电流仍能够跟踪光伏电池输出功率的变化。最大功率跟踪和蓄电池充放电情况良好，只有一组蓄电池由于负载变化没有充满。系统既实现了光伏发电最大功率跟踪，又对蓄电池实现了最佳充放电。实验结果与理论分析一致，证明该充放电电路拓扑及其控制方法是可行的。

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