小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池控制電路的設計開題報告

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1、開題報告小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池控制電路的設計1選題的背景、意義十八世紀的工業(yè)革命，大大推動了人類社會的生產(chǎn)力水平，使人類進入了機器大生產(chǎn)的工業(yè)時代。從此，人類大規(guī)模地開采礦產(chǎn)、石油、砍伐森林、開墾草原，滿足世界經(jīng)濟的發(fā)展。可以說，世界經(jīng)濟的現(xiàn)代化，得益于傳統(tǒng)能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應用。因而它是建筑在傳統(tǒng)能源基礎之上的一種經(jīng)濟。然而，這一經(jīng)濟的資源載體將在21世紀上半期迅速地接近枯竭。目前工業(yè)帶來的環(huán)境污染問題也也是人們普遍關注的焦點。例如，由于化石燃料的燃燒，大氣中的顆粒物和二氧化硫濃度增高，危及

2、人類和其他生物的身體健康，同時還會腐蝕材料，給人類社會造成損失；工業(yè)廢水和生活污水的排放，使人體體質惡化，危及水生生物的生存，使水體失去原有的生態(tài)功能和使用價值，給生態(tài)系統(tǒng)造成直接的破壞和影響。除此之外，污染物的積累和遷移轉化還會引起多種衍生的環(huán)境效應，給生態(tài)系統(tǒng)和人類社會造成間接的危害，有時這種間接的環(huán)境效應的危害比直接危害更大。因此人類開始將目光轉向可再生能源的發(fā)展。大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源，以資源無限、清潔干凈的可再生能源為主的多樣性的能源結構代替以資源有限、污染嚴重的石化能源為主的能源結構已成為人們關注的焦點[1

3、~3]。太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。光伏發(fā)電是當前利用太陽能的主要方式。光伏電站系統(tǒng)可分為并網(wǎng)型系統(tǒng)和獨立供電型系統(tǒng)2種。前者可以看作集中式或者分布式的太陽能電站；而后者則不與電網(wǎng)相連，直接向負載提供電力，為了提供持續(xù)的能量供應必須使用儲能裝置。閥控鉛酸蓄電池（VRLA）廣泛應用于獨立光伏電站中，它是光伏發(fā)電中及其重要的一部分，其能量是由太陽能提供，白天由太陽能轉化為電能給蓄電池充電，夜間則由蓄電池給用戶提供所需的電能[4~5]。從已建光伏電站的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，蓄電池是導致

4、光伏電站系統(tǒng)故障和失效的主要原因之一。導致蓄電池提前失效的原因很多，除設計不合理、維護管理不到位外，蓄電池的控制方式不合理是導致其提前失效的重要原因。因此，建立合理的蓄電池控制方式，可延長蓄電池使用壽命，降低系統(tǒng)運行成本并保證獨立光伏電站的安全可靠運行[6~7]。2相關研究的最新成果及動態(tài)獨立光伏系統(tǒng)的蓄電池是系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，而且它在系統(tǒng)中的作用是不可替代的。而對蓄電池來說充電控制和容量預測是其核心。有一個好的充電器將對提高系統(tǒng)性能起重要作用。對于充電控制器，國外研究比較深入，已經(jīng)有不少的充電器產(chǎn)品具有很高的性能：（1）內(nèi)

5、部溫度補償、（2）動態(tài)過充保護、（3）智能充電控制策略（太陽能陣列輸出最大功率點跟蹤技術等）、（4）抗操作錯誤。而蓄電池的當前容量和還能充入的容量是充電控制必須考慮的一個因素，因為當蓄電池容量損失后，如果充電控制不知道容量損失為多少，則充電策略為使蓄電池盡快充滿而不停地努力著，甚至在實際已經(jīng)充滿的情況下，還不停進行充電操作，容易造成過充的現(xiàn)象。而且它也是用戶想了解的一個重要參數(shù)：當前負荷一下電源還能維持多一長時間，特別是對于某些有重要負荷的場所，為保證重要負荷的運行，在一定的容量下必須切斷其它負荷來保證其重要負荷的繼續(xù)運行。因

6、而對于容量的預測也是相當重要。在光伏系統(tǒng)中最重要的設備是能使蓄電池保持長壽命、高性能、少維護，因而它不僅能控制充電，而且能在蓄電池放電期間給出剩余容量信息，為避免在蓄電池低荷電狀態(tài)下的硫化和產(chǎn)生其他危害，它能警告用戶，并在一個安全的狀態(tài)下切除負載。在國外許多產(chǎn)品中將容量預測及顯示以及充電控制器集中在一個控制器中把它作為一個能量管理系統(tǒng)控制器。在我國由于光伏利用起步較晚，早期國家投入較少，針對光伏系統(tǒng)的充電的產(chǎn)品技術主要還是沿用其它系統(tǒng)的充電方式，因而性能還不夠完善[8~9]。值得慶幸的是，這些年我國加大了對新能源的開利用，進行

7、這方面的研究人員也越來越多，技術也越來越先進，開始制定了一些有關光電源的技術要求，提出控制器，1、能為用戶提供蓄電池荷電狀況的指示，包括：（a）充滿指示，當蓄電池被充滿，太陽電池方陣充電電流被減少或太陽電池方陣被切離時的指示；（b）欠壓指示，當蓄電池電壓己經(jīng)偏低，需要用戶節(jié)約用電時的指示；（c）負載切離指示，當蓄電池已經(jīng)欠壓，應將負載切離時的指示；2、控制器應具有溫度補償，3、當蓄電池電壓降到過放點時，控制器應能自動切斷負載；4、控制器的最大自身耗電不得超過其額定充電電流的1%、充電或放電通過控制器的電壓降不得超過系統(tǒng)額定電壓

8、的5%；6、當蓄電池從電路中去掉時，控制器在1小時內(nèi)必須能夠承受高于太陽電池組件標稱開路電壓1.25倍的沖擊；7、太陽電池方陣功率大于20W的系統(tǒng)，控制器應具有蓄電池充滿斷開及欠壓斷開裝置及電路保護；8、控制器應具有如下保護功能：（a）防止任何負載短路的電路保護；（b）防止負