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昊能蓄電池HN-12V65AH 12V65AH放電無內(nèi)阻
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對蓄電池的智能充電進行控制對小型風光互補電源系統(tǒng)來說至關(guān)重要。文章主要對小型風光互補電源的蓄電池智能充電裝置進行了分析，并提出了蓄電池的優(yōu)化充電方式。
關(guān)鍵詞：風光互補電源;蓄電池;智能充電;優(yōu)化充電;恒流充電;恒壓充電
在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，為了提高發(fā)電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與連續(xù)性，將蓄電池作為儲能裝備，由于鉛酸蓄電池的耐過充電與過放電能力較差，而太陽能與風能的發(fā)電隨機性較強，穩(wěn)定性差，在發(fā)電系統(tǒng)中難以保證有規(guī)律的充電。因此，如果在風光互補電源系統(tǒng)中，對蓄電池的充電控制與保護不當，很可能造成蓄電池損壞，因此對蓄電池的智能充電控制對小型風光互補電源系統(tǒng)來說至關(guān)重要。
一、小型風光互補電源的工作原理
小型風光發(fā)電互補系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示，主要由風力發(fā)電機組、逆變器、控制器、太陽能光伏方陣、蓄電池等組成。
當風力達到一定數(shù)值時，風力發(fā)電機組可將風能轉(zhuǎn)化為交流形式電能，但是由于其產(chǎn)生的交流電壓不穩(wěn)定，因此需要通過整流器發(fā)生效應，實現(xiàn)蓄電池充電。光伏方陣由若干個太陽電池板串聯(lián)或并聯(lián)而成。通過這種作用，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為直流形式電能，并實現(xiàn)蓄電池的充電。在系統(tǒng)的蓄電池中，主要發(fā)揮存儲及調(diào)節(jié)電能的作用，當日照充足或者風力較大的情況下，會產(chǎn)生電能過程，蓄電池即可將多余電能存儲起來;當系統(tǒng)的發(fā)電量不足或者用電量過大時，蓄電池則可向負荷補充電能，以此確保電壓穩(wěn)定。因此，應設(shè)計專門控制裝置，根據(jù)日照強弱、風力大小以及負荷量變化等，不斷切換并調(diào)節(jié)蓄電池的工作狀態(tài)，以確保在充電、放電或者浮充電多種工況下替換運行，可確保光伏、風力和互補發(fā)電系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、連續(xù)性等，具有以上功能的裝置即為控制器，一般控制器也要具備避免蓄電池過充電或者過放電等功能。
按照要求的不同，有些系統(tǒng)還具備高低壓報警與電流電壓指示、斷開、安時數(shù)計量、太陽電池方針功率調(diào)節(jié)、風力發(fā)電機組、自動均衡充電等功能。如果是直流負荷，且蓄電池與工作電壓保持*，就可以直接由控制器輸出端使用;如果兩者電壓不符，就需要增加DC/DC轉(zhuǎn)換功能;如果是交流負荷，則需要使用逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為50Hz的交流電，以供負荷使用。有些逆變器自身具有穩(wěn)壓作用，可改善光伏與風力發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，提高風光互補的發(fā)電效率。
二、蓄電池智能充電裝置的設(shè)計
為了優(yōu)化蓄電池的使用功能，可采取分只分時均充的蓄電池管理方法，主要思想為：每次檢測一只蓄電池的電壓，如果需要充電則進行充電，否則斷開蓄電池，切換下一只電池，直到整組的蓄電池全部檢測完畢，形成一個循環(huán)，實現(xiàn)對蓄電池組中每個蓄電池的均勻管理。這種均充方法可確保單個蓄電池以及整個蓄電池組都不會產(chǎn)生過充電或者過放電現(xiàn)象，減少單只電池的損壞率，提高蓄電池組使用效率與使用壽命。蓄電池組的均勻管理控制系統(tǒng)可見，蓄電池組均勻管理控制系統(tǒng)主要由蓄電池組、蓄電池電壓檢測裝置、電池自動切換裝置、恒流定壓充電裝置、可編程邏輯控制器(PLC)構(gòu)成。
三、蓄電池的智能充電方式
蓄電池的價格低廉、容量大、成本低，因此使用廣泛。但是出于其固有特性，如果使用不當則會很大縮短壽命。影響蓄電池充電效率及使用壽命的原因有很多，選擇合理的充電方式是重要手段之一。可見，設(shè)計智能型蓄電池充電器十分必要。
(一)恒流充電
恒流充電是以電流形式充電。在充電過程中，隨著蓄電池的電壓變化，不斷調(diào)整電流以確保恒定不變。這種方法比較適合多個蓄電池的串聯(lián)形式，對蓄電池組進行充電，可應用于小電流的長時間充電模式。但是這種充電方式，在蓄電池開始充電時的電流比較小，而后期電流又過大，造成整個充電時間延長，尤其在充電后期會析出較多氣體，對機板產(chǎn)生沖擊，能耗高、充電效率不足65%。
(二)恒壓充電
恒壓充電主要以恒定電壓對蓄電池進行持續(xù)充電，因此在充電初期，由于蓄電池的電壓比較低、充電電流較大，但是隨著電流電壓的不斷升高，電流也會隨之減少。在充電末期，只剩下很小電流通過，就不需要在充電過程中調(diào)整電流。與恒流充電方式相比，這種充電方法的時間短、析氣量小、能耗低，充電效率可達到80%，如果選擇恰當?shù)某潆婋妷海?小時
內(nèi)即可完成充電。但是這種方式也存在一定不足：
1.在充電前期，如果蓄電池的放電深度過深，電電流會較大，此時難以確保充電控制器的安全，并對蓄電池不利。
2.如果蓄電池的電壓過低，在充電后期電流較小，充電時間就會延長，不適用于多個串聯(lián)的電池組。
3.蓄電池端電壓的變化難以補償，在充電過程中無法保障落后電池的*充電。這種充電方式，多應用于小型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于充電電源來自太陽能的陣列，其功率不會對蓄電池產(chǎn)生較大電流，并且此系統(tǒng)中的蓄電池組串聯(lián)不多。
這種方法可有效克服恒流及恒壓充電的缺點，以兩者結(jié)合方式實現(xiàn)充電控制。它要求首先對蓄電池實行恒流充電，當蓄電池的充電達到一定容量時，再采用恒壓方式充電，這樣就可避免蓄電池在初期產(chǎn)生過大的電流或者在后期產(chǎn)生高電壓，減少蓄電池析氣。當兩階段的充電完畢，也就是蓄電池容量已達到額定容量狀態(tài)下，很多充電控制器允許對蓄電池進行小電流的充電，可彌補蓄電池自放電容量，這種通過小電流充電的方式即浮充。這也是在前兩階段基礎(chǔ)上的第三階段，且充電電壓低于恒壓階段。考慮到系統(tǒng)中蓄電池的充電電流限制，設(shè)計充電控制器可采用PWM技術(shù)，實現(xiàn)恒流和恒壓兩種方式以上的充電。風光互補電源智能系統(tǒng)作為我國邊遠地區(qū)的獨立供電系統(tǒng)，需要不間斷地提供電力能源，蓄電池在這種系統(tǒng)中，基本以浮充方式完成充電。
在這種工作方式下，蓄電池并非在典型的充放電循環(huán)中工作，而是在主充電、限流充電及浮充三個階段中持續(xù)工作。在主充電階段，對蓄電池實現(xiàn)恒流大電流充電，此時電池電壓迅速上升，如果電壓升到均勻充電的設(shè)計值時，再進入第二階段進行限流充電。
當電流已經(jīng)減少到一定數(shù)值時，電池已經(jīng)基本充滿，此時即進入第三階段，通過渭流形式實現(xiàn)浮充電，保持蓄電池的荷電。當蓄電池的電能充足，如果脫離了系統(tǒng)的存儲，再加上電池中的化學物質(zhì)不夠純凈，一些雜質(zhì)與活性物質(zhì)構(gòu)成短路式微原電池，循環(huán)式地在電池中放電，不斷損耗蓄電池的容量，這種現(xiàn)象即自放電。由于蓄電池的自放電現(xiàn)象很難*控制，因此需要以小電流間斷充電，即浮充電，確保電池的容量充足。
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