混合儲能的獨立光伏系統充電控制研究

此處對超級電容采用恒流充電、恒功率充電和恒壓充電相結合的方式。以額定電壓2．7 V，容量1．5 F，最大直流內阻0．2Ω的超級電容為例，其充電過程如圖4所示。充電初期，對超級電容使用0．5 A恒流充電，防止初期充電電流過大；在超級電容電壓升高到1．7 V后，系統進入恒功率充電模式。此時充電功率始終維持在0．8 W。恒功率充電既可保證充電的快速性，又充分利用了光伏電池有限的資源，提高了系統充電效率；在超級電容端電壓達到2．7 V的額定值后，系統進入恒壓充電模式，以補償超級電容的白放電損失。

5 實驗結果分析
選用15個2．7 V，650 F，直流內阻3 mΩ的超級電容，每5個串聯一組，三組相互并聯，組成13．5 V，390 F，直流內阻5 mΩ的超級電容組。再與12 V，1．5 Ah的閥控鉛酸蓄電池并聯，構成了混合儲能系統，為脈動負載提供電流。

由圖5a所示，脈沖負載每5 s一個周期，脈沖電流為1 A，持續時間約為1 s。由圖5b可見，在脈動的負載下，超級電容輸出電流峰值約為0．8 A。由圖5c可見，蓄電池輸出的峰值電流僅為0．2 A。隨著實驗時間的延長，超級電容的電流會逐漸下降，蓄電池電流相應提高。這主要是因為隨著超級電容的電量不斷減少，其供電能力也會相應降低。因此，盡量使超級電容儲存的能量保持在較高水平可使其更好地發揮作用。

6 結論
實驗證明，混合儲能系統運行時，超級電容承擔了大部分功率輸出；蓄電池輸出電流減小，脈動負載對蓄電池影響也減小。實驗表明，混合儲能結構可明顯提高系統瞬時功率輸出的能力，有效減小了系統中出現的紋波，減輕了因放電電流過大造成的蓄電池提前失效的問題。通過設定蓄電池接入系統條件，利用超級電容代替蓄電池進行小規模放電，減少了蓄電池的充放電小循環，從而延長了蓄電池的使用壽命，降低了系統成本。