渔船用太阳能充电器电路设计和测试.pdfVIP

第42卷第 1期 渔 业 现 代 化 V01．42 No．1 2015年 2月 FISHERY MODERNIZATION Feb．2015 DOI：10．3969／j．issn．1007-9580．2015．01．011 渔船用太阳能充电器 电路设计与测试 黄宇航，罗锦宏，唐 龙，王烨青 (常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164) 摘要：针对传统渔船上安装的太阳能电池板所供 电压与电流值不稳定和不确定性缺陷，提出一种能检测太阳 能电池板两端电压和回路中电流值，并能自动调整对蓄电池充电电流大小的电路设计与实现方法。采用单 片机来检测输入端 电压和 电流值，并判断和选取最合适的蓄电池充电电压和电流，以保证蓄电池能从太阳能 电池板上获得最大的充电功率。结果显示，该太阳能充电器能稳定地输出功率，且最大功率点(MPPT)跟踪 动稳态精度高，电压连续可调(9～30V)，额定输 出电流可达4A以上 ，其能量转换效率达96．5％以上 。经 过在渔船上 的试用，其性能和技术指标 已基本达到 国内外 同类产品的先进水平 。 关键词：太阳能；充电器；MPPT；电路设计 中图分类号：TP273 文献标志码 ：A 文章编号：1007—9580(2015)Ol-048-06 随着太阳能技术被广泛应用，太阳能电池充 个装置进行 自动控制，实现 自动对太阳能电池输出 电技术也在不断发展。目前，安装在渔船上的太 端电压和电流值的检测，以选取最合适的蓄电池充 阳能电池充 电器一般采用两种类型：一类是直充 电电压和充电电流，保证渔船用蓄电池能从太阳能 式，就是直接将太阳能电池的输出端与充 电器相 电池板上获取最大的充 电功率 。 连，给蓄电池充电。这类充电器结构简单，电压稳 I．2 最大功率点跟踪方法 定性 比较差，由于太阳光强度的不确定性，会严重 由于光照的不确定性，使得太阳能电池输 出 影响蓄电池的充电效率，使得太阳能的利用率低。 功率的控制成为一个难题，它受光照度、环境温度 另一类是问充式，它是将太阳能电池输出电压，先 和负载情况的影响。目前有多种求最大功率点跟 经过升压处理，然后再给充 电器供电，其输出电压 踪 (MPPT)的方法，比如 电导增量法、登山法、三 较大，且能供出较大的电流，但 电压恒定性差，波 点比较法和恒定电压法等 。 动较大，从而造成充 电效率的下降。以上两种充 传统的三点比较法跟踪简单，但在最大功率 电方式存在不同程度 的缺陷和不足，直接影响渔 点附近容易造成功率损失。登山法实现容易，功 船用蓄电池的充电效率 J。本研究提出了一种 率损失很少，但 占空比对跟踪精度和响应速度无 基于间充式的改进型渔船用太阳能充电器电路的 法兼顾。本文提出的是 比较输出功率逐次逼近 设计与实现方法，旨在提高渔船用蓄电池的充电 法，通过不断采集太阳能电池板输 出端的功率与 功率和效率。 一 浮动基准功率值进行 比较，然后调节电子 电位 器来改变 PWM控制信号的占空比，使输出功率 1 设计方法 逐次逼近最大功率点；同时还能根据输出功率波 1．I 设计原理 动情况，自动调整PWM控制信号的占空比大小， 该太阳能充电器 电路采用升压模块作 DC—DC 确保太阳能电池板获得最大功率，并能延长蓄电 升压，利用数字电位器并接在升压器的输 出端