摘要:在傳統(tǒng)的太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中,通常經(jīng)過(guò)防電流倒灌二極管將太陽(yáng)能板與蓄電池直接相連,這將導(dǎo)致太陽(yáng)能板的利用效率低,同時(shí)容易使蓄電池長(zhǎng)期處于欠充滿狀態(tài),造成其使用壽命的縮減。本文在研究太陽(yáng)電池電路模型的基礎(chǔ)上,提出了一種數(shù)模混合的最大功率點(diǎn)追蹤(Maxim Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱MPPT)策略,它可最大程度地利用太陽(yáng)能,同時(shí)對(duì)固態(tài)光源LED 的驅(qū)動(dòng)電路做了研究,最后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的高效性和實(shí)用性。
1 引言
隨著固態(tài)光源的發(fā)展,LED 的應(yīng)用已不再僅僅局限于指示燈領(lǐng)域,它憑借壽命長(zhǎng),光效高等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代照明體系中日益凸現(xiàn)優(yōu)越性。伴隨著光伏技術(shù)的發(fā)展,大功率高亮度LED 更以其高效、節(jié)能而進(jìn)一步引起了社會(huì)各界對(duì)該光源的廣泛關(guān)注。但目前,LED 太陽(yáng)能路燈還存在因燈驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)致LED 光衰現(xiàn)象及太陽(yáng)能利用率不高等不足。業(yè)界普遍認(rèn)為L(zhǎng)ED的恒流驅(qū)動(dòng)對(duì)抑制光衰效果顯著。
傳統(tǒng)的太陽(yáng)能路燈充電系統(tǒng)中,通常經(jīng)過(guò)防電流倒灌二極管將太陽(yáng)能板與蓄電池直接相連,這將導(dǎo)致太陽(yáng)能板的工作點(diǎn)偏移最大功率點(diǎn)(MaximPower Point,簡(jiǎn)稱MPP),而未有效利用太陽(yáng)能板的可輸出功率;同時(shí)容易使蓄電池因供能不足而長(zhǎng)期處于欠充滿狀態(tài),造成壽命縮減。本文在研究太陽(yáng)電池電路模型的基礎(chǔ)上,分析了恒壓追蹤[1]、擾動(dòng)觀察[2,3]等最大功率追蹤(MPP Tracking,即MPPT)法,提出了一種數(shù)模混合的MPPT 策略,它可使太陽(yáng)電池的輸出穩(wěn)定在MPP 附近,從而有效利用了太陽(yáng)能板可輸出的最大功率。
2 太陽(yáng)電池的電路模型
圖1 示出太陽(yáng)電池的電路模型。通常,材料內(nèi)部的等效并聯(lián)電阻Rsh 值大,而材料內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻Rs 值很小。
圖1 太陽(yáng)電池的電路模型
圖中Is---由光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的電流
輸出負(fù)載RL 上的電壓電流關(guān)系為:
式中q,k---電子電荷量及波耳茲曼常數(shù)
A---太陽(yáng)能板的理想因素,A=1~5
T---太陽(yáng)能板的溫度
Ios---太陽(yáng)能板的逆向飽和電流,與T有關(guān)
由上述關(guān)于太陽(yáng)能板電路模型的分析可見(jiàn),太陽(yáng)電池的輸出是一個(gè)隨光照條件及溫度等因素變化的復(fù)雜變量。圖2示出太陽(yáng)電池在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下,即光照1kW/m2 ,T=25℃ 時(shí)的典型輸出特性。
圖2 太陽(yáng)能板的典型輸出特性曲線
太陽(yáng)能板的輸出開(kāi)路電壓uoc 和輸出短路電流isc的值由生產(chǎn)廠給出。