一種蓄電池快速充放電控制策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及蓄電池充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種蓄電池快速充放電控制策略。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，為了保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，大多使用鉛酸蓄電池作為儲能裝置。由于目前使用的鉛蓄電池均不是為新能源發(fā)電系統(tǒng)專門設(shè)計，鉛酸蓄電池自身的耐過充和耐過放能力差，而且風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電每天的發(fā)電量受天氣的影響很大，隨機性強，穩(wěn)定性差。蓄電池的主要缺點在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)運行過程中表現(xiàn)得尤為突出。與其它應(yīng)用領(lǐng)域的蓄電池相比，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池的充放電電流隨風(fēng)速、日照及負載的變化在不斷變化，很難保證對蓄電池有規(guī)律地充放電，很容易導(dǎo)致風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池組長期處于虧電狀態(tài)，使得蓄電池的實際使用壽命比常規(guī)條件下蓄電池使用壽命短得多。風(fēng)光互補系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的使用年限為15-20年左右，而蓄電池一般只使用2-5年的時間，而且由于許多蓄電池達不到其使用壽命，而提前失效，不得不更換。
[0003]鉛酸蓄電池的充電方法主要有恒流充電、恒壓充電、快速充電等，不同的充電方法對蓄電池的充電量、充電速度和使用壽命的影響都有一定的差異。恒流充電、恒壓充電屬于傳統(tǒng)充電方法，其中恒電流充電的起始充電電流低于蓄電池接受能力，造成充電效率低、充電時間長，在充電后期，充電電流又高于蓄電池的接受能力；恒電壓充電容易造成其起始充電電流高于蓄電池的接受能力。傳統(tǒng)的充電方式不論從效率角度還是安全角度都不是一種較好的充電技術(shù)。
[0004]在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的能量管理控制系統(tǒng)中，蓄電池是維持系統(tǒng)能量平衡的樞紐，也是系統(tǒng)正常運行的保障，所有的集成控制方法都是圍繞蓄電池狀態(tài)所制定的。為了延長蓄電池使用壽命，需要對蓄電池充放電進行合理地管理。目前風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池損壞的原因主要是過充電和過放電。在大風(fēng)天氣時充電電流超過蓄電池接受能力，導(dǎo)致過充電發(fā)生。鉛酸蓄電池在放電后如果不馬上恢復(fù)到滿充狀態(tài)，時間長后會發(fā)生硫化現(xiàn)象，從而影響蓄電池壽命。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)力較小或陰雨天氣時，發(fā)電機不能為蓄電池提供足夠的能量來及時補足放掉的能量，因此容易導(dǎo)致蓄電池過放電發(fā)生。
[0005]為了能夠最大限度加快蓄電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度和盡快恢復(fù)蓄電池容量，同時盡量減少極化現(xiàn)象，近年來快速充電技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前快速充電方法主要有脈沖充電法和間歇充電法，但由于在充電過程中存在停歇時間，而風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的能量寶貴，不能夠?qū)⒊淙胄铍姵氐哪芰堪装追诺?，因此脈沖充電法和間歇充電在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供蓄電池快速充放電控制策略，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。
[0007]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種蓄電池快速充放電控制策略，包括有風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板構(gòu)成的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)；其特征在于:風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中在滿足負載功率需求的條件下，用剩余能量對蓄電池充電；當風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供的能量小于蓄電池可接受能量時，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制；當系統(tǒng)輸出功率多于負載及蓄電池需求能量時，系統(tǒng)進行負載跟蹤控制，以調(diào)整功率平衡；在檢測到發(fā)生放電時，最大充電電流設(shè)定值重新恢復(fù)到初始值；具體步驟如下:
1)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態(tài)為50%，處于深放電狀態(tài)，風(fēng)力機和太陽能電池板捕獲的能量小于蓄電池可以接受的最大能量，此時風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制，系統(tǒng)采用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，盡量減少蓄電池的欠充時間；
2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設(shè)定值時，表明充電電流過大，蓄電池內(nèi)部將發(fā)生過充電反應(yīng)，此時降低充電電流，消除過充電反應(yīng)，同時相應(yīng)減小蓄電池的最大充電電流設(shè)定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設(shè)定值，這一過程重復(fù)進行；
3)當充電電流減小到C/100時，表明蓄電池的荷電狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)到100%，然后進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失；
4)在檢測到發(fā)生放電時，采用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電回路，防止蓄電池過放電的發(fā)生，隨后系統(tǒng)應(yīng)對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:防止蓄電池過充電和過放電，對蓄電池進行科學(xué)、有效地管理，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0010]圖1是本發(fā)明流程圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，一種蓄電池快速充放電控制策略是一種變電流快速充電控制方法，該控制方法的出發(fā)點是快速捕集能量，盡量減少蓄電池的欠充時間；同時在蓄電池許可的前提下，以最大充電電流對蓄電池高效充電；從安全充電的角度出發(fā)，在快速充電時也要控制最大充電電流不超過許可范圍；在系統(tǒng)正常工作時，只要檢測到蓄電池放電后，如果發(fā)電機有剩余能量則隨時對蓄電池進行補充充電，防止蓄電池過放電的發(fā)生。
[0012]風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中在滿足負載功率需求的條件下，用剩余能量對蓄電池充電；當風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供的能量小于蓄電池可接受能量時，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制；當系統(tǒng)輸出功率多于負載及蓄電池需求能量時，系統(tǒng)進行負載跟蹤控制，以調(diào)整功率平衡；在檢測到發(fā)生放電時，最大充電電流設(shè)定值重新恢復(fù)到初始值；具體方法如下:
I)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態(tài)(SOC)為50%，處于深放電狀態(tài)，風(fēng)力機和太陽能電池板捕獲的能量小于蓄電池可以接受的最大能量，此時風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤(MPPT)控制，系統(tǒng)采用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，盡量減少蓄電池的欠充時間；
2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設(shè)定值時，表明充電電流過大，蓄電池內(nèi)部將發(fā)生過充電反應(yīng)，此時降低充電電流，消除過充電反應(yīng)，同時相應(yīng)減小蓄電池的最大充電電流設(shè)定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設(shè)定值，這一過程重復(fù)進行；
3)充電電流減小到C/100時，蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)已經(jīng)恢復(fù)到100%，然后進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失；
4)在檢測到發(fā)生放電時，采用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電回路，防止蓄電池過放電的發(fā)生，隨后系統(tǒng)應(yīng)對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電，可以避免控制器狀態(tài)頻繁切換。
[0013]為了充分利用蓄電池儲存的能量，保證在各種不同的放電電流下，蓄電池都能夠達到同一放電深度，大電流放電時設(shè)定較低的終止電壓1.4V-1.6V，小電流放電時設(shè)定較高的終止電壓2.2V-2.4V。
【主權(quán)項】
1.一種蓄電池快速充放電控制策略，包括有風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板構(gòu)成的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)；其特征在于:風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中在滿足負載功率需求的條件下，用剩余能量對蓄電池充電；當風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供的能量小于蓄電池可接受能量時，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制；當系統(tǒng)輸出功率多于負載及蓄電池需求能量時，系統(tǒng)進行負載跟蹤控制，以調(diào)整功率平衡；在檢測到發(fā)生放電時，最大充電電流設(shè)定值重新恢復(fù)到初始值；具體步驟如下: 1)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態(tài)為50%，處于深放電狀態(tài)，風(fēng)力機和太陽能電池板捕獲的能量小于蓄電池可以接受的最大能量，此時風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制，系統(tǒng)采用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，盡量減少蓄電池的欠充時間； 2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設(shè)定值時，表明充電電流過大，蓄電池內(nèi)部將發(fā)生過充電反應(yīng)，此時降低充電電流，消除過充電反應(yīng)，同時相應(yīng)減小蓄電池的最大充電電流設(shè)定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設(shè)定值，這一過程重復(fù)進行； 3)當充電電流減小到C/100時，表明蓄電池的荷電狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)到100%，然后進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失； 4)在檢測到發(fā)生放電時，采用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電回路，防止蓄電池過放電的發(fā)生，隨后系統(tǒng)應(yīng)對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池快速充放電控制策略，其特征在于:大電流放電時設(shè)定較低的終止電壓1.4V-1.6V，小電流放電時設(shè)定較高的終止電壓2.2V-2.4V。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蓄電池快速充放電控制策略，涉及蓄電池充放電技術(shù)領(lǐng)域。該方法在滿足負載功率需求的條件下，用剩余能量對蓄電池充電；當風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供的能量小于蓄電池可接受能量時，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)將進行最大功率跟蹤控制；當系統(tǒng)輸出功率多于負載及蓄電池需求能量時，系統(tǒng)進行負載跟蹤控制，以調(diào)整功率平衡；在檢測到發(fā)生放電時，最大充電電流設(shè)定值重新恢復(fù)到初始值。優(yōu)點是：防止蓄電池過充電和過放電，對蓄電池進行科學(xué)、有效地管理，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN104600788
【申請?zhí)枴緾N201410842386
【發(fā)明人】周天沛, 朱濤, 代洪
【申請人】徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月30日