电子产品世界

3 充电控制
3．1 充电电路
在充电工作模式，电路拓扑结构是Zeta变换器。若电路进入稳态，VQ1导通时，光伏电池经VD1向L1储能，同时通过C1，L2向蓄电池供电；VQ1关断时，L1通过VD3向C1充电，同时L2向蓄电池供电。Zeta变换器输入、输出电压关系为：Uo=DUi／(1-D)。由于Zeta变换器的负载为蓄电池，Uo的值将被箝位于蓄电池两端的电压U，则Ui由VQ1的占空比D确定，调节D就能找到光伏电池阵列最大功率点(MPP)的电压值Um和电流值Im。此时光伏电池以最大功率对蓄电池进行充电。
3．2 充电算法
对于一个蓄电池，最理想的充电方式为三段式充电法，即恒流、恒压、浮充。对于光伏LED照明系统而言，晚上蓄电池对照明负载供电并且控制电路始终由蓄电池供电，当检测到太阳能电池满足供电条件，DC／DC转换电路开始工作时，蓄电池总为非满状态，此时U小于蓄电池的最大电压上限UM，即UUM，此时实施最大功率充电(MPPT)；当检测U=UM时，若充电电流I大于等于阈值电流I，即I≥Ic，则对蓄电池进行恒压充电(CV)；若IIc，则转换为浮充充电(VF)。总之，采用何种充电方式是由蓄电池的充电条件和当前状态决定的，MPPT算法采用了电导增量法。
3．3 算法实现
3．3．1 MPPT充电实现
电导增量法是根据光伏阵列P-U曲线为一条一阶连续可导的单峰曲线的特点，利用一阶导数求极值的方法，即对P=UI求全导数，可得：dP=IdU+UdI，两边同时除以dU，并令dP／dU=0，可得：dI／dU=-I／U，此式即为达到光伏阵列MPP所需满足的条件。该方法是通过比较输出电导变化量和瞬时电导值的大小来决定参考电压变化的方向。电导增量法流程图如图3所示。Un，In为此次采样值，Un-1，In-1为上次采样值，dU=0，dI=0条件在实际使用中经常用一个小的阈值来代替为零的条件。

3．3．2 恒压、浮充实现
由上述分析可知，CV和VF均向蓄电池提供一个固定电压值，实现方法有两种：①若系统精度要求不高，则只要向Zeta电路提供一个固定的占空比即可；②若系统精度要求很高，则可采用反馈方式来实现。为降低系统的复杂度，提高可靠性，在此选择第一种实现方法。

4 放电设计
在放电工作模式下，蓄电池向LED供电，蓄电池通过Sepic变换器向LED负载供电。电路工作于电流连续模式(CCM)下，VQ2导通时，蓄电池向L2储能，C1，L1回路导通，C2向LED负载供电；VQ2关断时，蓄电池经L2，C1和VD2后向LED负载供电，同时L2，C1，L1回路导通。由于LED特性曲线的非线性和对温度的敏感性，必须用恒流源为其供电，基于Sepic变换器采用电流闭环控制实现LED照明负载的恒流驱动。采用高亮LED驱动芯片HV9930作为控制芯片LED恒流驱动电路。

5 实验调试
5．1 系统容量
太阳能电池采用Solar HQ070P-90W电池板，在标准测试条件下(辐照度1 kW／m2，温度25℃)，其基本参数为：最大功率Pm=90 W，Um= 17．2 V，Im=5．23 A，开路电压Uoc=21．6 V，短路电流Isc=5．81 A。光伏LED照明系统光源为36个高性价比的额定功率为1 W，额定电流为300 mA的白光LED，采用6串6并混联方式进行连接，以恒流方式进行驱动。LED照明系统储能装置选择阀控密封式铅酸蓄电池，设计容量越大，工作越处于浅循环，寿命越长，但成本也相对较高，实际安装时酌情选择。此处蓄电池额定电压为12 V，设计容量为当连续4天阴雨时仍可工作，选取适当参数进行计算并留有一定裕量，蓄电池容量最终选择250 Ah。

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关键词： 发光二极管照明 变换器 充电控制 恒流驱动