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光伏发电系统电池充电控制器的优化设计
电池是太阳能发电系统的动力箱。当没有太阳光照射时，它们扮演着电能供应的角色。本文对光伏发电系统充电技术做了一个回顾。另外，它提出了一种新的电池充电控制器，在保持良好功能的同时，还能解决传统控制器的缺点和局限性。新的控制器是基于一个新开发的最大功率点跟踪技术，实现非常快速的最大功率点捕获。而且，它利用了恒流，恒压充电方案，以减少电池充电时间。另外，它能访问所需控制器的系统参数，结合基于DC-DC变换器的控制器能够搭建一个原型。实验结果表明，新的控制器跟踪MPP比传统的控制器做得更快。而且，充电所需时间有明显的缩减。除此之外，该控制器在目标MPP周围具有很高的精度和最小的稳态振荡误差。
光伏系统具有高的制造成本和低的能量转换效率，由于它们的非线性和大气相关的电流-电压和功率-电压特性。因此，最大输出功率随入射太阳辐射和天气条件的变化而变化，特别是温度。而且，在I-V的曲线图上，最大功率点的位置很难轻松找到。因此，必须通过计算模型或搜索算法来确定它。另外，跟踪最大功率点的过程要求非常迅速来处理快速变化的温度或光照。部分阴影不是我们重点考虑的问题。但它需要有一个快速跟踪响应的能力。当遇到如飞机、云朵、树木、或者建筑物这些完全或部分遮住光照的情况时。因此，MMP在 这时会突然急速的变化。为了最大限度地从光伏阵列的功率转移到电池组，电池充电器需要加入一个充电控制器。它主要有两个作用：第一个是准确跟踪快速变化的最大功率点，为了使光伏电池板的工作点在大多数时间的边际产量。另外一点就是减少电池的充电时间来尽可能快地备份光伏阵列。另外，它还要能够防止电池过充和充电不足。
一个充电控制器的算法决定了电池的充电效率和光伏阵列的利用率，还决定了最终系统满足电力负荷要求的能力。充电控制器常采用的方法有分流、脉冲。变频、脉冲宽度调制和最大功率跟踪法。分流调节器控制法是通过控制光伏来实现控制。该系列控制器采用了一系列的控制元件串联在阵列和电池之间。虽然这种类型的控制器是常用的小型光伏系统中，它也为较大的系统由于目前限制并联控制器的现实选择。MPPT充电控制器集成了一个直流-直流转换器，光伏阵列工作在最大功率点在当时的太阳辐照度。
电池充电控制方法进行了分类fiED可分为两类：单级和多级方法。恒电流充电是租单阶段方法的一个很好的例子，而恒流、恒压技术是多级充电方法的一个很好的例子。研究表明，多级充电是最有效的fi高效电池充电的电池类型。
电池充电控制器的结构取决于控制器的类型。在串联和并联控制器，它只是由一个开关元件，如继电器，接通/关以一预定值fi内德的设定点。在PWM和MPPT控制器，电路更复杂。在脉宽调制信号发生器电路或微控制器是必要的，以驱动一个直流转换器的开关。然而，MPPT控制器由控制器管理的最大功率点跟踪法和直流–直流变换器。
本文提供了一个回顾传统的电池充电控制技术，指出了他们的良好功能，缺点和局限性，以及。然后，它是增强的设计和实际实施的一个新的充电控制器，保持良好的功能，并解决了传统的控制器的缺点和局限性。新的控制器利用了一种新的基于遗传神经算法的MPPT算法（GA）。该控制器的仿真结果表明，它的最大功率点跟踪的速度比传统的。另一方面，该电池充电控制器控制器采用恒流恒压充电–作为方案以减少充电时间。此外，所提出的控制器克服了其他的限制，如根据电池类型，充电电压水平，和大小的光伏组件。此外，该控制器具有较高的精度并最大限度地减少稳态误差为零的目标周围MPP振荡。
材料与方法
有密集和持续的研究工作的太阳能充电器稳压器的设计和实施，以提高其性能参数。目标：提高EFfi效率，增加速度的最大功率点跟踪和减少充电时间。在这一节中，最近的出版物的设计和实施的充电器控制器将检讨，以显示他们的主要特点、缺点、和限制。这将帮助我们在太阳能充电控制器上有所进步。
一种新的MPPT技术介绍。它的意义不仅仅是改进跟踪最大功率点，由于采用二进制搜索，而不是使用线性搜索技术在传统的MPPT方法方法。此外，审查不同的策略，算法和方法，以实现一个智能充电控制系统提出了在[ 5 ]。此外，参考文献[ 6 ]分析了三种类型的电池生命周期，flOW辅助镍锌，锰，和阀控式铅酸蓄电池。它介绍了一个全面的审查和一个全过程为基础的电池的生命周期分析。这项研究提供了良好的信息支持的大小和选择合适的电池类型。
提出了一种基于合作博弈模型的混合电池和储能系统的优化模型。这项研究是在规划和电池和能量的电池和容量的优化配置和fi储能站的最经济的形式储存站设计有帮助。在与光伏充电器用于主要包括–镉镍电池充电性能评价的设计（Ni–CD），镍（镍金属氢化物––MH）、锂（锂离子）和密封铅酸蓄电池在实际运行条件下预了。此外，在一个社会的技术方法，以了解失败的原因。一个策略是随后发展到fl影响用户行为和提高光伏阵列的大小减少容量不足整年和改善这些系统的铅酸电池的使用寿命。
参考文献提出了锂离子的电位（锂离子）电池是在离网可再生能源的主要能源存储。介绍了电动汽车作为再生能源中锂离子电池驱动力的研究。此外，它提出了锂离子电池无法比拟的优势超过其他技术，即使一些挑战仍然是在一个更广泛的使用，克服了固定能源存储。此外，影响焦炭生产方法对电池寿命的影响。三充电技术进行工作：恒定电流（CC）、恒定电流（CC––恒压CV）和恒流恒压–负脉冲（CC–cvnp）。在这项研究中，这些技术之间的比较研究。
此外，健康状态（SOH）锂离子电池测定了[ 12 ]。在这项研究中，在充电过程中不同温度下收集和等效直流电阻之间的关系，对锂离子电池的等效直流电阻不同的健康状况，健康状况和工作温度等条件，确定fi版。此外，参考文献[ 13 ]提出了一种控制策略基于直流电压传感太阳能智能充电站。本系统设计在混合电动汽车（PHEV）从插头充电并网光伏发电或实用或两者。此外，参考文献[ 14 ]介绍了一种估算的开路电压为该等效电路模型参数的函数的方法。这种方法是基于卡尔曼fi滤波递归算法估计充电状态的电池动态。此外，参考文献[ 15 ]提出了使用模糊逻辑控制的单独照片MPPT智能方法电流。此外，基于自适应模糊控制的光伏系统MPPT介绍。
参考文献[ 17 ]证明了局部阴影条件下的MPPT算法的各种性能的评价。此外，参考文献[ 18 ]提出了一种修正fiED ARTIfi人工蜂群算法减小功率损耗在光伏组件的阴影效应偏下。此外，参考文献[ 19 ]提出了一种基于人工神经网络的方法fiMPPT方法（人工神经网络）。它面临着预选的功率数之间的权衡，电压特征性审查，人工神经网络的预测精度，其大小。参考文献【20】讨论了一种基于遗传算法的方法来侦察fi图电气连接板之间以获取最佳的MPP。此外，一个智能充电控制器，用于延长电池寿命在[ 21 ]。讨论了这种充电器控制器的优点和应用测试的原型。
参考文献[ 22 ]提出了一种低成本、快速的太阳能充电器采用降压转换器的数字信号处理器。使用埃尔加-地球作为太阳能电池阵列模拟器的工作进行了验证，以验证该系统的可行性和有效性，其控制算法。此外，一个微-设计与开发基于控制器的太阳能充电控制器中引入了[ 23、24、25 ]。而参考文献[ 26 ]提出了一种基于MPPT光伏充电器的设计。此外，一个MPPT控制器的控制算法的可旋转的太阳能电池板，增加了插电式混合动力电动汽车（PHEV）EFfi效率采用可旋转的太阳能电池板，在[ 27 ]。这双机电MPPT控制器适用于电动汽车系统。此外，设计的太阳能电池充电控制器的蝙蝠结合MPPT和电压控制作为一个单一的控制功能介绍[ 28 ]。所设计的控制器被证明具有良好的瞬态响应，只有小的电压过冲。在参考文献【29】预了模拟MPPT控制器用于太阳能系统，利用电流达到最大输出功率的太阳能电池板的荷载。此外，在[ 30 ]中讨论了一个降压-升压转换器的光伏充电器系统的建模和控制设计。该控制器设计的平衡从光伏模块的功率fl原电池和负载，光伏发电是指利用有效。电池在三个充电阶段充电。
一种从光伏板提取的最大功率的电池充电技术在[ 31 ]。该MPPT充电控制器可以用来代替投资在一些利用太阳能电池板的最大输出功率
太阳能电池板。此外，RS485接口进行监控的目的。而参考文献[ 32 ]介绍了一种实用的降压-基于恒定电压MPPT算法应用光伏系统的储能式功率变换器。仿真和实验结果证明了该系统的有效性和有效性。此外，EFfi高效MPPT太阳能充电控制器提出了增加比较系统直接连接[ 33 ]功率传输的EFfi效率，从而减少尺寸和光伏面板的成本。此外，在[ 34 ]中讨论了一个基于外围接口控制器（粒子）的太阳能电池充电控制器。
如表1所列的限制发表控制器跟踪响应慢，精度低，稳态误差大，目标周围MPP、充电时间长、振荡、电池类型的依赖，和充电电压依赖性。接下来的章节中提出的设计，实施和验证，为该充电控制器显示它如何成功地保持在传统控制器的特点和解决的缺陷和局限性。此外，显示新的功能，如远程监控和管理功能。3.3.system描述和操作
所提出的系统如图1所示。它是由光伏阵列，基于单片机的直流–直流升压转换器，电池组，和RS232串行通讯接口。所有这些组件将在下一节中详细描述。
为了提高跟踪过程中，新的控制器利用一种新的MPPT算法[ 4 ]。它是一个基于遗传算法的优化。此外，它使用了一个多阶段的充电算法，用于减少充电时间。
该方法采用遗传算法作为搜索训练数据库的最近点对MPP对特定的fiC操作条件的优化算法。训练数据库最初包含一些记录，从实际测量出来，它通过记录每一个新的情况来成长。每个记录的控制得到了最大功率点的最佳值，最大允许功率点电流IM，和最大功率点电压V M为一个给定的日照，G，和环境温度T。
新的跟踪方法的原理是使用二进制搜索技术，而不是寻找每一个点在PV曲线从[ 0 ]线性V OC。每一次的搜索路径分为两半，只在中间点检查选择一半作为新的搜索路径和丢弃的另一半。图2显示的搜索路径凝视的点1和结束点4的最大功率点所在的地方。
显示四个检查点。它从中间点（V OC）在
线数与光伏曲线的交点。然后，它决定将基于DP标志的正确方向。如果是积极的，搜索去的权利，选择合适的一半
图3。电池充电特性。
图4。充电器控制器的电路框图。
为规范fiC时电流逐渐下降。吸收时间过后，fl燕麦阶段开始的。电压降低到fl燕麦水平和电池上面有一个很小的电流[ 35 ]。在建议的控制器，电压和电流调节电路，以实现充电过程中使用。
3.4.system硬件结构
图4显示电路框图，该控制器。它是由fiVE主板。控制板包括16F877A单片机和液晶显示器。此板的主要功能是产生脉宽调制的脉冲，从而驱动
转换器的开关。电源板包含直流电。再一次，它分为两半。所以，下个关卡将（3 V OC）在2号线交叉与PV曲线。这个过程是重复的，直到
达到目标的MPP。这个例子表明，在传统的线性搜索方法中，只有四个迭代才能到达目标点，需要检查几百个点。
升压转换器的占空比由脉冲控制
由单片机产生的脉宽调制信号。这些脉冲的宽度是根据系统参数的值决定的，这是面板的环境温度（T PV），辐射（G），面板电流（IPV）和电压（V电池），电池的充电电流（I），电池电压（V）和电池温度温度（T）。系统软件包含的MPPT算法的逻辑，遗传算法，和恒流恒压充电算法。
另一方面，控制器采用多阶段充电算法，这是最安全有效的方法类型学。操作原理如图3所示。在fi第一阶段，电池电压逐渐升高到设定的电压水平，这就是所谓的大级别使用恒定充电电流。当到达大容量电压时，吸收阶段开始。在这个阶段，电压保持在特定的时间fiC散装电压而电流逐渐下降。吸收时间过后，fl燕麦阶段开始的。电压降低到fl燕麦水平和电池上面有一个很小的电流[ 35 ]。在建议的控制器，电压和电流调节电路，以实现充电过程中使用。
4.system硬件结构
图4显示电路框图，该控制器。它是由fiVE主板。控制板包括16F877A单片机和液晶显示器。此板的主要功能是产生的脉宽调制脉冲，该驱动器的转换器的开关。电源板包含直流-直流升压转换器。它是根据标准升压设计
在[ 36 ]中转换模型方程。直流升压转换器的输入设计参数列于表2。计算出的输出参数表3。此外，实际统计值中所提出的控制器在表4中列出。传感器板包含系统传感器及其外围电路元件。它包括温度传感器lm35dz，光频转换器传感器tsl235，面板电压传感器和电压传感器。的fiNAL板电池充电电流传感器板，将检测到的电流电压信号可接受的输入信号给单片机。用s320p36 PV模块与功率80 W的已上市的主要参数见表5。
1.1、光伏组件的特性
这是非常重要的，充分的特点，他们的一个输入电源电池充电系统的光伏组件的光伏组件。这将被作为一个指南，以验证和验证实验结果。无花果。6和5显示我所测得的是，面板的曲线，而图。8和7分别显示了磷、钒特征曲线。
5.总结
本文介绍了最近的出版物的审查和太阳能电池充电器和控制器的设计实现。它强调了最近的贡献特点，缺点和限制。此外，审查增强呈现新控制器的设计与实现，其中预服务好的特点，避免了传统控制器的缺陷控制。新的控制器是基于一个新的MPPT技术，即采用遗传神经算法的优化。此外，它使用恒定电流恒定电压的方法作为充电算法。所有这些修改fi阳离子已被添加以提高跟踪过程的速度到最大功率点，以减少充电时间明显。
新控制器的一个附加值是该控制器的功能、远程监控操作参数管理。此功能使监控操作参数如光伏电流、电压、温度、电池温度、电压电压、充电电流和充电状态。此外，它允许发送命令给控制器以便控制操作远程像断开或连接蓄电池组，从光伏组件隔离控制器。
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