混合储能的独立光伏系统充电控制研究
3 充电控制方案
如果光伏电池的输出功率大于负载吸收的功率，则在满足负载的同时，总是先利用多余的电能将蓄电池充满，之后再考虑对超级电容进行充电；如果光伏电池的输出功率小于负载吸收的功率，则优先由超级电容辅助供电，只有在超级电容的电量低于某个值后，蓄电池才接入系统开始供电。归纳起来，系统共有以下6种运行模式：
模式1 光伏电池输出功率大于负载功率，蓄电池和超级电容的电量接近100％。此时断开蓄电池，由光伏电池直接向负载供电；超级电容接入电路，以提高系统峰值功率，减小输出电流脉动。
模式2 光伏电池的输出功率大于负载功率，蓄电池的电量接近100％，超级电容的电量不满。此时光伏电池向负载供电的同时为超级电容充电，蓄电池保持断开。
模式3 光伏电池的输出功率大于负载功率，蓄电池和超级电容均未充满。此时，秉着蓄电池先充后放的原则，光伏电池向负载供电的同时为蓄电池充电，断开超级电容以尽快使蓄电池达到满电状态。待蓄电池充满后系统自动进入模式2。
模式4 光伏电池的输出功率小于负载功率，超级电容的电量高于阈值(此处设置为25％)。此时由光伏电池和超级电容共同向负载供电，蓄电池保持断开。
模式5 光伏电池输出功率小于负载功率，超级电容的电量低于阈值，蓄电池的电量高于阈值(此处设置为30％)。此时蓄电池接入电路，由光伏电池、超级电容和蓄电池共同为负载供电。
模式6 光伏电池输出功率小于负载功率，蓄电池的电量低于阈值。此时系统无法为负载提供足够的功率，需断开负载以保护蓄电池和负载，防止系统工作异常。
理论上系统还存在着其他运行状态，如光伏电池输出功率小于负载功率，超级电容的电量高于25％，而蓄电池电量低于30％的情况。这些状态在系统正常运行时不会出现，在此不再单独列出。但在系统控制设计时需将所有理论上可能出现的状态加以考虑，以保证系统在进入异常状态后能自动回到6种正常的工作模式下运行。
4 充电模式
由上述分析可知，在同一时刻，系统只会对蓄电池和超级电容中的一个进行充电。因此在充电控制时可充分考虑两种储能器件各自的性能特点，分别使用不同的充电方式且不会相互影响，从而提高系统的充电效率。
4．1 蓄电池
蓄电池的充电方式直接影响系统效率以及蓄电池本身的使用寿命，目前常用的充电方式主要有恒流充电、恒压充电、阶段充电和脉冲式充电等。他们都有各自的特点和适用范围。此处采用的是应用较广泛的阶段式充电法。
以12 V，1．5 Ah蓄电池充电过程为例，其充电过程如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/168376.htm
充电初期，蓄电池一般处于低荷电状态，若直接使用恒压充电，充电电流高达40 A以上，容易造成蓄电池极板弯曲，以及极板上活性物质脱落，进而缩短电池的寿命。因此应首先采用恒流充电方式，以限制系统的充电电流。在蓄电池储存了一定电量，电动势有所升高后，系统将充电电压稳定在14．1 V，进入恒压充电的第2阶段。恒压充电方式的充电过程更接近蓄电池的最佳充电曲线，既拥有较高的充电速率，又不损害蓄电池的容量和寿命。与此同时，保持电压恒定还可避免蓄电池在充电末期因内阻升高产生高电压，从而减少析气的发生。在蓄电池达到指定电压后，系统会进入第3阶段，对蓄电池施加一个略高于额定值的电压，以很小的电流对蓄电池进行浮充电，用于弥补蓄电池自放电造成的电量损失。
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