混合储能的独立光伏系统充电控制研究

此处对超级电容采用恒流充电、恒功率充电和恒压充电相结合的方式。以额定电压2．7 V，容量1．5 F，最大直流内阻0．2Ω的超级电容为例，其充电过程如图4所示。充电初期，对超级电容使用0．5 A恒流充电，防止初期充电电流过大；在超级电容电压升高到1．7 V后，系统进入恒功率充电模式。此时充电功率始终维持在0．8 W。恒功率充电既可保证充电的快速性，又充分利用了光伏电池有限的资源，提高了系统充电效率；在超级电容端电压达到2．7 V的额定值后，系统进入恒压充电模式，以补偿超级电容的白放电损失。

5 实验结果分析
选用15个2．7 V，650 F，直流内阻3 mΩ的超级电容，每5个串联一组，三组相互并联，组成13．5 V，390 F，直流内阻5 mΩ的超级电容组。再与12 V，1．5 Ah的阀控铅酸蓄电池并联，构成了混合储能系统，为脉动负载提供电流。

由图5a所示，脉冲负载每5 s一个周期，脉冲电流为1 A，持续时间约为1 s。由图5b可见，在脉动的负载下，超级电容输出电流峰值约为0．8 A。由图5c可见，蓄电池输出的峰值电流仅为0．2 A。随着实验时间的延长，超级电容的电流会逐渐下降，蓄电池电流相应提高。这主要是因为随着超级电容的电量不断减少，其供电能力也会相应降低。因此，尽量使超级电容储存的能量保持在较高水平可使其更好地发挥作用。

6 结论
实验证明，混合储能系统运行时，超级电容承担了大部分功率输出；蓄电池输出电流减小，脉动负载对蓄电池影响也减小。实验表明，混合储能结构可明显提高系统瞬时功率输出的能力，有效减小了系统中出现的纹波，减轻了因放电电流过大造成的蓄电池提前失效的问题。通过设定蓄电池接入系统条件，利用超级电容代替蓄电池进行小规模放电，减少了蓄电池的充放电小循环，从而延长了蓄电池的使用寿命，降低了系统成本。