目前，在各種光伏電站中，普遍采用太陽(yáng)電池來(lái)收集太陽(yáng)能并將它儲(chǔ)存于蓄電池中以便在需要時(shí)再逆變成220V/50Hz交流電供給用戶使用。然而，在利用太陽(yáng)電池對(duì)蓄電池充電的過(guò)程中，由于太陽(yáng)電池輸出特性的非線性，太陽(yáng)電池工作點(diǎn)并不是時(shí)刻處于最大功率點(diǎn)附近，從而造成太陽(yáng)電池能量的浪費(fèi)。本課題所研制的新型太陽(yáng)能充電器根據(jù)太陽(yáng)電池的工作特性――輸出最大功率點(diǎn)處的電壓值在不同日照下基本不變，采用恒壓跟蹤（CVT）方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)電池的最大功率跟蹤，有效地提高了太陽(yáng)電池的工作效率，同時(shí)也改善了整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。

    2系統(tǒng)主電路

    系統(tǒng)的主電路如圖1所示。

    由圖1可知，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為Buck型變換器，利用脈沖寬度控制芯片TL494的輸出脈沖來(lái)控制主電路功率器件（IGBT）的占空比，以改變對(duì)蓄電池的充電電流，由此實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池的恒壓跟蹤，使太陽(yáng)電池的輸出功率接近最大功率。同時(shí)，通過(guò)主電路來(lái)完成對(duì)蓄電池電壓、充電電流和太陽(yáng)電池電壓的采集，以便控制電路實(shí)現(xiàn)各種跟蹤和保護(hù)功能。

    圖2為太陽(yáng)電池的工作特性曲線圖。由圖可知，太陽(yáng)電池的工作特性為一組非線性曲線，A、B、C、D、E點(diǎn)為不同日照下的最大輸出功率點(diǎn)，并且對(duì)應(yīng)輸出最大功率點(diǎn)處的電壓值在不同日照下基本不變，根據(jù)這一特點(diǎn)，采用恒壓跟蹤方式，利用簡(jiǎn)單的硬件電路基本上就可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池的輸出功率為最大；同時(shí)，由圖2又可知，當(dāng)蓄電池過(guò)充時(shí)只要使太陽(yáng)電池工作于開(kāi)路狀態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)充保護(hù)。

     4系統(tǒng)的控制原理

    4．1系統(tǒng)控制框圖

    系統(tǒng)的控制框圖如圖3所示。

    由圖3可知，本系統(tǒng)采用了經(jīng)典控制理論中的雙閉環(huán)控制方式，其中電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，電壓環(huán)為外環(huán)，電壓環(huán)的輸出為電流環(huán)的給定；并且電壓環(huán)又包含了由蓄電池電壓構(gòu)成的電路和太陽(yáng)電池電壓構(gòu)成的電路，兩個(gè)電路分別在電路工作的各個(gè)階段起著相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。

    4．2系統(tǒng)的工作過(guò)程分析

   在充電階段，蓄電池電壓構(gòu)成的電路不起作用，電壓環(huán)僅由太陽(yáng)電池電壓構(gòu)成的電路組成，此時(shí)，電壓環(huán)的輸出為電流環(huán)的給定，通過(guò)檢測(cè)主電路中蓄電池的的充電電流和給定電流相比較來(lái)改變TL494的輸出脈沖寬度，使太陽(yáng)電池電壓緊緊跟蹤給定電壓，具體表現(xiàn)為：當(dāng)太陽(yáng)電池電壓大于給定電壓時(shí)，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后改變給定電流使加到TL494的電流輸入端信號(hào)變大，TL494輸出脈沖寬度增加，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大整形以驅(qū)動(dòng)功率器件，使其導(dǎo)通占空比增加，蓄電池充電電流變大，由圖2可知，太陽(yáng)電池電壓下降，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，太陽(yáng)電池電壓等于給定電壓，電流環(huán)的給定亦為穩(wěn)定值，蓄電池的的充電電流等于給定電流；反之，當(dāng)太陽(yáng)電池電壓小于給定電壓時(shí)，TL494輸出脈沖寬度減小，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大整形以驅(qū)動(dòng)功率器件，使其導(dǎo)通占空比減小，蓄電池充電電流變小，太陽(yáng)電池工作電壓增加，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)太陽(yáng)電池電壓等于給定電壓。

    在過(guò)充電階段，兩個(gè)電路均起作用，電壓環(huán)由太陽(yáng)電池電壓構(gòu)成的電路和蓄電池電壓構(gòu)成的電路組成，此時(shí)，蓄電池電壓和給定太陽(yáng)電池工作電壓之和大于太陽(yáng)電池實(shí)際工作電壓，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后加到TL494的電流輸入端，使TL494輸出脈沖寬度減小，蓄電池充電電流變小，由圖2可知，太陽(yáng)電池實(shí)際工作電壓漸漸增大，直到穩(wěn)態(tài)時(shí)，太陽(yáng)電池工作于開(kāi)路狀態(tài)，蓄電池充電電流為零，從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)充保護(hù)。