阮 佳 武汉交通职业学院 430065 

【文章摘要】 

太阳能作为一种可再生能源，是解决能源危机的一个重要途径。目前光伏系统的整体解决方案都已成熟， 将来会更多的进入老百姓的日常生活。本文介绍的是一个独立车载光伏发电系统，系统由光电池，充电控制器，蓄电池和逆变器组成，输出为220V 的市电。适用于野外科考和露营，或远离电网的情况下给中小功率用电器供电。

【关键词】

车载；光伏系统；逆变器；UC3906 ； SG3525 

太阳能是一种可再生的能源，具有安全、清洁、资源充足等特点。中国目前是光伏电池的主要生产国，掌握着硅光电电池的主要生产技术。加上国土面积辽阔，适宜发展光伏发电代替传统能源。光伏系统可分为并网光伏系统和独立光伏系统。并网光伏系统是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的电能补充。独立光伏系统是指太阳能光伏系统不与电网连接的发电方式。本系统就是一个独立的光伏系统，由四个部分组成，光伏电池组，充电控制器，蓄电池和逆变器。

1 光伏电池组

目前，市面上占有主导地位的光伏电池是多晶硅太阳能电池，工业规模生产的多晶硅能量转换效率可以达到17%，性价比较高。电池组的电压输出于电池片的体积和日照强度有关。本系统采用柔性太阳能电池板。于普通用铝合金封装的太阳能电池板相比柔性电池板重量轻，便于携带，可以轻微弯曲，更适合外出使用。设计输出18V 的额定电压和3A 的最大电流。

电池组展开面积约2M2，发电时，可以把光电池组放在汽车的顶部，接收太阳光。

2 充电控制器

充电控制器电路是一个采用UC3906 芯片控制的充电电路。UC3906 是一个为免维护铅酸蓄电池充电的专用控制芯片，它具有实现铅酸蓄电池最佳充电所需的全部控制和检测功能。更重要的是它能使充电器各种转换电压随蓄电池电压温度系数的变化而变化，从而使蓄电池在很宽的温度范围内都能达到最佳充电状态。在由UC3906 组成的双电平浮充充电电路中，过充终止电流IOCT 和最大充电电流IMAX 的由芯片2,3 脚之间的电阻RS 决定。浮充电压VF 和过充电压Voc 由电阻Ra， Rb 和RC 决定，其中Ra 位于电池正极和13 脚之间的，Rb 位于13 脚和地之间，RC 位于10 脚13 脚之间。

3 蓄电池

蓄电池采用普通免维护铅酸蓄电池， 额定输出为12V/36Ah。12V 的蓄电池应用较为广泛，鉴于本系统是一个车载光伏系统，12V 可以由独立的蓄电池提供，也可以由汽车蓄电池提供。两个电池可以交替使用，增加系统的灵活性。

4 逆变器

逆变器部分分为三大部分，分别是“功率板”，“SPWM 驱动板”，“DC-DC 驱动板”。

4.1 功率板

功率主板包括DC-DC 升压和H 桥逆变两个部分。本逆变器的主要电能来源是12V 的铅酸蓄电池，电池电压允许输出范围为11-14V, 满功率时，前级工作电流可以达到50A 以上。主变压器采用EE42 的磁芯。前级并联增大电流，后极串联增加带负载能力。高压整流快速二极管，用的是TO220 封装的RHRP8120。后面跟的高压滤波电容的参数，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。

4.2 DC-DC 驱动板

DC-DC 升压驱动部分电路以集成电路SG3525 为核心。SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM 控制芯片，它简单可靠，使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM 锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。 由SG3525 输出两路互补对称的驱动信号：=73kHz 两路信号分别加两个推挽电路上，驱动后级的4 个NCE01H14T，由于前面输出的互补对称的脉冲波，将每路脉冲分别驱动两个NCE01H14T，经变压器升压通过二极管叠加的电压可达到峰峰值为334V 的高频电压。为保持DC/DC 变换器输出电压的稳定，升压后的输出电压与设定电压进行比较，该误差经PI 调节器后控制SG3525 输出驱动信号的占空比。而当检查到DC/DC 变换器输出电流过大时， SG3525 将减小门极脉冲的宽度，降低输出电压，进而降低输出电流。当输出电压过高时，会停止DC/DC 变换器的工作。

4.3 SPWM 驱动板

SPWM 的核心部分采用了TDS2285 单片机芯片。该芯片是一款DIP-14 封装的CMOS 工艺的纯正正弦波逆变控制芯片。末级输出用的时候使用4 个250 光藕达到隔离的目的，将输出的SPWM 信号与功率板的SPWM 接口相连接。

5 产品调试及使用

使用时，柔性太阳能电池板可以置于汽车的车顶，或者置于帐篷顶部等倾斜面，方向正对太阳。太阳能电池板通过充电控制器与12V 蓄电池连接，蓄电池的正负极在与逆变器的直流输入端连接。逆变器的交流输出端连接电源接线板，可以将市电用电设备直接插到接线板上取点。在实际中，太阳能电池空载最高可输出20.132V 电压和3A 的电流，略高于设计时的理论值。在用太阳能电池通过充电器给标称容量为12V/36Ah 蓄电池充电时， 最高充电电流为1.05A; 充满时，浮充电流为30mA 左右，充满时间约为10h，充满时间与太阳光照强度有关。将太阳能电池板和蓄电池断开，仅利用蓄电池给逆变器供电，等逆变器工作稳定后，最大功率可达500W。如果用电器为200W，可持续工作2 个小时。具体带负载时间与用电器功率有关。

【参考文献】

[1] 太阳能光伏发电系统设计与应用实例. 周志敏 纪爱华 电子工业出版社 北京 2010 年7 月

[2] 李兵，基于UC 3 9 0 6 的免维护铅酸蓄电池智能充电器的设计. 机械工程师，2005。

【作者简介】

阮佳，1984 年11 月生，女，汉，湖北武汉，本科、武汉交通职业学院、助教、实验员、应用电子技术。054