目前，在各種光伏電站中，普遍采用太陽電池來收集太陽能并將它儲存于蓄電池中以便在需要時再逆變成220V/50Hz交流電供給用戶使用。然而，在利用太陽電池對蓄電池充電的過程中，由于太陽電池輸出特性的非線性，太陽電池工作點并不是時刻處于最大功率點附近，從而造成太陽電池能量的浪費。本課題所研制的新型太陽能充電器根據(jù)太陽電池的工作特性――輸出最大功率點處的電壓值在不同日照下基本不變，采用恒壓跟蹤（CVT）方式實現(xiàn)了對太陽電池的最大功率跟蹤，有效地提高了太陽電池的工作效率，同時也改善了整個系統(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的輸出脈沖來控制主電路功率器件（IGBT）的占空比，以改變對蓄電池的充電電流，由此實現(xiàn)太陽電池的恒壓跟蹤，使太陽電池的輸出功率接近最大功率。同時，通過主電路來完成對蓄電池電壓、充電電流和太陽電池電壓的采集，以便控制電路實現(xiàn)各種跟蹤和保護(hù)功能。

    圖2為太陽電池的工作特性曲線圖。由圖可知，太陽電池的工作特性為一組非線性曲線，A、B、C、D、E點為不同日照下的最大輸出功率點，并且對應(yīng)輸出最大功率點處的電壓值在不同日照下基本不變，根據(jù)這一特點，采用恒壓跟蹤方式，利用簡單的硬件電路基本上就可以實現(xiàn)太陽電池的輸出功率為最大；同時，由圖2又可知，當(dāng)蓄電池過充時只要使太陽電池工作于開路狀態(tài)就可以實現(xiàn)過充保護(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)成的電路和太陽電池電壓構(gòu)成的電路，兩個電路分別在電路工作的各個階段起著相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。

    4．2系統(tǒng)的工作過程分析

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

    在過充電階段，兩個電路均起作用，電壓環(huán)由太陽電池電壓構(gòu)成的電路和蓄電池電壓構(gòu)成的電路組成，此時，蓄電池電壓和給定太陽電池工作電壓之和大于太陽電池實際工作電壓，偏差信號經(jīng)過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，太陽電池實際工作電壓漸漸增大，直到穩(wěn)態(tài)時，太陽電池工作于開路狀態(tài)，蓄電池充電電流為零，從而實現(xiàn)了過充保護(hù)。