简要说明：SB12650牌的安全蓄电池SB12650，12V65AH阀控密封式铅酸蓄电池产品：估价：电议，规格：SB12650，产品系列编号：SB12650

安全蓄电池SB12650，12V65AH阀控密封式铅酸蓄电池

可以实现升压的变换器有Boost变换器、推挽变换器、全桥变换器、半桥变换器、单管正激和双管正激变换器等。其中Boost是输入输出不隔离的,其他五个都是隔离型的变换器,为了同时实现升压和隔离的功能,因此Boost变换器被排除掉。而剩下的几种变换器中,单管正激不适合这种1000W的功率等级,因此也被排除掉。全桥、半桥、双管正激变换器又比较适合高压向低压变换的场合,而本系统的输入为直流24V蓄电池电压,输出为交流380V,其输入侧的电压较低,电流较大,以上三种变换器并不适合,因此只剩下最适合这种低压大电流场合的推挽变换器。而推挽变换器采用推挽正激变换器又存在变压器偏磁的问题,为了解决这个问题,对推挽电路做了一点改进,在原有电路的基础上加了一个箝位电容C2,成了推挽正激电路。推挽正激电路的优点是,既保留了推挽电路适合低电压大电流的输入场合特点,又由于箝位电容C2的存在可以很好地控制原边开关的电压尖峰,有效地抑制了推挽电路变压器偏磁,因此升压变换器采用推挽正激电路。

SECURE安全蓄电池厂成立于1996年，公司拥有20万m2的现代化生产厂房，在职员工近3000人，凭借一流的人才和技术优势，严格执行ISO900（2000）质量管理体系；采用、消化、完善了美国、日本等国家的先进技术及生产工艺，国际化采购关键原材料及零配件，生产出一流的蓄电池产品. 

----SECURE蓄电池专业研究、开发、生产、销售密封阀控式铅酸蓄电池，常规产品有2V、4V、6V、8V、10V, 12V六大系列，容量从0.5AH到3000AH。产品主要应用于UPS电源系统、通信系统、几种不同高频机介绍大型数据中心灾备系统、电力系统、安防系统、电子仪器、医疗设备和电动车等领域。 

结构特点 

◎ 高强度ABS塑料电池槽、盖，结构紧凑，具有耐冲击，抗震动性能好的特点。
◎ 特种铅基多元合金板栅，内阻小，耐腐蚀性好，充电接受能力强。
◎ 新型极板制造工艺，活性物质利用率高。
◎ 优质超细玻璃纤维隔板，大电流放电性能好。
◎ 高纯度电解液和特殊添加剂，自放电小。 

安全SECURE蓄电池应用领域与分类：
◆　免维护无须补液；　　　　　　　　　　● UPS不间断电源；
◆　内阻小，大电流放电性能好；　　　　　● 消防备用电源；
◆　适应温度广；　　　　　　　　　　　　● 安全防护报警系统；
◆　自放电小；　　　　　　　　　　　　　● 应急照明系统；
◆　使用寿命长；　　　　　　　　　　　　● 电力，邮电通信系统；
◆　荷电出厂，使用方便；　　　　　　　　● 电子仪器仪表；
◆　安全防爆；　　　　　　　　　　　　　● 电动工具,电动玩具；
◆　独特配方，深放电恢复性能好；　　　　● 便携式电子设备；
◆　无游离电解液，侧倒仍能使用；　　　　● 摄影器材；
◆　产品通过CE,ROHS认证,所有电池　　　　● 太阳能、风能发电系统；
符合国家标准。　　　　　　　　　　　● 巡逻自行车、红绿警示灯等。 

SECURE蓄电池-SB系列--设计寿命4-6年（10H） 

电池型号	额定电压  （V）	额定容量  （AH）	电池长度  （mm）	电池宽度  （mm）	电池总高  （mm）	重量  （Kg）
SB12120	12	12	151	98	100	3.58
SB12170	12	17	181	76	167	6.06
SB12250	12	25	166	175	125	9.08
SB12400	12	40	196	165	170	14.59
SB12550	12	55	229	138	228	18.1
SB12650	12	65	350	166	174	23.66
SB12800	12	80	260	168	221	26.5
SB12900	12	90	304	169	229	31.18
SB121000A	12	100	329	172	221	32.94
SB121000B	12	100	407	173	235	32.94
SB121200	12	120	407	173	235	38.41
SB121500	12	150	483	170	241	47.13
SB122000	12	200	520	260	240	66.00

安全SECURE蓄电池特点 

安全性能好
》贫液式设计，电池内的电解液全部被极板和超细玻璃纤维隔板吸附，电池内部无自由流动的电解液，在正常使用情况下无电解液漏出，侧倒90度安装也可正常使用。
》阀控密封式结构，当电池内气压偶尔偏高时，可通过安全阀的自动开启，泄掉压力，保证安全，内部产生可燃爆性气体聚集少，达不到燃爆浓度，防爆性能极佳。
免维护性能
》利用阴极吸收式密封免维护原理，气体密封复合效率超过95%，正常使用情况下失水极少，电池无需定期补液维护。
绿色环保
》正常充电下无酸雾，不污染机房环境、不腐蚀机房设备。
自放电小
》采用析气电位高的Pb-Ca-Sn合金，在20℃的干爽环境中放置半年，无需补电即可投入正常使用。
适用环境温度广
》－10℃～45℃可平稳运行。
耐大电流性能好
》紧装配工艺，内阻小，可进行3倍容量的放电电流放电3分钟（≤24Ah允许7分钟以上持续放电至终止电压）或6倍容量的放电电流放电5秒，电池无异常。
寿命长
》由于采用高纯原材料及长寿命配方、电池组一致性控制工艺，NP系列电池组正常浮充设计寿命可达7～10年（≥38Ah）。 

电池组一致性好
》不计成本的保证电池组中的每一个电池具有相对一致的特性，确保在投入使用后长期的放电一致性和浮充一致性，不出现个别落后电池而拖垮整组电池。 

①从源头的板栅、涂膏量的重量和厚度开始控制；
②总装前再逐片极板称重分级（≥38Ah的电池），确保每个单体中活性物质的量的相对一致性；
③定量精确注酸，四充三放化成制度，均衡电池性能；
④下线前对电池进行放电，进行容量和开路电压的一次配组；
⑤≥38Ah的电池出库前的静置期检测，经过7～15天的“时间考验”，出库时再100%检，能有效检出下线时难以检出的极个别疑虑电池；
⑥出库时依据电池的开路电压和内阻进行二次配组 

1.3   逆变器拓扑选择

常用逆变器的拓扑有全桥和半桥两种形式。全桥逆变电路的特点是适合大功率、高压输入场合,另外它还有直流电压利用率高的优点。由于全桥比半桥具有更高的直流电压利用率,因此在本系统中采用全桥逆变电路。

1.4   控制资源的分配

基于以上的系统构架和拓扑选择,又对控制资源进行了配置。这里采用两个以英飞凌单片机为核心的控制板。

(1)其中一个控制板用于控制充电器和升压变换器,它要实现以下功能:

①最大功率跟踪;

②蓄电池充电管理及过充、过放保护;

③升压电路输出稳压及保护。

这块控制板采样太阳能电池输出电压和输出电流,用以寻找太阳能电池的最大功率点(MPP);对变换器的输出电流和蓄电池的电压进行采样,用于蓄电池的充放电管理。另外通过采样变换器的输出电压,通过MCU计算后得出占空比,控制其输出电压稳定在380V,以供后边的逆变器可以逆变出220V/50Hz的交流电压。

(2)另一个控制板用于控制逆变器,它实现以下功能:

①双极性SPWM控制;

②输出过流保护。

逆变器的控制板采样输出电压,送入MCU,在MCU中,采取全数字双极性SPWM的控制策略,MCU输出的占空比经过驱动电路去驱动全桥的四个IGBT,使逆变器输出电压达到要求。还要对逆变器输出电流采样,进行过流保护。

另外值得一提的是,充电器和升压电路的控制共同使用一块控制板,此控制板和逆变器的控制使用的另一块控制板在硬件上是完全一样的,都是采用XC164SM为核心,只是软件有所不同而已,所以控制板具有良好的通用性与互换性。

控制电路的核心选用英飞凌公司的16位单片机XC164SM,其时钟频率为40MHz,它具有强大的外设资源,其中包括一个ADC模块,支持16路信号的采样,AD转换结果的精度为10位或8位,AD转换速度最快为1.65μs;它还有两个捕获比较单元,用它既可以产生PWM信号,又可以实现对外部脉冲信号进行捕获;另外还具有两个定时器模块,它不仅可以产生定时中断,还可以对外部的脉冲信号进行计数;它还包括两个同步并行通信接口(SPI)和两个同步串行通信接口(SCI),利用这些接口可以实现单片机与上位机以及外部设备的通讯。

2   独立光伏发电系统关键技术研究

2.1   最大功率点跟踪

最大功率点跟踪的方法有许多,例如恒压法、开路电压法、短路电流法、曲线拟合法、扰动观察法、电导增量法等。但是常用的且在真正意义上能实现最大功率点跟踪的方法只有扰动观察法和电导增量法。

(1)太阳能仿真模型的建立

为了更好理解最大功率点的方法,在这里先介绍一下太阳能电池的一些特性。

图3为太阳能电池的输出特性曲线,Uoc、Isc、Um、Im分别为一定外部条件下太阳能电池的开路电压、短路电流、最大功率点所对应的电压和电流,A点为最大功率点。图4为太阳能电池的等效电路模型,其解析表达式如公式(1)所示:                         

图3  太阳能电池I-U曲线                                       图4  太阳能电池等效电路

（1）

式(1)中,Iph为太阳能电池光生电流,Isat为电池单元的二极管反向饱和电流,A为无量纲的任意曲线的拟合常数,其取值范围为1≤A≤2,一般当太阳能电池输出高电压时A=1;当太阳能电池输出低电压时A=2,k为波尔兹曼常数,T为太阳能电池的绝对温度,q为电子电量,Rs为串联等效电阻,Rsh为并联等效电阻,I为太阳能电池输出电流,U为太阳能电池输出电压。式(1)是由固体物理理论推导出来的最基本的解析表达式,能较好地描述太阳能电池在一般工作状态下的特性,已被广泛应用于太阳能电池的理论分析中。因此根据太阳能电池的等效电路及其I-U特性方程,在MATLAB中建立模型,如图5所示。

                                                 图5  太阳能电池仿真模型

而图6和图7分别为在MATLAB中所建立的太阳能电池模型仿真的I-U和P-U曲线,由以上两个曲线可以看出在MATLAB中建立的仿真模型很好地模拟了太阳能电池的输出特性,最大功率点在35.5V左右,最大功率为155W。因此可以运用此模型在MATLAB中对MPPT算法进行仿真。

图6  太阳能电池仿真模型的I-U曲线             图7  太阳能电池仿真模型的P-U曲线

(2)扰动观察法

扰动观察法是一种常用的实现MPPT方法,它通过改变太阳能电池的输出电压,给以一定的扰动,实时采样太阳能电池的输出电压和电流,计算它们的乘积,得到太阳能电池此刻的输出功率,将其和上一采样时刻的功率相比较,如果大于上一时刻的功率,则维持原来电压扰动的方向;如果小于上一时刻的功率,则改变电压扰动的方向。这样就确保了太阳能电池的输出电压朝着输出功率增大的方向变化,从而实现最大功率跟踪。

扰动观察法(P&O)的算法流程见图8所示,UP(k)、IP(k)、P(k)分别为第k次采样的太阳能电池输出电压、电流和功率,△P为两次采样的功率差,△U为太阳能电池输出电压扰动量。

                                                      图8  扰动观察法程序流程图

根据扰动观察法的算法特点运用先前建立的太阳能充电器模型,再运用MATLAB进行算法的仿真。

图9和图10分别为扰动观察仿真得到的太阳能电池输出电压和输出功率的曲线,从仿真结果可以看出,所设计的扰动观察法的算法使太阳能电池的输出电压在35.5V左右波动,使输出功率基本在155W左右波动,所以通过仿真验证了此扰动观察MPPT算法的正确性和可行性。

图9  P&O法仿真太阳能电池输出电压        图10  P&O法仿真太阳能电池输出功率

(3)电导增量法

电导增量法(INC)是另一种常用的MPPT算法。其思想主要是通过比较某一时刻的电导和增量电导的关系来改变扰动的方向。某一时刻电导和增量电导的关系反映了此时的太阳能电池的工作状态是最大功率点(MPP)的左边还是右边,从而据此来改变扰动的方向。根据太阳能电池的U-P特性曲线可知,在最大功率点处的功率对电压的倒数为零,在最大功率点的左边倒数为正,在最大功率点的右边倒数为负。

而dP/dU又可以表示为以下形式: (2)

I/U和ΔI/ΔU分别被成为电导和增量电导,通过判断I/U+ΔI/ΔU与0的关系来确定电压扰动的方向。当I/U+ΔI/ΔU>0，增大太阳能电池的电压，当I/U+ΔI/ΔU=0，维持太阳能电池不变，当I/U+ΔI/ΔU<0，减小太阳能电池电压，从而实现最大功率跟踪。具体的程序流程如图11所示。

                                                   

                                                 图11  电导增量法程序流程图

根据电导增量法的特点运用先前建立的太阳能充电器模型,在MATLAB进行算法的仿真。
由太阳能电池的仿真模型可知,太阳能电池最大功率点是在35.5V左右,最大功率在155W左右,从图12、图13可以看出,所设计的电导增量法的算法使太阳能电池的输出电压在35.5V左右波动,使输出功率基本在155W左右波动,因此通过仿真验证了此电导增量MPPT算法的正确性和可行性。

2.2   蓄电池充电策略

在太阳能光伏发电系统中,蓄电池的充放电控制技术直接影响到系统的性能。充电控制方法的优劣,一方面影响到蓄电池荷电量的大小,另一方面关系到其使用寿命。对铅酸蓄电池的充电方法有很多,包括恒流充电、恒压充电、恒压限流充电、两阶段充电、三阶段充电等方法。由于独立光伏系统中,蓄电池的寿命直接决定了系统的寿命,所以不能简单地使用恒流或者恒压充电,必须对蓄电池的充电进行更好的控制和保护,因此本文采用三阶段充电的策略。

      (1)三阶段充电

三阶段充电特性如图14所示。这种方式是克服恒流与恒压充电的各自缺点,使其优点相结合的一种充电策略。它要求首先对蓄电池采用恒流充电方式充电,蓄电池充电到达一定容量后再采用恒压方式进行充电。这样,蓄电池在初期充电就不会出现很大的电流,在后期也不会出现高电压,使蓄电池产生析气。两阶段充电完毕,即蓄电池容量到达其额定容量时,再对蓄电池以很小的电流进行充电,以弥补蓄电池的自放电,这种以小电流充电的方式也称为浮充。这就是在两阶段基础上的第三阶段,但在这一阶段的充电电压要比恒压阶段低,如图11的虚线段uf。