太阳能光伏电池论文中英文资料对照外文翻译文献综述

外文翻译 光伏系统中蓄电池的充电保护 IC 电路设计 1.引言 太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的能源越来越受到重视。太阳能发电 已经在很多国家和地区开始普及，太阳能照明也已经在我国很多城市开始投入 使用。作为太阳能照明的一个关键部分，蓄电池的充电以及保护显得尤为重要。 由于密封免维护铅酸蓄电池具有密封好、无泄漏、无污染、免维护、价格低廉、 供电可靠，在电池的整个寿命期间电压稳定且不需要维护等优点，所以在各类 需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中有着广泛的应用。采用适当的 浮充电压，在正常使用(防止过放、过充、过流)时，免维护铅酸蓄电池的浮充 寿命可达 12~16 年，如果浮充电压偏差 5%则使用寿命缩短 1/2。由此可见，充 电方式对这类电池的使用寿命有着重大的影响。由于在光伏发电中，蓄电池无 需经常维护，因此采用正确的充电方式并采用合理的保护方式，能有效延长蓄 电池的使用寿命。传统的充电和保护 IC 是分立的，占用而积大并且外围电路复 杂。目前，市场上还没有真正的将充电与保护功能集成于单一芯片。针对这个 问题，设计一种集蓄电池充电和保护功能于一身的 IC 是十分必要的。 2.系统设计与考虑 系统主要包括两大部分:蓄电池充电模块和保护模块。这对于将蓄电池作为 备用电源使用的场合具有重要意义，它既可以保证外部电源给蓄电池供电，又 可以在蓄电池过充、过流以及外部电源断开蓄电池处于过放状态时提供保护， 将充电和保护功能集于一身使得电路简化，并且减少宝贵的而积资源浪费。图 1 是此 Ic 在光伏发电系统中的具体应用，也是此设计的来源。 免维护铅酸蓄电池的寿命通常为循环寿命和浮充寿命，影响蓄电池寿命的 因素有充电速率、放电速率和浮充电压。某些厂家称如果有过充保护电路，充 电率可以达到甚至超过 2C(C 为蓄电池的额定容量)，但是电池厂商推荐的充电 率是 C/20~C/3。电池的电压与温度有关，温度每升高 1℃，单格电池电压下降 4 mV，也就是说电池的浮充电压有负的温度系数-4 mV/℃。普通充电器在 25℃ 处为最佳工作状态；在环境温度为 0℃时充电不足；在 45℃时可能因严重过充 电缩短电池的使用寿命。要使得蓄电池延长工作寿命，对蓄电池的工作状态要 外文翻译 有一定的了解和分析，从而实现对蓄电池进行保护的目的。蓄电池有四种工作 状态:通常状态、过电流状态、过充电状态、过放电状态。但是由于不同的过放 电电流对蓄电池的容量和寿命所产生的影响不尽相同，所以对蓄电池的过放电 电流检测也要分别对待。当电池处于过充电状态的时间较长，则会严重降低电 池的容量，缩短电池的寿命。当电池处于过放电状态的时间超过规定时间，则 电池由于电池电压过低可能无法再充电使用，从而使得电池寿命降低。 根据以上所述，充电方式对免维护铅酸蓄电池的寿命有很大影响，同时为 了使电池始终处于良好的工作状态，蓄电池保护电路必须能够对电池的非正常 工作状态进行检测，并作出动作以使电池能够从不正常的工作状态回到通常工 作状态，从而实现对电池的保护。 3.单元模块设计 3.1 充电模块 芯片的充电模块框图如图 2 所示。该电路包括限流比较器、电流取样比较 器、基准电压源、欠压检测电路、电压取样电路和逻辑控制电路。 该模块含有独立的限流放大器和电压控制电路，它可以控制芯片外驱动 器，驱动器提供的输出电流为 20~30 mA，可直接驱动外部串联的调整管，从而 调整充电器的输出电压与电流。电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态， 并控制状态逻辑电路的输入信号。当电池电压或电流过低时，充电启动比较器 控制充电。电器进入涓流充电状态，当驱动器截止时，该比较器还能输出 20 mA 左右，进入涓流充电电流。这样，当电池短路或反接时，充电器只能以小 电流充电，避免了因充电电流过大而损坏电池。此模块构成的充电电路充电过 程分为二个充电状态:大电流恒流充电状态、高电压过充电状态和低电压恒压浮 充状态。充电过程从大电流恒流充电状态开始，在这种状态下充电器输出恒定 的充电电流。同时充电器连续监控电池组的两端电压，当电池电压达到转换电 压过充转换电压 Vsam 时，电池的电量己恢复到放出容量的 70%~90%，充电器 转入过充电状态。在此状态下，充电器输出电压升高到过充电压 Voc，由于充电 器输出电压保持恒定不变，所以充电电流连续下降。当电流下降到过充中止电 流 Ioct 时，电池的容量己达到额定容量的 100%，充电器输出电压下降到较低的 浮充电压 VF。 外文翻译 3.2 保护模块 芯片部保护电路模块框图如图 3 所示。该电路包括控制逻辑电路、取样 电路、过充电检测电路、过放电检测比较器、过电流检测比较器、负载短路检 测电路、电平转换电路和基准电路(BGR)。 此模块构成的保护电路如图 4 所示。当芯片的供电电压在正常工作围， 且 VM 管脚处的电压在过电流 I 检测电压之下，则此时电池处于通常工作状态， 芯片的充放电控制端 CO 和 DO 均为高电平，这时芯片处于通常工作模式。而 当电池放电电流变大，会引起 VM 管脚处的电压上升，若 VM 管脚处的电压在 过电流检测电压 Viov 之上，则此时电池处于过电流状态，如果这种状态保持相 应的过电流延时时间 tiov，芯片禁止电池放电，这时充电控制端 CO 为高电平， 而放电控制端 DO 为低电平，芯片处于过电流模式，一般为了对电池起到更加 安全合理的保护，芯片会对电池的不同过放电电流采取不同的过放电电流延时 时间保护。一般规律是过放电电流越大，则过放电电流延时时间越短。当芯片 的供电电压在过充电检测电压之上（Vdd>Vcu）时，则电池处于过充电状态，如 果这种状态保持相应的过充电延时时间 tcu 芯片将禁止电池充电，此时放电控制 端 DO 为高电平，而充电控制端 CO 为低电平，芯片处于过充电模式。当芯片 的供电电压在过放电检测电压之下(Vdd