周建萍, 朱建萍, 崔 屹, 薛亞林, 王 朔

(1.上海電力學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院,上海200090；2.上海發(fā)電過(guò)程智能管控工程技術(shù)研究中心，上海200090)

光儲(chǔ)獨(dú)立直流微電網(wǎng)的協(xié)同控制策略研究

周建萍1,2, 朱建萍1, 崔 屹1, 薛亞林1, 王 朔1

(1.上海電力學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院,上海200090；2.上海發(fā)電過(guò)程智能管控工程技術(shù)研究中心，上海200090)

針對(duì)由光伏、蓄電池及可變負(fù)載組成的獨(dú)立直流微電網(wǎng)，提出電壓和電流分段式協(xié)同控制策略。該控制策略將能量管理劃分為4種工作模式，采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制充分利用太陽(yáng)能，將蓄電池作為支撐單元，當(dāng)光伏模塊不能穩(wěn)定直流母線電壓的時(shí)候，蓄電池才工作，從而降低蓄電池的切換頻率。為了防止過(guò)充，將蓄電池充電分為恒流充電和恒壓充電兩種模式，從而增加蓄電池的使用壽命。建立Matlab仿真模型，其仿真結(jié)果驗(yàn)證所提控制策略的可行性。

光伏陣列；蓄電池；最大功率點(diǎn)跟蹤控制；恒流充電；恒壓充電

隨著環(huán)境污染和能源短缺越來(lái)越嚴(yán)重，開發(fā)利用清潔的可再生能源迫在眉睫。太陽(yáng)能作為可再生能源是世界上最清潔、最易于大規(guī)模開發(fā)的清潔能源之一，因此利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電將越來(lái)越受到人們的重視[1]。獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)是目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用的非常重要的一種方式，其應(yīng)用非常廣泛，可以解決偏遠(yuǎn)山區(qū)和無(wú)電網(wǎng)地區(qū)的供電問(wèn)題。由于光伏電池的出力情況受外界自然條件影響呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的時(shí)變性和不確定性，因此系統(tǒng)必須配備儲(chǔ)能單元保證系統(tǒng)中能量的供需平衡[2－5]。由于獨(dú)立運(yùn)行的微電網(wǎng)承受擾動(dòng)的能力相對(duì)較弱，為確保直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和能量的充分利用，及對(duì)蓄電池使用壽命的考慮，制定合理的協(xié)同控制策略至關(guān)重要。

目前對(duì)獨(dú)立光伏直流微電網(wǎng)能量協(xié)同控制策略的研究主要是針對(duì)光伏模塊和儲(chǔ)能模塊的控制展開的[6－9]。文獻(xiàn)[6]重點(diǎn)介紹直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的幾種工作模式及其轉(zhuǎn)換過(guò)程，并沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)能量調(diào)配給出詳細(xì)方案。文獻(xiàn)[8]通過(guò)檢測(cè)光伏發(fā)電功率與負(fù)載所需功率制定能量管理控制策略，控制蓄電池和光伏側(cè)的變換器協(xié)調(diào)工作，但所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以蓄電池儲(chǔ)能單元作為主功率單元，這會(huì)導(dǎo)致蓄電池工作模式的頻繁切換，增加系統(tǒng)諧波、降低儲(chǔ)能元件的使用壽命。

近幾年，對(duì)DC/DC變換器控制的研究，有母線電容電流控制[9]、功率前饋控制和直接功率控制[10]等。本文研究的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)由光伏發(fā)電單元、蓄電池儲(chǔ)能單元和直流負(fù)載組成，文中根據(jù)微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，詳細(xì)分析了光伏單元和儲(chǔ)能單元的控制方法，提出了一種電壓和電流分段控制相結(jié)合的系統(tǒng)控制策略。該控制策略考慮到光伏發(fā)電的最大利用，在光伏模塊能自我調(diào)節(jié)穩(wěn)定直流母線電壓時(shí)，蓄電池工作在停機(jī)模式，不僅增加蓄電池的使用壽命，同時(shí)也避免了蓄電池充放電頻繁切換造成諧波污染；實(shí)現(xiàn)了蓄電池充、放電兩種工作模式的自主切換，并且考慮蓄電池的充電特性，為防止電池過(guò)充制定恒流和恒壓兩種充電策略，通過(guò)控制蓄電池的充電電壓和電流實(shí)現(xiàn)了這兩種充電策略的平滑切換，提高了充電效率。

1 協(xié)同控制策略

本文研究的光儲(chǔ)獨(dú)立直流微電網(wǎng)由主電路和控制電路兩部分構(gòu)成，主電路元件包括光伏電池、蓄電池、直流負(fù)載及單、雙向DC/DC變換器。圖1為系統(tǒng)主電路圖，其中為光伏電池輸出電壓，為光伏電池輸出電流；為直流母線端電壓；為蓄電池端電壓，為蓄電池模塊的電感電流。

圖1 光儲(chǔ)獨(dú)立直流微電網(wǎng)主電路圖

光儲(chǔ)獨(dú)立直流微電網(wǎng)的運(yùn)行控制策略主要包括：光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制和恒壓控制，蓄電池Boost(放電)工作模式控制、Buck(充電)工作模式控制和停機(jī)模式控制。如圖1所示，光伏發(fā)電單元采用單向DC/DC電路實(shí)現(xiàn)MPPT控制和恒壓控制，蓄電池儲(chǔ)能單元采用雙向DC/DC電路實(shí)現(xiàn)充放電自動(dòng)切換控制和兩段式充電控制。圖2為系統(tǒng)能量流動(dòng)控制流程圖。

圖2 系統(tǒng)能量流動(dòng)控制流程圖

如圖2所示，系統(tǒng)具體分為如下4種工作模式：(1)工作模式一(單向MPPT+雙向Boost)。當(dāng)直流母線電壓小于等于直流母線電壓設(shè)定最小值，且蓄電池端電壓大于等于蓄電池端電壓設(shè)定最小值時(shí)，光伏電池工作在MPPT模式，雙向DC/DC工作在升壓放電(Boost)模式，此時(shí)由雙向DC/DC變換器控制直流母線電壓穩(wěn)定；(2)工作模式二 (單向MPPT+雙向停機(jī))。此種工作模式僅考慮(為直流母線電壓設(shè)定最大值)時(shí)，因?yàn)樾铍姵毓ぷ髂Ｊ降念l繁切換會(huì)影響其使用壽命，在光伏模塊能穩(wěn)定直流母線的時(shí)候，盡量減少儲(chǔ)能單元的使用，所以蓄電池停止工作，僅光伏電池工作在MPPT模式，光伏電池發(fā)出的電能直接供給負(fù)載；(3)工作模式三(單向恒壓+雙向Buck)。當(dāng)，且時(shí)，光伏電池發(fā)出的能量大于負(fù)載的消耗，光伏電池由MPPT模式切換為恒壓控制模式，蓄電池工作在降壓充電(Buck)模式，此時(shí)由單向DC/DC變換器維持直流母線穩(wěn)定；(4)工作模式四(單向恒壓+雙向停機(jī))。當(dāng),且＞時(shí)，光伏電池仍然工作在恒壓模式，蓄電池由于充電完成，因此工作在停機(jī)模式，直流母線的穩(wěn)定繼續(xù)由單向DC/DC變換器維持。

在直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中可通過(guò)設(shè)計(jì)單、雙向DC/DC變換器的控制電路實(shí)現(xiàn)這四種工作模式的控制及它們之間的切換。考慮到蓄電池的充電特性，在電池充電初期階段，蓄電池的端電壓較低，那么充電電流會(huì)很大，容易導(dǎo)致變換器和蓄電池的損壞，因此充電初期采用恒流充電法對(duì)蓄電池充電；隨著充電時(shí)間的增長(zhǎng)，蓄電池可接受電流也隨之減少，此時(shí)充電電流超出了可接受電流，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致蓄電池的損壞，在充電后期采用恒壓控制的方法會(huì)避免這種現(xiàn)象[11]。因此，對(duì)蓄電池的充電應(yīng)分兩個(gè)步驟進(jìn)行，分別是恒流充電和恒壓充電。充電初始階段蓄電池以一恒定的電流進(jìn)行充電，此時(shí)電池端電壓逐漸上升，當(dāng)電池端電壓時(shí)，電池轉(zhuǎn)入恒壓充電階段直至電流充滿，充電電流減小為0時(shí)停止。

2 單向DC/DC變換器的控制

單向DC/DC變換器將光伏陣列與微電網(wǎng)直流母線相連，起到電能變換的作用，由于光伏電池輸出電壓較小，要經(jīng)升壓后才能與直流母線相連，因此該DC/DC變換器為Boost升壓變換器。光伏陣列產(chǎn)生的電能受外界環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的影響，本文建立的光伏陣列的數(shù)學(xué)模型考慮到這兩點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上采用變步長(zhǎng)電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤。由上文所提的協(xié)同控制策略可知，該變換器運(yùn)行在MPPT和恒壓這兩種工作模式。為充分利用太陽(yáng)能，光伏模塊Boost變換器通常工作于MPPT模式，只有當(dāng)蓄電池已經(jīng)飽和，且直流母線電壓已經(jīng)到達(dá)最大臨界電壓時(shí)，光伏模塊Boost變換器才由MPPT模式變換為恒壓控制模式。

圖3 單向DC/DC變換器

3 雙向DC/DC變換器的控制

雙向DC/DC變換器連接蓄電池和微電網(wǎng)直流母線，擔(dān)負(fù)著平衡電網(wǎng)內(nèi)部功率和調(diào)整直流母線的任務(wù)。由圖1可知變換器電路由2個(gè)IGBT管組成，但這兩個(gè)IGBT管不能同時(shí)工作，需要隨充、放電模式的轉(zhuǎn)換切換電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)，S1截止，S2導(dǎo)通，其雙向DC/DC變換器變成Buck電路；蓄電池工作在放電狀態(tài)時(shí)，S1導(dǎo)通，S2截止，變換器變成Boost電路。該切換邏輯如圖4所示。

圖4 充放電模式切換邏輯圖

3.1 雙向DC/DC變換器的放電模式

式中：PWM1為蓄電池放電(Boost模式)或者停機(jī)時(shí)由變換器的輸出經(jīng)PWM調(diào)制后生成的占空比信號(hào)。當(dāng)PWM1=0時(shí)，此時(shí)2個(gè)IGBT管都不工作，雙向DC/DC變換器處于停機(jī)模式；當(dāng)PWM1≠0時(shí)，雙向DC/DC變換器工作在Boost模式，蓄電池放電，并補(bǔ)充光伏陣列輸出功率小于負(fù)荷需求的那部分電量。產(chǎn)生PWM1控制信號(hào)的控制電路如圖5所示。圖5中，雙向DC/DC變換器的放電電流參考值，該控制電路采用雙閉環(huán)控制電路，外環(huán)為電壓控制，控制內(nèi)環(huán)為電流控制。雙閉環(huán)控制電路具有較快的反應(yīng)速度和較小的靜差，一旦檢測(cè)到直流母線滿足放電條件時(shí)，儲(chǔ)能模塊能盡快做出反應(yīng)，使直流母線電壓達(dá)到額定值。

圖5 雙向DC/DC變換器恒壓放電控制電路框圖

3.2 雙向DC/DC變換器的充電模式

其中，PWM2為蓄電池充電時(shí)(Buck模式)由變換器的輸出經(jīng)PWM調(diào)制后生成的占空比信號(hào)。由上文可知，蓄電池的充電階段分為兩種工作模式，分別是恒流充電和恒壓充電。這兩種充電模式的控制電路原理圖分別如圖6(a)和圖6(b)所示。圖6中，為蓄電池儲(chǔ)能模塊額定電流，為蓄電池端電壓額定值，為充電電流參考值。本文采用電壓電流雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)恒壓充電，且在電流控制環(huán)中加入電流限幅環(huán)節(jié)，防止在充電過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流充電，對(duì)電池造成損壞。

圖6 模式控制框圖

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文所提出的協(xié)同控制策略的可行性，在Matlab/Simulink中進(jìn)行仿真研究。本文涉及的模型包括光伏電池、蓄電池、直流負(fù)載、單向升壓DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器這5部分。若不考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)，則引起直流母線電壓變化的根本原因就是光伏陣列發(fā)出功率與直流負(fù)荷功率不平衡。若光伏陣列發(fā)出的功率大于直流負(fù)荷，則直流母線電壓上升；若光伏陣列發(fā)出的功率小于直流負(fù)荷功率，則直流母線電壓下降。

實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)光伏陣列的數(shù)學(xué)公式建立仿真模型，參考光伏電池的技術(shù)參數(shù)，光伏電池的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 光伏電池實(shí)驗(yàn)參數(shù)

仿真所用的光伏陣列由15個(gè)光伏電池并聯(lián)組成。蓄電池儲(chǔ)能模塊參考Simulink中已有模塊，設(shè)置其實(shí)驗(yàn)參數(shù)：額定電壓，額定容量50 Ah，初始電荷量50%。根據(jù)蓄電池端電壓波動(dòng)范圍為±5%，設(shè)定蓄電池最大最小端電壓分別為，額定電流。直流負(fù)載通過(guò)可變的電阻模擬。直流母線額定電壓，根據(jù)直流母線電壓波動(dòng)范圍為±5%設(shè)定最大最小臨界電壓分別為。

光伏發(fā)電的輸出功率受光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度的影響，在環(huán)境溫度不變時(shí)，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光伏發(fā)電的輸出功率呈線性變大；在光照強(qiáng)度不變時(shí)，隨著環(huán)境溫度的升高，光伏發(fā)電輸出功率呈線性減少。本文設(shè)計(jì)了3種實(shí)驗(yàn)方案，將光伏電池溫度固定為25℃，對(duì)光照強(qiáng)度變化范圍為[1 000 1 200 1 400 1 500]W/m2進(jìn)行仿真，以上兩個(gè)條件保持不變，分別改變蓄電池初始電荷量和直流負(fù)載大小進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的3種實(shí)驗(yàn)方案具體如下：

(1)方案1：光伏電池溫度固定為25℃，設(shè)定光照強(qiáng)度的變化范圍為[1 000 1 200 1 400 1 500]W/m2，直流負(fù)載為20 Ω，蓄電池初始電荷量為50%，仿真結(jié)果如圖7(a)、圖7(b)所示。

圖7 方案1條件下性能

在直流負(fù)載為20 Ω時(shí)，如圖7(a)、圖7(b)所示，直流母線沒(méi)有超過(guò)400 V，蓄電池端電壓也沒(méi)有增加，可判斷光伏電池一直工作在MPPT模式。在0～2 s內(nèi)，光照強(qiáng)度較弱，直流母線電壓低于360 V，可見(jiàn)此時(shí)系統(tǒng)工作在模式一，通過(guò)蓄電池放電作用使得直流母線電壓上升到360 V；在2～5 s內(nèi)，光照強(qiáng)度逐漸增大，直流母線電壓已大于360 V，系統(tǒng)由模式一切換到模式二，蓄電池停止工作，如圖7(b)所示，蓄電池端電壓只有微小的變化，可見(jiàn)蓄電池處于停機(jī)模式，符合所制定的控制策略。

(2)方案2：光伏電池溫度和光照強(qiáng)度不變，參照方案1，直流負(fù)載仍為20 Ω，蓄電池初始電荷量由50%變成80%，仿真所得結(jié)果如圖8所示。

初始電荷量為80%時(shí)，如圖8(b)所示，蓄電池端電壓明顯高于初始電荷量為50%的情況。對(duì)比圖8(a)中，在0～2 s內(nèi)，直流母線電壓低于360 V時(shí)，蓄電池儲(chǔ)能模塊工作于Boost放電模式，系統(tǒng)工作于模式一，由仿真波形可見(jiàn)電壓下降速度圖7(b)高于圖8(b)，所以初始電荷量為50%時(shí)的放電速度高于初始電荷量為80%時(shí)的放電速度。在2～4 s內(nèi)，直流母線電壓升高到360 V，系統(tǒng)由模式一切換到模式二，蓄電池停止工作。在4～5 s內(nèi)，直流母線電壓高于400 V，蓄電池輸出電壓幾乎不變，此時(shí)系統(tǒng)由模式二切換到模式四，蓄電池仍然不工作，符合所制定的控制策略。

(3)方案3：光伏電池溫度和光照強(qiáng)度不變，參照方案1，蓄電池初始容量為50%，直流負(fù)載由20 Ω變換到50 Ω，仿真結(jié)果如圖9所示。

圖9 直流負(fù)載為50 Ω方案3下的性能

直流負(fù)載由20 Ω變?yōu)?0 Ω時(shí)，直流負(fù)載功率減少，直流母線電壓升高，當(dāng)直流母線電壓高于400 V時(shí)已超過(guò)直流母線的最大臨界電壓，光伏模塊轉(zhuǎn)為恒壓控制模式，如圖9(a)所示，在0.2 s以后，隨著光照強(qiáng)度的增加，直流母線電壓始終維持在380 V左右。在0～2 s內(nèi)，蓄電池端電壓幾乎不變，可判斷此時(shí)蓄電池不工作，系統(tǒng)工作在模式四；在2～5 s內(nèi)，光伏發(fā)電功率大于直流負(fù)載所需功率，此時(shí)光伏發(fā)電已經(jīng)不能維持直流母線電壓的穩(wěn)定，蓄電池模塊檢測(cè)到端電壓小于50.4 V，系統(tǒng)由模式四切換到模式三，蓄電池開始工作在Buck充電模式，吸收系統(tǒng)中多余的電能，如圖9(b)所示，蓄電池端電壓有所升高，系統(tǒng)由模式四切換到模式三，驗(yàn)證了此時(shí)蓄電池工作在充電模式。

通過(guò)以上三種實(shí)驗(yàn)方案仿真分析，可以得到所提控制策略具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)光伏發(fā)電基本工作在最大功率輸出模式，只有當(dāng)母線電壓超過(guò)最大波動(dòng)范圍時(shí)，光伏發(fā)電才轉(zhuǎn)化為恒壓輸出模式，從而實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電的充分利用；(2)當(dāng)光伏發(fā)電不能穩(wěn)定直流母線電壓在允許范圍內(nèi)，蓄電池才開始工作，通過(guò)充電吸收多余能量、通過(guò)放電補(bǔ)充缺少能量。從而避免了由于直流母線電壓正常波動(dòng)而產(chǎn)生的蓄電池充放電頻繁切換，一方面提高了蓄電池的工作壽命，另一方面減少了蓄電池充放電切換帶來(lái)的諧波問(wèn)題；(3)考慮蓄電池的充電特性，蓄電池充電采用恒流和恒壓兩段式充電策略，使其根據(jù)充電時(shí)的電壓電流值自動(dòng)切換充電模式，從而避免了過(guò)充，提高了蓄電池的使用壽命。

5 結(jié)論

采用電壓和電流分段控制相結(jié)合的控制策略，確保了光儲(chǔ)獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中兩個(gè)變換器的協(xié)同工作。從而實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電的最大利用，降低了蓄電池儲(chǔ)能模塊的頻繁切換，增加蓄電池的使用壽命，平衡了系統(tǒng)內(nèi)部功率，維持直流母線電壓的穩(wěn)定，提高了電能質(zhì)量。Matlab仿真結(jié)果證明了所提控制策略是正確和可行的。

[1]殷志強(qiáng).中國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究叢書：太陽(yáng)能卷[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]KAKIGANO H，MIURA Y，ISE T.Low-voltage bipolar-type DCmicro-grid for super high quality distribution[J].IEEE Trans on Power Electronics，2010，25(12)：3066-3075.

[3]SALAS V，MANZANAS M J，LAZARO A，et al.The control strategies for photovoltaic regulators applied to stand-alone systems[C]// The 28thAnnual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society，Sevilla：28thAC IEEE IES，2002.

[4]KOBAYASHI K，MATSUO H，SEKINE Y.An excellent operating point tracker of the solar-cell power supply system[J].IEEE Trans on Industrial Electronics，2006，53(2)：495-499.

[5]張超，何湘寧.短路電流結(jié)合擾動(dòng)觀察法在光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤控制中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26(20)：98-102.

[6]熊遠(yuǎn)生，俞立.光伏發(fā)電系統(tǒng)多模式接入直流微電網(wǎng)及控制方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42(12)：37-43.

[7]廖志凌，阮新波.獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制策略[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29(21)：46-52.

[8]李琰，王盼寶，張繼元，等.獨(dú)立直流微電網(wǎng)能量管理控制策略[J].電源學(xué)報(bào)，2013，9(5)：1-8.

[9]張旭輝，溫旭輝，趙峰.電機(jī)控制器直流側(cè)前置Buck/Boost雙向變換器的母線電容電流控制策略研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(30)：23-29.

[10]張旭輝，溫旭輝，趙峰.電機(jī)控制器直流側(cè)前置Buck/Boost變換器的直接功率控制策略研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32 (33)：15-22.

[11]TOFIGHI A，KALANTAR M.Power management of PV/battery hybrid power source via passivity-based control[J].Renewable Energy，2011(36)：2440-2450.

表6 圓柱形電池的循環(huán)壽命測(cè)試方法

圖2 AA800 mAh/g圓柱密封鐵鎳電池循環(huán)壽命性能檢測(cè)結(jié)果

重復(fù)1～50次循環(huán)，直至任一個(gè)第50次循環(huán)的放電時(shí)間少于72 min為止。這時(shí)，按照第50循環(huán)的規(guī)定再進(jìn)行一次循環(huán)。當(dāng)連續(xù)兩個(gè)這樣的第50次循環(huán)的放電時(shí)間都少于3 h時(shí)，循環(huán)壽命試驗(yàn)終止。決定電池性能的是電池的實(shí)際溫度，而不是環(huán)境溫度。

4.6 過(guò)充電

L、M、H或X圓柱型電池，試驗(yàn)之前，電池在環(huán)境溫度(20±5)℃下以恒流0.2C放電至終止電壓0.9 V，電池在環(huán)境溫度(20±5)℃下以恒流0.1C充電48 h，充電后在相同的環(huán)境溫度下擱置1～4 h。然后電池在環(huán)境溫度 (20±5)℃下以恒流0.2C放電至終止電壓0.9 V，電池放電時(shí)間不少于5 h。AA800 mAh/g圓柱密封鐵鎳電池過(guò)充電性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

4.7 安全裝置

電池在環(huán)境溫度 (20±5)℃下以恒流0.2C強(qiáng)制放電至終止電壓0.0 V；然后，將電流提高到1.0C，并在相同環(huán)境溫度下繼續(xù)強(qiáng)制放電60 min；在放電期間及放電結(jié)束后，電池符合不破裂或爆炸，但允許有漏液和變形。AA800 mAh/g圓柱密封鐵鎳電池安全裝置動(dòng)作檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8所示。

表7 AA800mAh/g圓柱密封鐵鎳電池過(guò)充電性能檢測(cè)結(jié)果

表8 AA800 mAh/g圓柱密封鐵鎳電池安全裝置動(dòng)作檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

本研制工作采用碳包覆納米技術(shù)、復(fù)合消氫劑，正負(fù)極采用先進(jìn)的濕法拉漿技術(shù)，改變電極和電液的導(dǎo)電通道，使電池的充放電效率由原來(lái)的40%左右提高到了85%以上，實(shí)現(xiàn)了鐵鎳電池的密封。為儲(chǔ)能電源等方面的需求開辟了一條新的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]査全性.化學(xué)電源選論[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005：118-120.

[2]NESTORIDI M，PLETCHER D，WOOD R J K，et al.The study of aluminium adodes for high power density Al/air batteries with brine electrolytes[J].J Power Sources，2008，178：445-455.

[3]GIL POSADA J O，HALL P J.Post-hoccomparisons among iron electrode formulations based on bismuth，bismuth sulphide，iron sulphide，and potassium sulphide under strong alkaline conditions[J].J Power Sources，2014，268(5)：810-815.

DC/DC converter’s cooperative control strategy research of independent DC micro-grid composed of PV and energy storage

Segmented cooperative control strategy of voltage and current was proposed for independent DC micro-grid composed of photo-voltaic,batteries and variable load.Energy management was divided by the control strategy into four operating modes.In order to make full use of solar energy,maximum power point tracking control was adopted.The battery,as a supporting unit,worked only when the PV modules can not stabilize the DC bus voltage,which could reduce the switching frequency of the battery.In order to prevent overcharge,the battery charge could be divided into constant-current and constant-voltage charge modes, thus increasing the battery's life.Simulation models were made in Matlab and the simulation results demonstrate the feasibility of the proposed control strategy.

PV array;battery;maximum power point tracking(MPPT);constant current charging;constant voltage charging

TM914

A

1002-087X(2016)12-2400-05

2016-05-21

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61275038)；上海市重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃(14110500700)；上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目資助（14DZ2251100）

周建萍（1978—），女，江西省人，副教授，工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)榉植际桨l(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)。