一種光伏充電控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏充電控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏充電電路的應(yīng)用有多種方式，其中的一種典型方式就是光伏板通過電子開關(guān)直接對蓄電池充電。這種充電方式又分為共正極接法和共負(fù)極接法兩種。共正極接法由于可以在低邊使用低導(dǎo)通電阻的N溝道MOS管做為開關(guān)管且不需要隔離的驅(qū)動電源，充電損耗低、發(fā)熱小、器件少、電路體積小、成本低，在中小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。例如，在離網(wǎng)型光伏路燈系統(tǒng)中就大量使用此種充電電路。但是，由于此種電路中光伏負(fù)極和蓄電池負(fù)極之間有開關(guān)，所以在開關(guān)管關(guān)斷的期間造成以光伏負(fù)為參考的電路和以蓄電池負(fù)為參考的電路不共地。這就使得光伏充電控制和光伏電壓采樣變得復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種光伏充電控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以實時采樣光伏電壓，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，高速開關(guān)、穩(wěn)定可靠。本發(fā)明還提供一種基于此光伏充電控制系統(tǒng)的控制方法。解決了目前共正極充電電路在開關(guān)管關(guān)斷期間的采樣問題和電路不共地時的控制問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0005]1.一種光伏充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏充電控制系統(tǒng)包含控制模塊和電壓采樣模塊，所述控制模塊一端與光伏組件連接，另一端與蓄電池連接；其中，所述控制模塊包含MCU控制模塊、充電控制模塊、防反向充電控制模塊，所述電壓采樣模塊包含光伏電壓采樣模塊和蓄電池電壓采樣模塊；所述MCU控制模塊包含四個信號端:第一信號端，輸出用于驅(qū)動所述防反向充電控制模塊的第一開關(guān)管Qll的控制信號SI，所述MCU控制模塊通過其輸出的控制信號SI與所述防反向充電控制模塊連接并進(jìn)行控制；第二信號端，輸出用于驅(qū)動所述充電控制模塊的第二開關(guān)管Q21的控制信號S2，MCU控制模塊還通過其輸出的控制信號S2與所述充電控制模塊連接并進(jìn)行控制；第三信號端，所述MCU控制模塊通過所述第三信號端與所述光伏電壓采樣模塊連接并接收來自所述光伏電壓采樣模塊的VS-PV信號；第四信號端，MCU控制模塊通過所述第四信號端與所述蓄電池電壓采樣模塊連接并接收來自所述蓄電池電壓采樣模塊的VS-BAT信號。
[0006]2.所述防反向充電控制模塊包括:第一開關(guān)管Q11、第二三極管Q12、第三三極管Q13、第四三極管Q14、第五三極管Q15、第一電阻R11、第二電阻R12、第三電阻R13、第四電阻R14、控制信號SI和第一驅(qū)動電源VDDl ；
[0007]所述第一開關(guān)管Ql I為低導(dǎo)通電阻的N溝道MOS管，所述第一開關(guān)管Ql I的源連極接所述蓄電池負(fù)極，所述第一開關(guān)管Qll的漏極連接所述充電控制模塊的第二開關(guān)管Q21的漏極；Q11的柵極連接第一電阻R11，所述第一電阻Rll用于控制所述第一開關(guān)管Qll的驅(qū)動特性并消除驅(qū)動線路上的自激振蕩；所述第一電阻Rll —端連接至第二三極管Q12的發(fā)射極，同時還連接至第三三極管Q13的發(fā)射極；所述第二三極管Q12的基極與所述第三三極管Q13的基極相連，所述第二三極管Q12的集電極連接到地，所述第三三極管Q13的集電極連接至所述第一驅(qū)動電源VDDl ;所述第一驅(qū)動電源VDDl用于向所述第一開關(guān)管Qll提供驅(qū)動電源；所述第二電阻R12、第三電阻R13和第四電阻R14是限流電阻，所述第三三極管Q13的基極接所述第二電阻R12再連接至所述第一驅(qū)動電源VDDl ;所述第二三極管Q12的基極連接第四三極管Q14的集電極，所述第四三極管Q14的發(fā)射極接地，所述第四三極管Q14的基極連接限流電阻R13再連接至所述第一驅(qū)動電源VDD1，所述第四三極管Q14基極同時連接所述第五三極管Q15的集電極；所述第四三極管Q14起控制第一開關(guān)管Qll默認(rèn)驅(qū)動電平的作用，使所述第一開關(guān)管Qll在無外部控制信號輸入時默認(rèn)為關(guān)斷狀態(tài)；所述第五三極管Q15的發(fā)射極接地，基極接限流電阻R14 ;所述限流電阻R14的另一端接所述外部控制信號SI，外部控制信號SI通過防反向充電控制模塊控制第一開關(guān)管QlI的導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0008]3.當(dāng)外部控制信號SI為高電平時，第一開關(guān)管Qll導(dǎo)通；外部控制信號SI為低電平時，第一開關(guān)管Qll關(guān)斷。
[0009]4.所述第一驅(qū)動電源VDDl是從所述蓄電池兩端生成的12V電源。
[0010]5.所述充電控制模塊包括第二開關(guān)管Q21、第六三極管Q22、第七三極管Q23、第八三極管Q24、第一光耦U21、第五電阻R21、第六電阻R22、第七電阻R23、第八電阻R24、第二驅(qū)動電源VDD2和外部控制信號S2 ；
[0011]所述第二開關(guān)管Q21為低導(dǎo)通電阻的N溝道MOS管，所述第二開關(guān)管Q21的源極接光伏組件的負(fù)極；所述第二開關(guān)管Q21的漏極接防反向充電控制模塊的第一開關(guān)管Qll的漏極；第二開關(guān)管Q21的柵極連接第五電阻R21，第五電阻R21用于控制第二開關(guān)管Q21的驅(qū)動特性并消除驅(qū)動線路上的自激振蕩；所述第五電阻R21連接至第六三極管Q22的發(fā)射極，同時也連接至第七三極管Q23的發(fā)射極；所述第六三極管Q22的基極與所述第七三極管Q23的基極相連，所述第六三極管Q22的集電極連接到光伏組件負(fù)極，所述第七三極管Q23的集電極連接至所述第二驅(qū)動電源VDD2 ;第六電阻R22、第七電阻R23和第八電阻R24是限流電阻，所述第七三極管Q23的基極連接限流電阻R22再連接至第二驅(qū)動電源VDD2，所述第六三極管Q22與所述第七三極管Q23共同構(gòu)成一個功率驅(qū)動電路；所述第六三極管Q22的基極連接所述第八三極管Q24的集電極，所述第八三極管Q24的發(fā)射極接光伏組件負(fù)極，第八三極管Q24的基極接限流電阻R23再連接至第二驅(qū)動電源VDD2，所述第八三極管Q24起控制第二開關(guān)管Q21默認(rèn)驅(qū)動電平的作用，使第二開關(guān)管Q21在無外部控制信號輸入時默認(rèn)為關(guān)斷狀態(tài)；第八三極管Q24的基極同時連接所述第一光耦U21內(nèi)置的光敏三極管集電極端；第一光耦U21內(nèi)置的光敏三極管發(fā)射極接光伏組件負(fù)極；第一光耦U21內(nèi)置的發(fā)光二極管正極連接限流電阻R24，限流電阻R24的另一端連接外部控制信號S2 ;外部控制信號S2的零電勢參考點為地；所述第一光耦U21內(nèi)置的發(fā)光二極管負(fù)極接地；外部控制信號S2控制第二開關(guān)管Q21的導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0012]6.所述第二驅(qū)動電源VDD2是從光伏組件兩端生成的12V電源，用于向第二開關(guān)管Q21提供驅(qū)動電源。
[0013]7.當(dāng)外部控制信號S2為高電平時，所述第二開關(guān)管Q21導(dǎo)通；當(dāng)外部控制信號S2為低電平時，所述第二開關(guān)管Q21關(guān)斷。
[0014]8.所述蓄電池電壓采樣模塊包括第九電阻R15、第十電阻R16 ;所述第九電阻R15、第十電阻R16構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，該分壓網(wǎng)絡(luò)用于產(chǎn)生蓄電池電壓采樣信號至MCU控制模塊的信號采樣端VS-BAT，MCU控制模塊根據(jù)所述蓄電池電壓采樣信號VS-BAT推斷蓄電池電壓VB0
[0015]9.所述光伏電壓采樣模塊包括第一運算放大器U41、第十一電阻R41、第十二電阻R42、第十三電阻R43、第十四電阻R44、第十五電阻R45 ；
[0016]所述第一運算放大器U41的同向輸入端連接所述第十一電阻R41再連接至光伏組件正極PV+ ;第一運算放大器U41的同向輸入端還連接第十二電阻R42到地；所述第一運算放大器U41的反向輸入端連接所述第十三電阻R43再連接至光伏伏組件負(fù)極PV-;所述第一運算放