一種改進(jìn)的具有mppt控制器結(jié)構(gòu)的太陽能充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能充電電路，特別是一種改進(jìn)的具有mppt控制器的太陽能充電電路。屬于太陽能控制器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。因此新能源開發(fā)與利用尤為重要，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富的優(yōu)點逐步得到了開發(fā)利用。其中，光伏發(fā)電在全世界范圍內(nèi)快速普及，成為當(dāng)前世界上最具有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能充電器、太陽能控制器和蓄電池組成。現(xiàn)有技術(shù)的太陽能控制器通常采用以下二種控制技術(shù):
[0004 ] 1、P wm控制充電方案，其特點是電路簡單。但存在如下缺點:一方面恒流充電時，電流紋波大，電流不易得到控制；另一方面，恒壓和浮充階段時，加在蓄電池兩端的瞬間電壓過高，蓄電池容易燒毀，導(dǎo)致安全事故。
[0005 ] 2、帶mpp t控制器的單相充電回路，存在如下缺點:一方面充電回路輸入輸出電容承受較高的紋波電流，從而增加了電容發(fā)熱量造成損耗，降低了電容的使用壽命;另一方面單相控制在考慮功率器件與電感損耗的程度下，功率轉(zhuǎn)換的容量受到限制。
[0006]為此，需要設(shè)計一種改進(jìn)的最大功率點跟蹤式太陽能控制器充電電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明的目的，是為解決現(xiàn)有太陽能充電回路存在充電過程中紋波大、對蓄電池的電容或者兩端損耗嚴(yán)重、功率轉(zhuǎn)換容量受到電路器件限制的問題。提供一種改進(jìn)的具有mppt控制器的太陽能充電電路。具有功率器件溫升低、輸入輸出紋波電流小、電容容量小、電感體積小、成本低和安全性能高的特點。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]—種改進(jìn)的具有mppt控制器的太陽能充電電路，包括主電路單元、單片機(jī)控制單元和隔離驅(qū)動單元，其結(jié)構(gòu)特點在于:所述主電路單元由二個充電回路并聯(lián)構(gòu)成，單片機(jī)控制單元具有二路異相高頻脈沖方波輸出端，該二路異相高頻脈沖方波輸出端連接隔離驅(qū)動單元的二個信號輸入端，形成隔離驅(qū)動單元的二路高頻脈沖方波輸出結(jié)構(gòu)；隔離驅(qū)動單元的二個驅(qū)動輸出端各連接一路充電回路的控制輸入端;二個充電回路的輸出端并聯(lián)構(gòu)成主電路單元的充電信號輸出端連接蓄電池的電極，形成多相并聯(lián)式控制器充電電路結(jié)構(gòu)；二個充電回路的輸出端并聯(lián)構(gòu)成主電路單元的太陽能信號輸入端連接太陽能板的電信號輸出端;單片機(jī)控制單元的檢測信號輸入端連接太陽能板的電信號輸出端，單片機(jī)控制單元根據(jù)采樣得到的太陽能板的發(fā)電數(shù)據(jù)，對太陽能板進(jìn)行mppt跟蹤，使其輸出在最大功率狀態(tài)下，構(gòu)成形成多相并聯(lián)式mppt控制器充電電路結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的目的還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0011]進(jìn)一步地，所述主電路單元由MOS管Q1-Q3、極性電容EC1-EC3、二極管D1-D2、電感L3-L4、電容C1-C5、保險管F1、電阻Rl-RlO組成;Ql構(gòu)成太陽能充電電路的開關(guān)元件，Ql的源極S連接太陽能板的正極PV+，該PV+連接點為太陽能板的電信號輸出端，QI的柵極G通過R2連接隔離驅(qū)動單元的驅(qū)動信號輸出端Q1G，Q1的漏極連接Q2、Q3漏極的連接處，形成太陽能充電的開關(guān)電路結(jié)構(gòu)；主電路單元的充電回路之一由02、1?-1?5、1?11、(:1-024(:1、01和1^3連接而成，主電路單元的充電回路之二由Q3、R6-R8、R10、C3-C4、EC2、D2和L4連接而成;Q2、Q3的漏極短接后連接Ql的漏極，Q2的源極連接隔離驅(qū)動單元的驅(qū)動輸出端Q2_S及通過L3連接蓄電池的正極BAT+，Q2的柵極通過R3連接隔離驅(qū)動單元的驅(qū)動輸出端Q2_G，R4跨接在Q2的源極與柵極之間，R5與Cl串聯(lián)后跨接在Q2的源極與漏極之間，Rll與C2串聯(lián)后與Dl并聯(lián)跨接在Q2的源極與地之間；Q3的源極連接隔離驅(qū)動單元的驅(qū)動輸出端Q3_S及通過L4連接蓄電池的正極BAT+，Q3的柵極通過R8連接隔離驅(qū)動單元的驅(qū)動輸出端Q3_G，R7跨接在Q3的源極與柵極之間，R6與C3串聯(lián)后跨接在Q3的源極與漏極之間，R1與C4串聯(lián)后與D2并聯(lián)跨接在Q3的源極與地之間；太陽能板的負(fù)極PV-通過R9連接蓄電池(5)的負(fù)極BAT-及接地BGND。
[0012]進(jìn)一步地，單片機(jī)控制單元由單片機(jī)芯片MCU及外圍的振蕩電路構(gòu)成，單片機(jī)芯片M⑶具有控制信號輸出端PWM1、PWM2和檢測信號輸入端，單片機(jī)MCU通過控制信號輸出端PWMl、PWM2輸出一對相移180度的高頻波形，通過隔離驅(qū)動單元產(chǎn)生多路相移180度的高頻驅(qū)動波形，分別驅(qū)動Q2、Q3以利用兩路相移180度的高頻驅(qū)動波形對蓄電池進(jìn)行充電；單片機(jī)MCU通過檢測輸入端采樣得到太陽能板的輸出電壓或電流數(shù)據(jù)，對太陽能板進(jìn)行mppt跟蹤，使太陽能板工作在輸出最大功率狀態(tài)下。
[0013]進(jìn)一步地，隔離驅(qū)動單元由隔離驅(qū)動芯片構(gòu)成。
[0014]進(jìn)一步地，所述隔離驅(qū)動單元(3)具有與主電路單元的Q1_G、Q2_S、Q2_G、Q3_S、Q3_G信號入口對應(yīng)的01_6、02_3、02_6、03_3、03_6信號出口作為多路高頻脈沖方波輸出端之一至之五，隔離驅(qū)動單元的PWMl、PWM2信號入口對應(yīng)連接單片機(jī)控制單元的PffMl、PWM2信號出
□ O
[0015]進(jìn)一步地，所述MOS管Q1-Q3由NPN型MOS管構(gòu)成。
[0016]本發(fā)明具有如下突出的有益效果:
[0017]1、本發(fā)明由于采用二相并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，功率器件MOS管交替工作，功率器件MOS管溫升低，能夠解決現(xiàn)有太陽能充電回路存在充電過程中紋波大、對蓄電池的電容或者兩端損耗嚴(yán)重、功率轉(zhuǎn)換容量受到電路器件限制的問題。具有輸入輸出紋波電流小，電容容量小、電感體積小、實現(xiàn)大功率、成本低和安全性能高的有益效果。
[0018]2、本發(fā)明通過單片機(jī)芯片構(gòu)成的單片機(jī)控制模塊，輸出兩路180度相位差的pwm脈沖方波，通過脈沖處理模塊，產(chǎn)生多路相移180度的高頻驅(qū)動波形Q2，Q3，從而減少電流紋波，輸入輸出電容溫升低，大大的提高了電容的使用壽命驅(qū)動。
[0019]3、本發(fā)明由于多相交替工作，紋波小，電感設(shè)計時紋波電流可選取相對較大值，大大的減小電感的體積。具有制造、控制簡單，輸出紋波小、效率高和安全可靠的有益效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明具體實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0022]具體實施例1:
[0023]參照圖1和圖2，本實施例包括主電路單元1、單片機(jī)控制單元2和隔離驅(qū)動單元3，所述主電路單元I由二個充電回路并聯(lián)構(gòu)成，單片機(jī)控制單元2具有二路異相高頻脈沖方波輸出端，該二路異相高頻脈沖方波輸出端連接隔離驅(qū)動單元3的二個信號輸入端，形成隔離驅(qū)動單元3的二路高頻脈沖方波輸出結(jié)構(gòu)；隔離驅(qū)動單元3的二個驅(qū)動輸出端各連接一路充電回路的控制輸入端;二個充電回路的輸出端并聯(lián)構(gòu)成主電路單元(I)的充電信號輸出端連接蓄電池5的電極，形成多相并聯(lián)式控制器充電電路結(jié)構(gòu);二個充電回路的輸出端并聯(lián)構(gòu)成主電路單元I的太陽能信號輸入端連接太陽能板4的電信號輸出端;單片機(jī)控制單元2的檢測信號輸入端連接太陽能板4的電信號輸出端，單片機(jī)控制單元2根據(jù)采樣得到的太陽能板4的發(fā)電數(shù)據(jù)，對太陽能板4進(jìn)行mppt跟蹤，使其輸出在最大功率狀態(tài)下，構(gòu)成形成多相并聯(lián)式mppt控制器充電電路結(jié)構(gòu)。
[0024]本實施例中:
[0025]所述主電路單元I由MOS管Q1-Q3、極性電容EC1-EC3、二極管D1-D2、電感L3-L4、電容C1-C5、保險管Fl、電阻Rl-RlO組成;Ql構(gòu)成太陽能充電電路的開關(guān)元件，Ql的源極S連接太陽能板4的正極PV+，該PV+連接點為太陽能板4的電信號輸出端，Ql的柵極G通過R2連接隔離驅(qū)動單元3的驅(qū)動信號輸出端Q1G，Q1的漏極連接Q2、Q3漏極的連接處，形成太陽能充電的開關(guān)電路結(jié)構(gòu)；主電路單元1的充電回路之一由02、1?3-1?5、1?11、(:1-024(:1、01和1^3連接而成，主電路單元(I)的充電回路之二由03、1?6-1?8、1?10、03-04』02、02和1^4連接而成;02、03的漏極短接后連接Ql的漏極，Q2的源極連接隔離驅(qū)動單元3的驅(qū)動輸出端Q2_S及通過L3連接蓄電池5的正極BAT+，Q2的柵極通過R3連接隔離驅(qū)動單元3的驅(qū)動輸出端Q2_G，R4跨接在Q2的源極與柵極之間，R5與Cl串聯(lián)后跨接在Q2的源極與漏極之間，Rll與C2串聯(lián)后與Dl并聯(lián)跨接在Q2的源極與地之間；Q3的源極連接隔離驅(qū)動單元3的驅(qū)動輸出端Q3_S及通過L4連接蓄電池5的正極BAT+，Q3的柵極通過R8連接隔離驅(qū)動單元3的驅(qū)動輸出端Q3_G，R7跨接在Q3的源極與柵極之間，R6與C3串聯(lián)后跨接在Q3的源極與漏極之間，RlO與C4串聯(lián)后與D2并聯(lián)跨接在Q3的源極與地之間；太陽能板4的負(fù)極PV-通過R9連接蓄電池5的負(fù)極BAT-及接地BGND。
[0026]單片機(jī)控制單元2由常規(guī)技術(shù)的單片機(jī)芯片MCU及外圍的振蕩電路構(gòu)成，單片機(jī)芯片MCU具有控制信號輸出端PWMl、PWM2和檢測信號輸入端，單片機(jī)MCU內(nèi)