太阳能充电电路及其充电方法技术

本发明专利技术属于光伏发电技术领域，提供一种太阳能充电电路及其充电方法，太阳能充电电路中的第一级为两相交错式降压式转换器，第二级则为同步整流的全桥谐振式转换器，利用光伏模块的电压及电流计算光伏模块的电压命令，接着利用光伏模块的反馈电压与所给出的电压命令的误差经由电压控制器调整得到降压式转换器的输出电流命令，最后经由一电流控制器使降压式转换器的输出电流追随此命令，藉以产生两相交错式PWM的控制电压，转换效率高，第二级全桥谐振式转换器则采用无需控制的相移方法驱动各开关，控制上如同一单级电路，控制器控制简单。

【技术实现步骤摘要】
太阳能充电电路及其充电方法
本专利技术属于光伏发电
，尤其涉及太阳能充电电路及其充电方法。
技术介绍
现有技术中较大功率的太阳能光伏(PV)系统的充电器，大功率系统的输入通常为高电压，但受限于日摄量及日摄角度随季节变化，高低瓦数发电差异下电压浮动范围可能相当大，因此低压输入下亦要能够输出电能，而输出为电池一般浮动较小可视为定值。可以采用的电路架构若采用非隔离式，包括如图1所示的降压式转换器及图2所示的升降压式转换器。降压式转换器的优点是控制简单、效率高，缺点是输入电压的高压受限于变流器的输入电压。图2中的升降压式转换器则无此问题，但缺点是需要较多开关，控制较复杂，电路成本较高。图1和图2中两个变换器共同的缺点为非隔离，在高压的设计上需要更高的漏电流等安全性考虑。隔离式电路则选择性较多，因为电路可以采用单级式(single-stage)亦或双级式(two-stage)来实现，单级式电路虽然电路实现成本较低，但电路在高低压输入下的性能可能有较大差异，开关组件的选择亦较困难，因为组件可能需要承受高压。双级式电路较具弹性，可以应付较宽广的输入电压范围，缺点是控制较复杂，电路成本较高。典型单级式电路，如图3所示，可以采用主动钳位前向式转换器，如图4所示，可以采用半桥式转换器，如图5所示，可以采用全桥式电路及其衍生的类型，考虑输入电压浮动，其变压器匝数比的设计需使用最低电压，而在高输入电压时利用调整占空比的方式进行，因此高低压占空比变化大，系统的性能、效率甚至稳定度都是挑战。因此，现有技术中双级式转换器电路存在转换效率低以及控制复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术提供的太阳能充电电路及其充电方法，解决现有技术中双级式转换器电路存在转换效率低以及控制复杂的问题。本专利技术第一方面提供一种太阳能充电电路，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；所述光伏模块的输出端分别连接所述两相交错式降压转换器的输入端、所述MPPT控制器的输入端以及所述电压控制器的第一输入端，所述MPPT控制器的输出端连接所述电压控制器的第二输入端，所述电压控制器的输出端连接所述电流控制器的第一输入端，所述电流控制器的第二输入端连接所述两相交错式降压转换器的输出端和所述全桥谐振式转换器的输入端，所述电流控制器的输出端连接所述两相交错式PWM控制器的输入端，所述两相交错式PWM控制器的输出端连接所述两相交错式降压转换器的控制端，所述全桥谐振式转换器的输出端连接电池；所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；所述电流控制器将所述电流命令信号和所述两相交错式降压转换器输出端的电流信号进行比例积分后获取控制电压信号，并将所述控制电压信号输出给所述两相交错式PWM控制器；所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位不同的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流；所述全桥谐振式转换器对所述两相交错式降压转换器的输出电流进行调整后给所述电池进行充电。本专利技术第二方面提供一种太阳能充电电路的充电方法，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；所述充电方法包括以下步骤：所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；所述电流控制器将所述电流命令信号和所述两相交错式降压转换器输出端的电流信号进行比例积分后获取控制电压信号，并将所述控制电压信号输出给所述两相交错式PWM控制器；所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位不同的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流；所述全桥谐振式转换器对所述两相交错式降压转换器的输出电流进行调整后给所述电池进行充电。本专利技术提供的太阳能充电电路及其充电方法，第一级为两相交错式降压式转换器，第二级则为同步整流的全桥谐振式转换器，利用光伏模块的电压及电流计算光伏模块的电压命令，接着利用光伏模块的反馈电压与所给出的电压命令的误差经由电压控制器调整得到降压式转换器的输出电流命令，最后经由一电流控制器使降压式转换器的输出电流追随此命令，藉以产生两相交错式PWM的控制电压，转换效率高，第二级全桥谐振式转换器则采用无需控制的相移方法驱动各开关，控制上如同一单级电路，控制器控制简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术提供的降压式转换器的结构示意图；图2是现有技术提供的升降压式转换器的结构示意图；图3是现有技术提供的主动钳位前向式转换器的结构示意图；图4是现有技术提供的半桥式转换器的结构示意图；图5是现有技术提供的全桥式转换器的结构示意图；图6是本专利技术一种实施例提供的太阳能充电电路的结构示意图；图7是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路的结构示意图；图8是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路中的两相交错式降压转换器的等效电路图；图9是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路中的控制电路的电路原理示意图；图10是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路中的全桥谐振式转换器的等效电路图；图11是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路中的全桥谐振式转换器的电压电流波形图；图12是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路的的电压电流波形图；图13是本专利技术另一种实施例提供的太阳能充电电路的电压电流波形图；图14是本专利技术实施例二提供的太阳能充电电路的充电方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。本专利技术实施例一提供一种太阳能充电电路，如图6所示，太阳能充电电路包括光伏模块101、两相交错式降压转换器102、MPPT控制器108、电压控制器107、电流控制器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能充电电路，其特征在于，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；所述光伏模块的输出端分别连接所述两相交错式降压转换器的输入端、所述MPPT控制器的输入端以及所述电压控制器的第一输入端，所述MPPT控制器的输出端连接所述电压控制器的第二输入端，所述电压控制器的输出端连接所述电流控制器的第一输入端，所述电流控制器的第二输入端连接所述两相交错式降压转换器的输出端和所述全桥谐振式转换器的输入端，所述电流控制器的输出端连接所述两相交错式PWM控制器的输入端，所述两相交错式PWM控制器的输出端连接所述两相交错式降压转换器的控制端，所述全桥谐振式转换器的输出端连接电池；所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；所述电流控制器将所述电流命令信号和所述两相交错式降压转换器输出端的电流信号进行比例积分后获取控制电压信号，并将所述控制电压信号输出给所述两相交错式PWM控制器；所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位不同的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流；所述全桥谐振式转换器根据具有相位差的第一控制信号和第二控制信号对上桥臂和下桥臂进行控制，以对所述两相交错式降压转换器的输出电流进行调整后给所述电池进行充电。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能充电电路，其特征在于，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；所述光伏模块的输出端分别连接所述两相交错式降压转换器的输入端、所述MPPT控制器的输入端以及所述电压控制器的第一输入端，所述MPPT控制器的输出端连接所述电压控制器的第二输入端，所述电压控制器的输出端连接所述电流控制器的第一输入端，所述电流控制器的第二输入端连接所述两相交错式降压转换器的输出端和所述全桥谐振式转换器的输入端，所述电流控制器的输出端连接所述两相交错式PWM控制器的输入端，所述两相交错式PWM控制器的输出端连接所述两相交错式降压转换器的控制端，所述全桥谐振式转换器的输出端连接电池；所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；所述电流控制器将所述电流命令信号和所述两相交错式降压转换器输出端的电流信号进行比例积分后获取控制电压信号，并将所述控制电压信号输出给所述两相交错式PWM控制器；所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位不同的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流；所述全桥谐振式转换器根据具有相位差的第一控制信号和第二控制信号对上桥臂和下桥臂进行控制，以对所述两相交错式降压转换器的输出电流进行调整后给所述电池进行充电。2.如权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号计算功率为最大功率点时，获取电压命令信号。3.如权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述两相交错式降压转换器包括第一开关模块、第二开关模块、第二开关模块、第二开关模块、第一电感以及第二电感；所述第一开关模块的输入端与所述第三开关模块的输入端共接并构成所述两相交错式降压转换器的输入端，所述第一开关模块的输出端连接所述第二开关模块的输入端和所述第一电感的第一端，所述第二开关模块的输出端接地，所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端共接并构成所述两相交错式降压转换器的输出端，所述第二电感的第二端连接所述第三开关模块的输出端和所述第四开关模块的输入端，所述第四开关模块的输出端接地，所述第一开关模块的控制端、所述第二开关模块的控制端、所述第三开关模块的控制端以及所述第四开关模块的控制端构成所述两相交错式降压转换器的控制端；所述两相交错式PWM控制器通过向所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块以及所述第四开关模块输出PWM控制信号，以控制所述两相交错式降压转换器进行电压变换。4.如权利要求3所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位相差180度的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流。5.如权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述两相交错式PWM控制器包括第一电压比较器、第二电压比较器、第一反相器以及第二方反相器；所述第一电压比较器的同相输入端与所述第二电压比较器的同相输入端共接并构成所述两相交错式PWM控制器的输入端，所述第一电压比较器的反相输入端接入第一锯齿波，所述第二电压比较器的反相输入端接入第二锯齿波，所述第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国勇，吴国军，吴海洋，翟基虎，
申请(专利权)人：深圳市拓革科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44