具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑及控制方法技术

一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑及控制方法，电路拓扑为：太阳能电池与电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电主回路，二极管单元、电感单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路。控制方法为：充电控制开关单元采用PWM模式；在充电过程中，对防倒流开关单元施加正向驱动电压；当没有太阳光时，控制防倒流开关单元可靠关断；当蓄电池正常连接时，控制辅助开关单元正常导通；当蓄电池反接时，控制辅助开关单元可靠关断。本发明专利技术充电电流连续性好，能提高最大功率点跟踪效率，具有防倒流、太阳能电池极性反接保护、蓄电池极性反接保护、过流保护、防雷保护等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能控制器
，特别是涉及一种。
技术介绍
现有的太阳能控制器技术，在太阳能电池对蓄电池的充电主回路中，通常是直接采用开关管控制充电电路的导通与关断，在充电主回路中没有续流回路和电感这类的储能元件，充电电流不连续，充电电流的突变造成充电开关管的冲击电压应力很大，容易造成开关管被过压击穿事故的发生。特别是当太阳能电池的输入电压很高而配备的蓄电池电压等级较低时，由于充电电路的输入电压和输出电压压差较大，会造成充电开关管的冲击电压应力激增，充电开关管发热严重，热损耗急剧上升，极易发生充电开关管损坏的事故。另一方面，由于充电电流不连续，电流采样困难，太阳能控制器采用最大功率点跟踪(MPPT)算法时，限制了最大功率点跟踪效率的提高。现有技术中还有一部分太阳能充电控制器，在充电主回路中增加了电感元件，但通常没有完善的防反接保护措施，当发生蓄电池反接时，由于电感续流回路的作用会造成蓄电池短路，蓄电池短路瞬间形成的强电流极易引发火灾、人身伤害等严重事故。因此，针对现有技术不足，提供一种充电电流平滑、最大功率点跟踪效率高、充电控制开关管安全可靠工作的甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑，该充电电路拓扑充电电流平滑、最大功率点跟踪效率高，电路结构可靠，保护功能完善。本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现。一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑，设置有太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、接成同步整流方式的防倒流开关单元、辅助开关单元、二极管单元和蓄电池；所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电主回路，所述充电控制开关单元与所述太阳能电池的一端连接；所述二极管单元、电感单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路；所述充电控制开关单元采用PWM控制模式；在充电过程中，对所述防倒流开关单元施加正向驱动电压，当没有太阳光时，控制所述防倒流开关单元可靠关断；当蓄电池正常连接时，控制所述辅助开关单元正常导通；当蓄电池反接时，控制所述辅助开关单元可靠关断。上述电感单元设置为一个电感Ll，所述充电控制开关单元设置为一个充电控制开关管VT1，所述防倒流开关单元设置为一个防倒流开关管VT2，所述辅助开关单元设置为一个辅助开关管VT3，所述二极管单元设置为一个二极管Dl。 上述电感单元设置有两个或者两个以上的电感，所述电感并联连接或者所述电感串联连接。上述充电控制开关单元设置有两个或者两个以上的充电控制开关管，所述充电控制开关管并联连接，所述充电控制开关管设置为MOSFET管或IGBT管。上述防倒流开关单元设置有两个或者两个以上的防倒流开关管，所述防倒流开关管并联连接，所述防倒流开关管设置为MOSFET管或IGBT管或者二极管。上述辅助开关单元设置有两个或者两个以上的防倒流开关管，所述防倒流开关管并联连接。上述二级管单元设置有两个或者两个以上的二极管，所述二极管并联连接。上述二极管设置为MOSFET管或IGBT管的寄生体二极管。上述充电主回路还设置有保险管和电流采样电路，所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、保险管、蓄电池和所述电流采样电路串联构成所述充电主回路；还设置有防雷保护电路，所述防雷保护电路与所述太阳能电池的输入端并联。本专利技术的另一目的在于提供一种具有全面保护的具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的控制方法，使得该具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的充电电流平滑、最大功率点跟踪效率高、充电控制开关管安全可靠，尤其适用于太阳能电池输出很高而蓄电池电压较低场合。一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的控制方法为所述充电控制开关单元采用PWM控制模式；在充电过程中，对所述防倒流开关单元施加正向驱动电压；当没有太阳光时，控制所述防倒流开关单元可靠关断；当蓄电池正常连接时，控制所述辅助开关单元正常导通；当蓄电池反接时，控制所述辅助开关单元可靠关断。没有太阳光时，系统控制所述防倒流开关管VT2可靠关断，防止了夜间蓄电池对太阳能电池反向放电。所述的充电主开关管VTl的寄生体二极管和所述的二极管Dl构成了太阳能电池防反接电路，如果发生了太阳能电池反接，则太阳能电池的输出电流可通过所述充电主开关管VTl的寄生体二极管和所述二极管Dl构成回路，对太阳能电池的输出电压进行短接， 太阳能电池输出端本身是允许短路的。这样就避免了由于蓄电池正向电压和太阳能电池正向电压的叠加而造成所述防倒流开关管VT2发生过压损坏情况的发生。蓄电池正常连接时，系统控制所述辅助开关管VT3正常导通。在充电过程中，充电主开关管VTl采用PWM模式控制，当所述充电主开关管VTl导通时，太阳能电池对蓄电池进行充电，同时对所述电感Ll进行储能。当所述充电主开关管VTl关断时，所述二极管D1、所述电感Li、所述防倒流开关管VT2、所述辅助开关管VT3构成续流回路，所述电感Ll释放储能，继续对蓄电池进行充电。由于所述电感Ll对充电电流变化过程的抑制能力，使充电电流较为平滑，大大减小了充电电流变化对所述充电主开关管VTl的电压冲击，降低了所述充电主开关管VTl承受的电压应力，降低了功率损耗，减少了系统发热，提高了整机效率。 同时，充电电流连续平滑，充电电流采样方便，提高了最大功率点跟踪的效率。当发生蓄电池反接时，系统通过硬件电路控制所述辅助开关管VT3可靠地关断， 防止了蓄电池通过所述电流采样电路、所述防倒流开关管VT2的寄生体二极管、所述二极管D1、所述 电感Ll和所述的保险管形成短路，避免了短路起火事故的发生，使系统具有很高的安全性。本专利技术充电电流连续平滑，充电电流采样方便，提高了最大功率点跟踪的效率。同时，由于续流回路的作用，充电控制开关单元的冲击电压应力很小，大大降低了热损耗，保证了充电控制开关单元安全可靠地工作，尤其适用于太阳能电池输出电压很高而蓄电池电压等级较低的场合。附图说明利用附图对本专利技术作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例1的电路图。图2是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例2的电路图。图3是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例3的电路图。图4是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例4的电路图。图5是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例5的电路图。图6是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例6的电路图。图7是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例7的电路图。图8是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例8的电路图。图9是本专利技术一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑的实施例9的电路图。在图1至图9中包括 太阳能电池100、电感单元200、 充电控制开关单元300、 防倒流开关单元400、 二极管单元500、 蓄电池600、保险管700、 电流采样电路800、 辅助开关单元900、 防雷保护电路111。具体实施例方式结合以下实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有全面保护的太阳能控制器的充电电路拓扑，其特征在于：设置有太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、接成同步整流方式的防倒流开关单元、辅助开关单元、二极管单元和蓄电池；所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电主回路，所述充电控制开关单元与所述太阳能电池的一端连接；所述二极管单元、电感单元、防倒流开关单元、辅助开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路；所述充电控制开关单元采用ＰＷＭ控制模式；在充电过程中，对所述防倒流开关单元施加正向驱动电压，当没有太阳光时，控制所述防倒流开关单元可靠关断；当蓄电池正常连接时，控制所述辅助开关单元正常导通；当蓄电池反接时，控制所述辅助开关单元可靠关断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩军良，宋青华，徐海波，郑少忠，
申请(专利权)人：广东易事特电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44