一種高效光伏充電電路的製作方法
2023-10-25 08:51:52 3
專利名稱：一種高效光伏充電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於新能源技術領域，涉及一種高效光伏充電電路。
背景技術：
太陽是能量的天然來源，目前全世界尤其是工業發達國家開始感到能量短缺，因此，人們開始求助於太陽能，以解決能源危機，利用太陽能是世界能源發展戰略的重要內容之一。其中，太陽能發電最受矚目，而太陽能光伏電池(簡稱光伏電池)作為把太陽能轉換為電能的功能型器件已被廣泛應用。由於太陽能的輸入能量極不穩定，所以一般需要配置蓄電池才能工作。蓄電池是一種貯存電能的容器，常被用來為其它電器電路充當「能源基地」。在獨立太陽能發電系統中，為了降低成本、提高效率和可靠性，不僅要使光伏電池輸出最大功率，還要使蓄電池正確充放電，防止其對光伏電池進行反充電。現有的光伏充電電路，如·中國發明專利申請公布號CN102005798A所公開的名稱為「一種太陽能充電電路」，在該技術方案的充電電路中，通過串接2隻二極體來實現蓄電池的反向隔離作用，由於2隻二極體的壓降大於IV，在充電時會有很大損耗。又如，中國發明專利申請公布號CN101471570A所公開的名稱為一種「太陽能充電電路」，雖然採用了場效應管(MOSFET)來替代二極體進行反向隔離，但需採用單獨的比較電路來驅動，控制複雜，且不能可靠實現快速同步的反向阻斷作用，安全性較差，太陽能充電效率低。鑑於上述已有技術，有必要對現有的太陽能充電電路加以改進，下面將要介紹的技術方案便是基於該前提產生的。
發明內容本實用新型的目的是要提供一種高效光伏充電電路，它不僅電路簡單實用、可靠性高、且能夠有效阻斷蓄電池對光伏電池的反向充電，同時實現光伏電池的最大功率輸出。本實用新型的目的是這樣來達到的，一種高效光伏充電電路，其特徵在於包括光伏電池PV、MOSFET管Tl、儲能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極體D4、電感LI和電容Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D，MOSFET管Tl的源極S接二極體D4的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極體D4的陽極、電容Cl的另一端、和儲能蓄電池E的負極SB-端接光伏電池PV的負極PV-端。在本實用新型的一個具體實施例中，所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、MOSFET管T2、二極體Dl、D2、穩壓二極體D3、電阻Rl、R2，互感線圈L2的03端接二極體Dl的陽極，二極體Dl的陰極接二極體D2的陰極和電阻Rl的一端，二極體D2的陽極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩壓二極體D3的陰極，MOSFET管T2的漏極D設為06端，MOSFET管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩壓二極體D3的陽極連接並成為07端。[0007]在本實用新型的另一個具體實施例中，所述的PWM控制電路包括微處理晶片1C、電阻R3、R4、R5和電容C2，電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理晶片IC的ADl腳連接，微處理晶片IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV的負極PV-端。本實用新型由於採用上述電路後，能無時間延遲地反向阻斷儲能蓄電池對光伏電池的反充電，且PWM控制電路可結合光伏電池的最大功率輸出算法實現光伏電池對儲能蓄電池的最大功率跟蹤充電，有利於提聞太陽能的充電效率。
圖I為本實用新型的電原理圖。圖2為本實用新型的同步反向隔離電路圖。圖3為本實用新型的PWM控制電路圖。
具體實施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本實用新型技術方案的限制，任何依據本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案範疇。請參閱圖I，一種高效光伏充電電路，包括光伏電池PV、MOSFET管Tl、儲能蓄電池E、PWM控制電路、同步反向隔離電路、二極體D4、電感LI和電容Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D，M0SFET管Tl的源極S接二極體D4的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極體D4的陽極、電容Cl的另一端和儲能蓄電池E的負極SB-端接光伏電池PV的負極PV-端。其中，光伏電池PV、MOSFET管Tl、PWM控制電路、二極體D4、電感LI和電容Cl構成降壓變換電路，降壓變換電路在PWM控制電路的脈寬調製下進行降壓變換，使光伏電池PV與儲能蓄電池E之間實現阻抗匹配和最大功率傳輸，即實現最大功率跟蹤充電。請參閱圖2，所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、M0SFET管T2、二極體D1、D2、穩壓二極體D3、電阻R1、R2，互感線圈L2與電感LI繞在同一磁環上，實現緊密耦合。互感線圈L2的03端接二極體Dl的陽極，二極體Dl的陰極接二極體D2的陰極和電阻Rl的一端，二極體D2的陽極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩壓二極體D3的陰極，MOSFET管T2的漏極D設為06端，MOSFET管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩壓二極體D3的陽極連接，成為07端，其中，二極體Dl和二極體D2組成互感線圈L2輸出的全波整流電路，通過電阻Rl輸出同步控制電壓Vgs為MOSFET管T2提供同步驅動電壓，電阻Rl為限流電阻，電阻R2為洩露電阻，穩壓二極體D3為MOSFET管T2的柵極的限幅保護電路。請參閱圖3，所述的PWM控制電路包括微處理晶片1C、電阻R3、R4、R5和電容C2，在本實用新型中，微處理晶片IC採用C8051。電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理晶片IC的ADl腳連接,微處理晶片IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV的負極PV-端。其中，電阻R4、R5為光伏電池PV的開路電壓的採樣電阻，經電容C2濾波後為微處理晶片IC的A/D轉換通道ADl提供一個穩定的採樣電壓Koc，微處理晶片IC將Voc與內部基準電壓進行比較產生一個正比於Ki的PWM脈寬調製信號在Pl. 2 口輸出，控制MOSFET管Tl工作，使光伏電池PV始終工作於實時的額定輸出電壓，實現實時的最大功率跟蹤調製。本實用新型的工作原理當有足夠的光照時，光伏電池PV的輸出電壓高於儲能蓄電池E的電壓，MOSFET管Tl在PWM控制電路的脈寬調製下進行降壓變換，通過電感LI對互感線圈L2的感應作用使互感線圈L2的兩端產生同步脈衝感應電壓，並在二極體Dl、D2的全波整流下通過限流電阻Rl輸出同步控制電壓Vgs，給MOSFET管T2的柵極提供一個合適的直流驅動電壓，使MOSFET管T2導通，充電電路對儲能蓄電池E進行正常充電；當光照不足時，在光伏電池PV的輸出電壓較低但仍可能略大於儲能蓄電池E的電壓的情況下，在互感線圈L2上感應的電壓也較低，同時又由於洩露電阻R2的負載作用，使得Rl輸出的同步 驅動電壓Vgs低於MOSFET管T2的柵極的門檻電壓，不足以驅動MOSFET管T2導通，此時由MOSFET管T2的寄生二極體的正嚮導通作用實現充電；當光照量不足或無光照時，在光伏電池PV的輸出電壓低於儲能蓄電池E的電壓或為零的情況下，此時降壓變換電路不工作，互感線圈L2的兩端無感應電壓，MOSFET管T2的柵極無驅動電壓，使MOSFET管T2變成截止狀態，MOSFET管T2的寄生二極體也不導通，阻止了儲能蓄電池E對的光伏電池PV的倒灌，實現了同步反向隔離作用。綜上所述，本實用新型提供的技術方案克服了已有技術中的欠缺，達到了發明目的，體現了申請人所述的技術效果。
權利要求1.一種高效光伏充電電路，其特徵在於包括光伏電池PV、MOSFET管Tl、儲能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極體D4、電感LI和電容Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D，M0SFET管Tl的源極S接二極體D4的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極體D4的陽極、電容Cl的另一端、和儲能蓄電池E的負極SB-端接光伏電池PV的負極PV-端。
2.根據權利要求I所述的一種高效光伏充電電路，其特徵在於所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、MOSFET管T2、二極體Dl、D2、穩壓二極體D3、電阻Rl、R2，互感線圈L2的03端接二極體Dl的陽極，二極體Dl的陰極接二極體D2的陰極和電阻Rl的一端，二極體D2的陽極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩壓二極體D3的陰極，MOSFET管T2的漏極D設為06端，MOSFET管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩壓二極體D3的陽極連接並成為07端。
3.根據權利要求I所述的一種高效光伏充電電路，其特徵在於所述的PWM控制電路包括微處理晶片1C、電阻R3、R4、R5和電容C2，電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理晶片IC的ADl腳連接,微處理晶片IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV的負極PV-端。
專利摘要一種高效光伏充電電路，屬於新能源技術領域。包括光伏電池PV、MOSFET管T1、儲能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極體D4、電感L1和電容C1，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管T1的漏極D，MOSFET管T1的源極S接二極體D4的陰極和電感L1的01端，電感L1的02端接電容C1的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管T1的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極體D4的陽極、電容C1的另一端、和儲能蓄電池E的負極SB-端接光伏電池PV的負極PV-端。優點能無時間延遲地反向阻斷儲能蓄電池對光伏電池的反充電，提高太陽能的充電效率。
文檔編號H02J7/00GK202488184SQ20122007957
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者張水平, 沈宗根, 鍾黎萍, 顧啟民, 魏泉苗 申請人:常熟理工學院