專利名稱：一種光伏電源管理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能光伏發(fā)電領域，具體地說是光伏電源管理裝置。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上；到 2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%。由此可以看出，太陽能光伏電池市場前景廣闊。太陽能光伏發(fā)電應用尚未普及，制約太陽能光伏產業(yè)發(fā)展的主要原因有1)光伏發(fā)電轉換效率低；2)太陽能發(fā)電的成本高；3)太陽能光伏電池在大部分時間里未能發(fā)出最大功率，發(fā)電潛力未能充分利用。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的太陽能電池充電電路的缺點與不足，提供一種光伏電源管理裝置，能對負載輸出功率或對蓄電池充電，延長太陽能電池板的最大功率輸出時間，充分利用發(fā)電潛力。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下本光伏電源管理裝置，包括若干個升壓電路、一個外反饋單元和一個電源管理單元；所述若干升壓電路并聯(lián)連接，每個升壓電路均分別與外反饋單元、電源管理單元連接；所述升壓電路所產生的輸出電壓為外反饋單元及電源管理單元的輸入信號；所述外反饋單元輸出第一反饋信號至升壓電路，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至升壓電路；所述電源管理單元的第二輸出端輸出充電電壓對負載或者蓄電池進行充電。優(yōu)選地，每個升壓電路包括一個DC-DC穩(wěn)壓單元，以及相串聯(lián)的電感和二極管， DC-DC穩(wěn)壓單元的輸出端與電感和二極管的串聯(lián)節(jié)點連接；所述DC-DC穩(wěn)壓單元通過電感和二極管穩(wěn)壓后產生一個電壓作為升壓電路的輸出電壓；所述外反饋單元輸出第一反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單兀。所述外反饋單元包括電阻R1、電阻R2以及濾波電容Cl，電阻R1、電阻R2串聯(lián)后與濾波電容Cl并聯(lián)，電阻R2的分壓信號為第一反饋信號。所述DC-DC穩(wěn)壓單元包括功率管、控制邏輯電路、第一比較器以及第一誤差放大器；第一誤差放大器的輸入端分別與外反饋單元、電源管理單元連接，輸出端與第一比較器的輸入端連接；第一比較器的輸入端分別與鋸齒波發(fā)生器、第一誤差放大器輸出端連接，輸出端與控制邏輯電路輸入端連接；控制邏輯電路的輸出端與功率管連接；第一誤差放大器對第一反饋信號、第二反饋信號進行放大后與鋸齒波發(fā)生器產生的鋸齒波信號輸入第一比較器中進行比較，比較器的輸出結果經控制邏輯電路后控制功率管的導通和關斷。
3[0009]所述電源管理單元包括充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路以及控制模塊；控制模塊的輸入端分別與充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路連接，輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。所述充電電流檢測電路包括電阻R3與第二誤差放大器，充電電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5及第二比較器；電阻R3連接在電源管理單元輸入端與第二輸出端之間；電阻R4與電阻R5相串聯(lián)對電源管理單元第二輸出端的充電電壓進行分壓，串聯(lián)后連接在電源管理單元第二輸出端與地之間，將電阻R5的分壓信號輸入第二比較器的輸入端；第二比較器將電阻R5的分壓信號與基準電壓信號進行比較后，輸出比較信號至控制模塊；第二誤差放大器的輸入端與電源管理單元的輸入端、第二輸出端連接，輸出放大信號至控制模塊； 控制模塊對基準電壓信號、第二誤差放大器的放大信號及第二比較器的比較信號進行處理后，輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果采用DC-DC穩(wěn)壓單元對太陽能電池板的輸出電壓進行調節(jié)，采用相串聯(lián)的電感Ll 和二極管Dl對多路太陽能電池板的輸出電壓都升到預定值；再將多路太陽能電池板的輸出電壓并聯(lián)后經過電源管理單元對負載輸出功率或對蓄電池充電；這使得本裝置在陰雨天氣等太陽光不強烈的時候，仍能將太陽能電池板所輸出的微弱電壓進行升壓后得以利用， 從而延長太陽能電池板的最大功率輸出時間，充分利用了發(fā)電潛力。又由于本裝置能夠對負載輸出功率或對蓄電池充電，將多余的太陽能存儲了起來，所以該裝置在陰雨天仍可獲得對負載送電所需的電壓數值，從而使太陽能電池的全天候使用成為可能。

圖1為本實用新型光伏電源管理裝置的結構示意圖；圖2為升壓電路的結構示意圖；圖3為電源管理單元的結構示意圖。圖中部件名稱對應的標號如下1、DC/DC穩(wěn)壓單元；2、電感；3、二極管；4、輸出導線；5、電阻Rl ；6、電阻R2 ；7、電容 Cl ；8、第一反饋信號；9、第二反饋信號；10、電源管理單元；11、LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)； 12、鋸齒波發(fā)生器；13、比較器；14、控制邏輯；15、NMOS ；16、誤差放大器；17、電阻R3 ；18、誤差放大器1 ；19、控制模塊；20、比較器1 ；21、基準電壓；22、電阻R4 ；23、電阻R5。本實用新型參數定義如下VOUT 升壓電路的輸出電壓；VIN_1、VIN_2、VIN_N分別是第1、2以及N組光伏單元模塊吸收太陽能之后兩端的電壓；VCHARGE 輸入到蓄電池的充電電壓。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例[0024]如圖1所示，本實用新型光伏電源管理裝置，包括若干個升壓電路、一個外反饋單元和一個電源管理單元；所述若干升壓電路并聯(lián)連接，每個升壓電路均分別與外反饋單元、 電源管理單元連接；每個升壓電路包括一個DC-DC穩(wěn)壓單元，以及相串聯(lián)的電感和二極管， DC-DC穩(wěn)壓單元的輸出端與電感和二極管的串聯(lián)節(jié)點連接；所述DC-DC穩(wěn)壓單元通過電感和二極管穩(wěn)壓后產生一個電壓作為升壓電路的輸出電壓，所述輸出電壓為外反饋單元及電源管理單元的輸入信號；所述外反饋單元輸出第一反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元；所述電源管理單元的第二輸出端輸出充電電壓對負載或者蓄電池進行充電。其中，外反饋單元包括電阻R1、電阻R2以及濾波電容Cl，電阻R1、電阻R2串聯(lián)后與濾波電容Cl并聯(lián)，電阻R2的分壓信號為第一反饋信號。如圖2所示，DC-DC穩(wěn)壓單元包括LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)、功率管、控制邏輯電路、第一比較器以及第一誤差放大器；第一誤差放大器的輸入端分別與外反饋單元、電源管理單元連接，輸出端與第一比較器的輸入端連接；第一比較器的輸出端與控制邏輯電路連接，控制邏輯電路輸出方波信號控制功率管NMOS的導通和關斷；由LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)對DC-DC穩(wěn)壓單元提供工作電壓。第一誤差放大器對第一反饋信號、第二反饋信號進行放大后與鋸齒波發(fā)生器產生的鋸齒波信號輸入第一比較器中進行比較，第一比較器的輸出結果經控制邏輯電路后控制功率管NMOS的導通和關斷。更具體的連接關系為太陽能電池輸出電壓VIN_1連接到LDO，LDO產生電壓為DC-DC穩(wěn)壓單元內部其它模塊供電；太陽能電池輸出電壓VIN_1同時通過電感Ll連接到DC-DC穩(wěn)壓單元的另外一端以及二極管Dl的陽極，二極管的陰極輸出DC-DC穩(wěn)壓控制器的輸出電壓VOUT連接到外反饋單元的電阻Rl和濾波電容Cl，同時連接到電源管理單元10，濾波電容Cl另外一端接地； 電阻Rl與電阻R2串聯(lián)后連接到地，串聯(lián)節(jié)點與DC-DC穩(wěn)壓單元的第一誤差放大器I6連接， 取電阻R2的分壓信號作為第一反饋信號輸入到第一誤差放大器。第一誤差放大器的另外一個輸入端信號為電源管理單元所輸出的第二反饋信號。第一誤差放大器16的輸出連接到第一比較器13的一個輸入端，第一比較器的另外一個輸入端連接到鋸齒波發(fā)生器12的輸出端，第一比較器的輸出端連接到控制邏輯電路14的輸入端，控制邏輯電路的輸出連接到功率開關管15 (即NM0S)的柵極，NMOS的漏極連接到DC-DC穩(wěn)壓單元外部電感Ll和二極管Dl的公共點。如圖3所示，電源管理單元第一輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元的第一誤差放大器，第二輸出端連接到負載或蓄電池。電源管理單元包括充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路以及控制模塊；控制模塊分別與充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路連接，輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。充電電流檢測電路包括電阻R3與第二誤差放大器，充電電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5及第二比較器；電阻R3連接在電源管理單元輸入端與第二輸出端之間；電阻R4與電阻R5相串聯(lián)對電源管理單元第二輸出端的充電電壓進行分壓，串聯(lián)后連接在電源管理單元第二輸出端與地之間，將電阻R5的分壓信號輸入第二比較器的輸入端；第二比較器將電阻R5的分壓信號與基準電壓信號進行比較后，輸出比較信號至控制模塊；第二誤差放大器的輸入端與電源管理單元的輸入端、第二輸出端連接， 輸出放大信號至控制模塊；控制模塊對基準電壓信號、第二誤差放大器的放大信號及第二比較器的比較信號進行處理后，輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。[0028]在電源管理單元內部，DC-DC穩(wěn)壓控制器的輸出電壓VOUT通過電阻R3對蓄電池進行充電；DC-DC穩(wěn)壓控制器的輸出電壓VOUT同時連接到第二誤差放大器18的一個輸入端， 第二誤差放大器的另外一個輸入端與蓄電池連接，第二誤差放大器的輸出端與控制模塊19 連接。電阻R4的一端與蓄電池連接，另外一端連接接R5和第二比較器20的一個輸入端； 電阻R5的另外一端接地，第二比較器20的另外一個輸入端接基準電壓模塊21的輸出端， 第二比較器的輸出端接到控制模塊19。基準電壓模塊的輸出還連接到控制模塊，控制模塊輸出第二反饋信號。本實用新型的工作過程如下從太陽能電池產生的電壓VIN_1對DC-DC穩(wěn)壓單元中的LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)提供工作電壓，DC-DC穩(wěn)壓單元開始工作，DC-DC穩(wěn)壓單元中的第一誤差放大器對兩個反饋信號進行放大后與鋸齒波發(fā)生器產生的鋸齒波信號通過第一比較器進行比較，第一比較器的輸出結果經控制邏輯電路后控制功率管NMOS的導通和關斷，DC-DC穩(wěn)壓單元、外接電感Ll和二極管Dl組成升壓電路；由電阻Rl和電阻R2以及濾波電容Cl組成外反饋單元為DC-DC穩(wěn)壓單元提供第一反饋信號；電源管理單元利用電阻 R3和第二誤差放大器形成充電電流檢測電路來檢測充電電流，利用R4、R5和第二比較器形成充電電壓檢測電路來檢測充電電壓，充電電流檢測信號、充電電壓檢測信號以及基準電壓信號共同輸入控制模塊，控制模塊生成第二反饋信號。第一反饋信號和第二反饋信號調節(jié)多個DC-DC穩(wěn)壓單元的輸出電壓，以此保證每個DC-DC穩(wěn)壓單元的輸出電壓相同，同時控制蓄電池的最大充電電流以及最大充電電壓。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種光伏電源管理裝置，其特征在于包括若干個升壓電路、一個外反饋單元和一個電源管理單元；所述若干升壓電路并聯(lián)連接，每個升壓電路均分別與外反饋單元、電源管理單元連接；所述升壓電路所產生的輸出電壓為外反饋單元及電源管理單元的輸入信號； 所述外反饋單元輸出第一反饋信號至升壓電路，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至升壓電路；所述電源管理單元的第二輸出端輸出充電電壓對負載或者蓄電池進行充電。
2.根據權利要求1所述的光伏電源管理裝置，其特征在于每個升壓電路包括一個 DC-DC穩(wěn)壓單元，以及相串聯(lián)的電感和二極管，DC-DC穩(wěn)壓單元的輸出端與電感和二極管的串聯(lián)節(jié)點連接；所述DC-DC穩(wěn)壓單元通過電感和二極管穩(wěn)壓后產生一個電壓作為升壓電路的輸出電壓；所述外反饋單元輸出第一反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。
3.根據權利要求2所述的光伏電源管理裝置，其特征在于所述外反饋單元包括電阻 R1、電阻R2以及濾波電容Cl，電阻R1、電阻R2串聯(lián)后與濾波電容Cl并聯(lián)，電阻R2的分壓信號為第一反饋信號。
4.根據權利要求2所述的光伏電源管理裝置，其特征在于所述DC-DC穩(wěn)壓單元包括功率管、控制邏輯電路、第一比較器以及第一誤差放大器；第一誤差放大器的輸入端分別與外反饋單元、電源管理單元連接，輸出端與第一比較器的輸入端連接；第一比較器的輸入端分別與鋸齒波發(fā)生器、第一誤差放大器輸出端連接，輸出端與控制邏輯電路輸入端連接；控制邏輯電路的輸出端與功率管連接；第一誤差放大器對第一反饋信號、第二反饋信號進行放大后與鋸齒波發(fā)生器產生的鋸齒波信號輸入第一比較器中進行比較，比較器的輸出結果經控制邏輯電路后控制功率管的導通和關斷。
5.根據權利要求2所述的光伏電源管理裝置，其特征在于所述電源管理單元包括充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路以及控制模塊；控制模塊的輸入端分別與充電電流檢測電路、充電電壓檢測電路連接，輸出端輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。
6.根據權利要求5所述的光伏電源管理裝置，其特征在于所述充電電流檢測電路包括電阻R3與第二誤差放大器，充電電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5及第二比較器；電阻 R3連接在電源管理單元輸入端與第二輸出端之間；電阻R4與電阻R5相串聯(lián)對電源管理單元第二輸出端的充電電壓進行分壓，串聯(lián)后連接在電源管理單元第二輸出端與地之間，將電阻R5的分壓信號輸入第二比較器的輸入端；第二比較器將電阻R5的分壓信號與基準電壓信號進行比較后，輸出比較信號至控制模塊；第二誤差放大器的輸入端與電源管理單元的輸入端、第二輸出端連接，輸出放大信號至控制模塊；控制模塊對基準電壓信號、第二誤差放大器的放大信號及第二比較器的比較信號進行處理后，輸出第二反饋信號至DC-DC穩(wěn)壓單元。
專利摘要本實用新型提供一種光伏電源管理裝置，能對負載輸出功率或對蓄電池充電，延長太陽能電池板的最大功率輸出時間，充分利用發(fā)電潛力；其包括若干個升壓電路、一個外反饋單元和一個電源管理單元；所述若干升壓電路并聯(lián)連接，每個升壓電路均分別與外反饋單元、電源管理單元連接；所述升壓電路所產生的輸出電壓為外反饋單元及電源管理單元的輸入信號；所述外反饋單元輸出第一反饋信號至升壓電路，所述電源管理單元的第一輸出端輸出第二反饋信號至升壓電路；所述電源管理單元的第二輸出端輸出充電電壓對負載或者蓄電池進行充電。
文檔編號H02J7/35GK202231478SQ20112035181
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者李紅深, 江蓉, 沈磊 申請人:廣州硅芯電子科技有限公司