可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置。它具有一個由太陽能電池、DC-DC變換器、負(fù)載和與負(fù)載并聯(lián)的蓄電池連接構(gòu)成的供電回路，它還具有一個最大功率跟蹤控制電路，其改進(jìn)點(diǎn)是增設(shè)了一個可編程蓄電池充電控制電路，該可編程蓄電池充電控制電路由一個蓄電池電壓電流采樣電路、一個蓄電池溫度采樣電路和一個可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路構(gòu)成。本實(shí)用新型可對蓄電池的充電進(jìn)行浮充和均充模式的自動切換，還可在蓄電池環(huán)境溫度或自身溫度變化時自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使蓄電池充電過程趨近出廠給出的充電曲線，有效地起到了蓄電池保護(hù)作用，大幅延長蓄電池壽命，增強(qiáng)了整個太陽能供電系統(tǒng)的供電安全性。
【專利說明】可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能最大功率跟蹤控制裝置，尤其是一種可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置。【背景技術(shù)】[0002]在已有技術(shù)，在一定的環(huán)境溫度和日照強(qiáng)度下，太陽能電池具有唯一的最大功率點(diǎn)，太陽能最大功率跟蹤(簡稱MPPT)控制裝置主要是通過實(shí)時采集太陽能電池輸出的功率來調(diào)整其供電回路中DC-DC變換器的變換功率，使負(fù)載取用的功率(即伏/秒面積)始終跟隨太陽能電池輸出的最大功率點(diǎn)，從而使太陽能電池輸出的功率得以充分利用。[0003]太陽能最大功率跟蹤控制裝置一般均設(shè)有一個與負(fù)載并聯(lián)的蓄電池，該蓄電池作為備用供電設(shè)備，在太陽能電池不能輸出供電電壓時，由它代為供電。因此，太陽能電池在為負(fù)載供電的同時，還擔(dān)負(fù)著為蓄電池充電的任務(wù)。當(dāng)蓄電池處于不同工況或不同的環(huán)境溫度時，其充電電壓和電流要進(jìn)行調(diào)整，才能對蓄電池進(jìn)行合理充電，延長其使用壽命，例如:[0004]1、根據(jù)蓄電池虧損電量的不同需進(jìn)行充電電壓電流的調(diào)整:在蓄電池電量耗損不大的情況，要進(jìn)行浮動充電，即恒壓小電流充電，簡稱浮充，充電電流約為電池容量C的1% 左右；而在蓄電池電量耗損較大的情況下，則需要均恒充電，即恒壓大電流充電，簡稱均充， 充電電流約為電池容量C的10%左右。[0005]2.依據(jù)蓄電池所處環(huán)境溫度的不同需進(jìn)行充電電壓電流的調(diào)整:根據(jù)蓄電池工作的環(huán)境溫度，需按照負(fù)溫系數(shù)(一 3.9mV/°C)進(jìn)行充電電壓調(diào)整，即按照環(huán)境溫度上升而充電電壓下降的規(guī)律進(jìn)行充電電壓調(diào)節(jié)。從而避免在夏季時過充，而冬季時欠充，損壞蓄電池理化結(jié)構(gòu)，降低使用壽命。[0006]由于蓄電池價昂體重，更換不易，故它的合理充電、延長其使用壽命就顯得非常重要，然而現(xiàn)行MPPT控制裝置沒有做到對蓄電池進(jìn)行合理的充電，使蓄電池的壽命受到較大的影響，這也降低了整個太陽能供電系統(tǒng)的供電安全性。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)行MPPT控制裝置的不足，提供一種可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置，實(shí)現(xiàn)蓄電池充電的智能化管理，提高蓄電池的使用壽命。[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:[0009]它具有一個由太陽能電池、DC-DC變換器、負(fù)載和與負(fù)載并聯(lián)的蓄電池連接構(gòu)成的供電回路，所述的DC-DC變換器用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的變換，并輸出功率至蓄電池和負(fù)載；它還具有一個最大功率跟蹤控制電路，該最大功率跟蹤控制電路主要由一個太陽能電壓電流采樣電路、一個數(shù)字信號處理器、一個功率跟蹤驅(qū)動電路、一個脈沖寬度調(diào)節(jié)電路構(gòu)成，所述的太陽能電壓電流采樣電路對太陽能電池的輸出端電壓電流進(jìn)行采樣，所述的數(shù)字信號`處理器根據(jù)對太陽能電壓電流的采樣輸出最大功率跟蹤控制信號給脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，由 脈沖寬度調(diào)節(jié)電路對所述的DC-DC變換器(4)進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤；其 改進(jìn)之處是它還具有一個可編程蓄電池充電控制電路，該可編程蓄電池充電控制電路由一 個蓄電池電壓電流采樣電路(10 )、一個蓄電池溫度采樣電路(11)和一個可編程數(shù)字調(diào)節(jié) 電路(3 )構(gòu)成，所述的蓄電池電壓電流采樣電路對蓄電池的充電電流電壓進(jìn)行采樣，該蓄電 池電壓電流采樣電路的輸出端接在所述的數(shù)字信號處理器(8 )的AD輸入接口上，所述蓄電 池溫度采樣電路對蓄電池自身溫度進(jìn)行采樣，該蓄電池溫度采樣電路的輸出端接在所述數(shù) 字信號處理器(8)的AD輸入接口上，所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)的輸入端接在數(shù)字信號 處理器(8)的輸出接口上，所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)的輸出端通過一個與門(6)與脈沖 寬度調(diào)節(jié)電路(7)的輸入端相接。[0010]本實(shí)用新型用增加可編程充電控制電路實(shí)現(xiàn)了對蓄電池所有充電過程的智能化 管理，與現(xiàn)行MPPT控制裝置相較，其特點(diǎn)如下:[0011]1.自動判別蓄電池工況，實(shí)現(xiàn)對蓄電池均充和浮充模式的轉(zhuǎn)換。[0012]2.在蓄電池環(huán)境溫度或自身溫度變化時，自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使蓄電池充電過程 趨近出廠給出的充電曲線。[0013]上述措施有效地起到了蓄電池保護(hù)作用，大幅延長蓄電池壽命，增強(qiáng)了整個太陽 能供電系統(tǒng)的供電安全性?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0014]圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。[0015]圖2是供電回路和信號處理器等電路的電路原理圖。[0016]圖3是蓄電池溫度采樣電路原理圖。[0017]圖4是蓄電池電壓電流采樣電路原理圖。[0018]圖5是太陽能電壓電流采樣電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0019]下面根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。[0020]參見圖1、2，它具有一個由太陽能電池(I)、DC-DC變換器(4)、負(fù)載(5)和與負(fù)載 并聯(lián)的蓄電池(12)連接構(gòu)成的供電回路，所述的DC-DC變換器(4)用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的變 換，并輸出功率至蓄電池(12)和負(fù)載(5)；[0021]參見圖1、2、5，它還具有個最大功率跟蹤控制電路，該最大功率跟蹤控制電路王 要由一個太陽能電壓電流采樣電路(2)、一個數(shù)字信號處理器(8)、一個功率跟蹤驅(qū)動電路(9)、一個脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)構(gòu)成，所述的太陽能電壓電流采樣電路⑵對太陽能電池 的輸出端電壓電流進(jìn)行采樣，所述的數(shù)字信號處理器(8)根據(jù)太陽能電壓電流的采樣輸出 最大功率跟蹤控制信號給脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)，由脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)對所述的DC-DC 變換器(4)進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。[0022]在上述MPPT控制裝置正常工作時，只要太陽能電池的電壓大于蓄電池電壓時，太 陽能電池就會向蓄電池充電，為了使蓄電池實(shí)現(xiàn)前述的合理充電，本例采用了如下電路:[0023]參見圖1、2、3、4，增設(shè)一個可編程蓄電池充電控制電路，該可編程蓄電池充電控制電路由一個蓄電池電壓電流采樣電路(10 )、一個蓄電池溫度采樣電路(11)和一個可編程 數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)構(gòu)成，所述的蓄電池電壓電流采樣電路(10)的電流采樣點(diǎn)(DCL、DCL1)并 接在采樣電阻(FLQl)的兩端，其電壓采樣點(diǎn)Vo接在DC-DC變換器的輸出端，其采樣輸出端 接在數(shù)字信號處理器(8)的AD輸入接口(P1.4、P1.6)上，所述蓄電池溫度采樣電路的采樣 點(diǎn)是將溫度傳感器貼附在蓄電池的表面，其采樣輸出端接在所述的數(shù)字信號處理器(8)的 AD輸入接口(P0.7)上，所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)由可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器(U8)和一個信 號放大器(U3C)構(gòu)成，可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器(U8)的輸入端(U8的2、3、4腳)接在數(shù)字信號處理 器(8)的輸出接口(P1.1、P2.1、P2.4)上，其輸出端(9腳)與所述的信號放大器(U3C)輸入 端相接，該信號放大器的輸出端通過一個與門(6)與脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)的輸入端(2腳) 相接。[0024]其中與門(6)接收二路調(diào)節(jié)信號，一路是來自功率跟蹤驅(qū)動電路(9)輸出的MPPT 調(diào)節(jié)信號，一路是來自可編程蓄電池充電控制電路的蓄電池充電調(diào)節(jié)信號。由數(shù)字信號處 理器(8)根據(jù)實(shí)時計算出的MPPT調(diào)節(jié)信號和蓄電池充電調(diào)節(jié)信號進(jìn)行分時段的輸出功率 調(diào)節(jié)。[0025]所述蓄電池充電調(diào)節(jié)的工作原理是:所述的數(shù)字信號處理器(8)通過蓄電池電壓 電流采樣電路(10)和蓄電池溫度采樣電路(11)實(shí)時采集蓄電池的工況(是處于浮充還是 均充狀態(tài))和其自身的溫度，并根據(jù)這一參數(shù)確定采用浮充還是均充模式，然后計算出具有 溫度補(bǔ)償?shù)母〕浠蚓涞墓β收{(diào)節(jié)數(shù)字信號，可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)根據(jù)該數(shù)字信號相 應(yīng)輸出一個代表相應(yīng)占空比的斬波控制信號，該斬波控制信號經(jīng)過信號放大后，送入脈沖 寬度調(diào)節(jié)電路(7)，使其按照該占空比的斬波控制信號產(chǎn)生相應(yīng)的DC-DC變換器的斬波信 號，從而使DC-DC變換器輸出相應(yīng)的浮充或均充的充電功率。
【權(quán)利要求】
1.一種可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置，它具有一個由太陽能電池(I)、DC-DC變換器(4 )、負(fù)載(5 )和與負(fù)載并聯(lián)的蓄電池(12 ) 連接構(gòu)成的供電回路，所述的DC-DC變換器(4)用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的變換，并輸出功率至蓄 電池(12)和負(fù)載(5)；它還具有一個最大功率跟蹤控制電路，該最大功率跟蹤控制電路主要由一個太陽能電 壓電流采樣電路(2)、一個數(shù)字信號處理器(8)、一個功率跟蹤驅(qū)動電路(9)、一個脈沖寬度 調(diào)節(jié)電路(7)構(gòu)成，所述的太陽能電壓電流采樣電路(2)對太陽能電池的輸出端電壓電流 進(jìn)行采樣，所述的數(shù)字信號處理器(8)根據(jù)對太陽能電壓電流的采樣輸出最大功率跟蹤控 制信號給脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)，由脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(7)對所述的DC-DC變換器(4)進(jìn)行 輸出功率調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤；其特征是:它還具有一個可編程蓄電池充電控制電路，該可編程蓄電池充電控制電路由一個蓄電 池電壓電流采樣電路(10 )、一個蓄電池溫度采樣電路(11)和一個可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3 ) 構(gòu)成，所述的蓄電池電壓電流采樣電路對蓄電池的充電電流電壓進(jìn)行采樣，該蓄電池電壓 電流采樣電路的輸出端接在所述的數(shù)字信號處理器(8 )的AD輸入接口上，所述蓄電池溫度 采樣電路對蓄電池自身溫度進(jìn)行采樣，該蓄電池溫度采樣電路的輸出端接在所述數(shù)字信號 處理器(8)的AD輸入接口上，所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)的輸入端接在數(shù)字信號處理器(8)的輸出接口上，所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)的輸出端通過一個與門(6)與脈沖寬度調(diào) 節(jié)電路(7)的輸入端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制蓄電池充電的太陽能最大功率跟蹤控制裝置，其 特征是:所述可編程數(shù)字調(diào)節(jié)電路(3)由可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器和一個接在該可編程數(shù)字調(diào)節(jié) 器輸出端的信號放大器構(gòu)成。
【文檔編號】H02J7/00GK203387262SQ201320500626
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】余新洛 申請人:余新洛