[发明专利]一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池与蓄电池互补供电技术领域，具体涉及一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统。

背景技术

目前，太阳能电池与蓄电池互补供电的控制方法主要有两种。一种是在负载工作时由蓄电池为其供电，当蓄电池能量不足时由太阳能电池为蓄电池充电。另一种是太阳能电池与蓄电池可切换供电，当太阳能电池功率充足时由太阳能电池供电，太阳能电池功率不足时切换到蓄电池供电。

上述两种供电方法都在一定程度上利用了太阳能，但是也都有各自的局限性。第一种方法本质上还是由蓄电池带动负载，太阳能电池作为了充电器。第二种方法比第一种方法有很大进步，但是当太阳能稍有不足时便不能利用太阳能电池带动负载，对太阳能的利用不充分。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统，在太阳能电池与蓄电池联合为负载供电时，能够优先使用太阳能，同时当太阳能不足时，能够让太阳能电池全功率输出，蓄电池对其不足部分进行补偿，充分利用太阳能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统，包括太阳能电池组，太阳能电池组输出与MPPT控制器输入连接，MPPT控制器输出和BUCK2模块的第一输入连接，太阳能电池组与MPPT控制器共同组成太阳能供电电源，蓄电池组的输出和BUCK1模块的第一输入连接，BUCK1模块的输出和BUCK2模块的第二输入连接，蓄电池组与BUCK1模块共同组成蓄电池组供电电源，MPPT控制器的输出电压反馈和BUCK1模块的第二输入连接，太阳能供电电源与蓄电池组供电电源串联后通过BUCK2模块进行降压，最终产生电压与功率都稳定的电能。

所述的蓄电池组供电电源输出电压随着太阳能供电电源电压变化而调节，当太阳能电池组功率充足时，其输出电压为恒定值，反馈信号作用于BUCK1模块，使占空比为零，从而蓄电池组供电电源输出电压为零，蓄电池组不输出电能，由太阳能电池组单独为负载供电；当太阳能电池组功率不足时，其输出电压下降，反馈信号作用于BUCK1模块，产生占空比为M，输出电压为u_B，从而使蓄电池组供电电源为负载提供电能，补充太阳能供电电源能量的不足部分。

所述的BUCK2模块的输入电压为变化值，BUCK2模块输出电压恒定、输出功率恒定。

本发明的优点在于：

1、采用模块化设计，实现方便，通用性强。

2、太阳能供电电源与蓄电池组供电电源串联供电，实现了太阳能的实时最大功率输出，仅当太阳能不足时由蓄电池组补充其不足部分电能。

3、输出级采用BUCK电路，使输出电压稳定。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的系统电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明针对太阳能电车的供电要求，设计了一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统，实现对太阳能电池组优先使用，其功率不足部分由蓄电池组提供的供电控制方法。

参照图1，一种太阳能电池组与蓄电池组互补供电的控制系统，包括太阳能电池组，太阳能电池组输出与MPPT控制器输入连接，MPPT控制器输出和BUCK2模块的第一输入连接，太阳能电池组与MPPT控制器共同组成太阳能供电电源，蓄电池组的输出和BUCK1模块的第一输入连接，BUCK1模块的输出和BUCK2模块的第二输入连接，蓄电池组与BUCK1模块共同组成蓄电池组供电电源，MPPT控制器的输出电压反馈和BUCK1模块的第二输入连接，改变其输出电压大小，太阳能供电电源与蓄电池组供电电源串联后通过BUCK2模块进行降压，最终产生电压与功率都稳定的电能。

所述的蓄电池组供电电源输出电压随着太阳能供电电源电压变化而调节，当太阳能电池组功率充足时，其输出电压为恒定值，反馈信号作用于BUCK1模块，使占空比为零，从而蓄电池组供电电源输出电压为零，蓄电池组不输出电能，由太阳能电池组单独为负载供电；当太阳能电池组功率不足时，其输出电压下降，反馈信号作用于BUCK1模块，产生占空比为M，输出电压为u_B，从而使蓄电池组供电电源为负载提供电能，补充太阳能供电电源能量的不足部分。

所述的BUCK2模块的输入电压为变化值，BUCK2模块输出电压恒定、输出功率恒定，从而带动负载工作。

参照图2，如图所示电动机驱动器为太阳能电车的电机驱动装置，只需接入驱动器的电压U与功率P达到电机运行需要即可使电车运转，当太阳能电池组电量充足时，MPPT控制器的输出电压Us通过电阻R1、R2采样输入PWM1模块，使占空比为零，BUCK1电路输出电压为零，全部由太阳能电池组提供能量，其输出电压又经过BUCK2电路使输出电压Uo符合太阳能电动机所需电压要求；当太阳能电池组能量不足时，MPPT控制器输出电压Us通过电阻R1、R2采样输入PWM1模块，产生占空比为m的驱动信号，导致BUCK1电路输出电压u1，Us与u1串联叠加后作为BUCK2的输入，由于u1的叠加使BUCK2的输入回路电压升高，在功率不变的前提下，其输入回路电流减小，即流过MPPT控制器的电流减小，待达到稳态时MPPT输出电压不变，其电流减小量正变与其功率减小量。而BUCK1的占空比稳定为M，输出电压稳定为U1，且二者都反变与电流减小量或功率减小量，因此，MPPT控制器在太阳能电池组功率减小时保持输出电压Us稳定，输出太阳能电池组的全额功率，而蓄电池组通过BUCK1电路补充输出太阳能电池组功率的不足部分；最后，太阳能电池组与蓄电池组串联输入BUCK2，经过电阻R3、R4形成的反馈调节产生稳定的输出电压Uo，输送给电机驱动器，从而驱动太阳能电车稳定运行。