[发明专利]太阳能光伏充电控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电控制装置，尤其是一种太阳能光伏充电控制装置。

背景技术

光伏充电发电是利用太阳能电池阵列中的光生伏特效应，将光能转换成电能，并储存于蓄电池中供负载使用的技术。该技术实施时，需在太阳能电池阵列与蓄电池之间配置光伏充电控制器，如在“带MPPT控制的光伏充电控制器的设计”(《电气电子教学学报》2011年12月，第33卷第6期，第61～64页)中所公开的一种光伏发电充电控制系统。该系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池和控制器组成，其中的控制器主要由DC-DC变换器、充电电流和电池电压检测器，以及PWM(脉宽调制)驱动器和微处理器等组成。其中，DC-DC变换器选用降压型BUCK变换器，其主要由以占空比工作的开关元件——P沟道功率绝缘栅场效应(MOS)管、二极管、电感、电容和反馈环路组成；PWM驱动器为三极管，其基极与微处理器输出的PWM信号电连接、集电极与P沟道功率MOS管的栅极电连接。充电时，微处理器一方面通过对蓄电池充电电流与电压的检测，以选择合适的充电控制模式，另一方面判断光伏电池的工作状态，以决定是否进行最大功率跟踪(MPPT)控制，并通过对DC-DC变换器占空比的调整，达到控制目标。但是，这种光伏充电控制器虽可通过检测蓄电池充电电压、充电电流的大小，在光照强度足够的情形下，根据被充蓄电池的特点采用常用的恒流、恒压和浮充三阶段充电控制方法完成对蓄电池的智能控制，并在光照强度不足的条件下，自动地切换到MPPT控制状态，以采用扰动观察控制策略使光伏电池具有最大的功率输出，从而提高了光伏电池的发电效率，却也同时存在着不足之处，首先，仅适用于小型、低功率的光伏发电系统，而对于大功率，尤其是涉及需有大电流输出的光伏发电系统，则会因其中的二极管的功率损耗过大而导致其系统的效率低下；其次，由于P沟道功率MOS管开通时并非处于零电压状态，因而有着较大的冲击电流，尤为对于大功率的光伏发电系统，长期以往，极易造成其早期损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理，适于大功率的光伏发电系统的太阳能光伏充电控制装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：太阳能光伏充电控制装置由光伏板接线端子与蓄电池接线端子之间串接的DC-DC变换部件，以及其输入端与电压电流检测部件电连接、输出端经PWM信号驱动部件与DC-DC变换部件的控制端电连接的微处理器组成，特别是，

所述PWM信号驱动部件包含串接的RC低通滤波器、PWM芯片和逻辑门电路，用于根据微处理器发来的PWM占空比信号，按时序向DC-DC变换部件提供辅助开关、主开关和同步整流开关的驱动信号；

所述DC-DC变换部件的基本组成为，两端并联有第一谐振电容的主开关与两端并联有第二谐振电容的同步整流开关串连后跨接于光伏板接线端子的正、负极两端，辅助开关的一端与光伏板接线端子的正极电连接、另一端经谐振电感与主开关和同步整流开关的接点电连接，所述接点经滤波电感与蓄电池接线端子的正极电连接，蓄电池接线端子的负极与光伏板接线端子的负极电连接，用于依次使同步整流开关零电流关断、主开关零电压开通后按占空比设定的时间于准零电压下关断，以及同步整流开关零电压开通且其稳态压降≤0.1V。

作为太阳能光伏充电控制装置的进一步改进：

优选地，RC低通滤波器由第五电阻和第四电容组成，用于将来自微处理器的数字量PWM信号变换成模拟量的PWM信号。

优选地，PWM芯片为集成电路芯片UC3525A，其A引脚、B引脚和GND引脚短接，IN+引脚接RC低通滤波器的输出端、VDD引脚接逻辑门电路的输入端，用于输出0～100％的占空比脉冲信号。

优选地，逻辑门电路分别由主开关信号驱动电路、辅助开关信号驱动电路和同步整流开关信号驱动电路组成，用于根据微处理器发来的占空比脉冲信号先后发出辅助开关驱动信号、主开关驱动信号和同步整流开关驱动信号；

所述主开关信号驱动电路为依次串接的第一与非门、前死区RCD延时网络、第二与非门、主开关RCD延时网络和第三与非门，其中的第一与非门的两使能端接集成电路芯片UC3525A的VDD引脚、第二与非门的一使能端接微处理器，用于对主开关的驱动，并同时用于由微处理器在待机时或者需要保护的场合禁止对主开关的驱动，