可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置。它具有一个由太阳能电池、DC-DC变换器、负载和与负载并联的蓄电池连接构成的供电回路，它还具有一个最大功率跟踪控制电路，其改进点是增设了一个可编程蓄电池充电控制电路，该可编程蓄电池充电控制电路由一个蓄电池电压电流采样电路、一个蓄电池温度采样电路和一个可编程数字调节电路构成。本实用新型可对蓄电池的充电进行浮充和均充模式的自动切换，还可在蓄电池环境温度或自身温度变化时自动进行温度补偿，使蓄电池充电过程趋近出厂给出的充电曲线，有效地起到了蓄电池保护作用，大幅延长蓄电池寿命，增强了整个太阳能供电系统的供电安全性。
【专利说明】可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置【技术领域】[0001]本实用新型涉及一种太阳能最大功率跟踪控制装置，尤其是一种可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置。【背景技术】[0002]在已有技术，在一定的环境温度和日照强度下，太阳能电池具有唯一的最大功率点，太阳能最大功率跟踪(简称MPPT)控制装置主要是通过实时采集太阳能电池输出的功率来调整其供电回路中DC-DC变换器的变换功率，使负载取用的功率(即伏/秒面积)始终跟随太阳能电池输出的最大功率点，从而使太阳能电池输出的功率得以充分利用。[0003]太阳能最大功率跟踪控制装置一般均设有一个与负载并联的蓄电池，该蓄电池作为备用供电设备，在太阳能电池不能输出供电电压时，由它代为供电。因此，太阳能电池在为负载供电的同时，还担负着为蓄电池充电的任务。当蓄电池处于不同工况或不同的环境温度时，其充电电压和电流要进行调整，才能对蓄电池进行合理充电，延长其使用寿命，例如:[0004]1、根据蓄电池亏损电量的不同需进行充电电压电流的调整:在蓄电池电量耗损不大的情况，要进行浮动充电，即恒压小电流充电，简称浮充，充电电流约为电池容量C的1% 左右；而在蓄电池电量耗损较大的情况下，则需要均恒充电，即恒压大电流充电，简称均充， 充电电流约为电池容量C的10%左右。[0005]2.依据蓄电池所处环境温度的不同需进行充电电压电流的调整:根据蓄电池工作的环境温度，需按照负温系数(一 3.9mV/°C)进行充电电压调整，即按照环境温度上升而充电电压下降的规律进行充电电压调节。从而避免在夏季时过充，而冬季时欠充，损坏蓄电池理化结构，降低使用寿命。[0006]由于蓄电池价昂体重，更换不易，故它的合理充电、延长其使用寿命就显得非常重要，然而现行MPPT控制装置没有做到对蓄电池进行合理的充电，使蓄电池的寿命受到较大的影响，这也降低了整个太阳能供电系统的供电安全性。实用新型内容[0007]本实用新型的目的是为了克服现行MPPT控制装置的不足，提供一种可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置，实现蓄电池充电的智能化管理，提高蓄电池的使用寿命。[0008]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:[0009]它具有一个由太阳能电池、DC-DC变换器、负载和与负载并联的蓄电池连接构成的供电回路，所述的DC-DC变换器用于实现输出功率的变换，并输出功率至蓄电池和负载；它还具有一个最大功率跟踪控制电路，该最大功率跟踪控制电路主要由一个太阳能电压电流采样电路、一个数字信号处理器、一个功率跟踪驱动电路、一个脉冲宽度调节电路构成，所述的太阳能电压电流采样电路对太阳能电池的输出端电压电流进行采样，所述的数字信号`处理器根据对太阳能电压电流的采样输出最大功率跟踪控制信号给脉冲宽度调节电路，由 脉冲宽度调节电路对所述的DC-DC变换器(4)进行输出功率调节，以实现最大功率跟踪；其 改进之处是它还具有一个可编程蓄电池充电控制电路，该可编程蓄电池充电控制电路由一 个蓄电池电压电流采样电路(10 )、一个蓄电池温度采样电路(11)和一个可编程数字调节 电路(3 )构成，所述的蓄电池电压电流采样电路对蓄电池的充电电流电压进行采样，该蓄电 池电压电流采样电路的输出端接在所述的数字信号处理器(8 )的AD输入接口上，所述蓄电 池温度采样电路对蓄电池自身温度进行采样，该蓄电池温度采样电路的输出端接在所述数 字信号处理器(8)的AD输入接口上，所述可编程数字调节电路(3)的输入端接在数字信号 处理器(8)的输出接口上，所述可编程数字调节电路(3)的输出端通过一个与门(6)与脉冲 宽度调节电路(7)的输入端相接。[0010]本实用新型用增加可编程充电控制电路实现了对蓄电池所有充电过程的智能化 管理，与现行MPPT控制装置相较，其特点如下:[0011]1.自动判别蓄电池工况，实现对蓄电池均充和浮充模式的转换。[0012]2.在蓄电池环境温度或自身温度变化时，自动进行温度补偿，使蓄电池充电过程 趋近出厂给出的充电曲线。[0013]上述措施有效地起到了蓄电池保护作用，大幅延长蓄电池寿命，增强了整个太阳 能供电系统的供电安全性。【专利附图】
【附图说明】[0014]图1是本实用新型的原理方框图。[0015]图2是供电回路和信号处理器等电路的电路原理图。[0016]图3是蓄电池温度采样电路原理图。[0017]图4是蓄电池电压电流采样电路原理图。[0018]图5是太阳能电压电流采样电路原理图。【具体实施方式】[0019]下面根据实施例详细说明本实用新型的电路结构和工作原理。[0020]参见图1、2，它具有一个由太阳能电池(I)、DC-DC变换器(4)、负载(5)和与负载 并联的蓄电池(12)连接构成的供电回路，所述的DC-DC变换器(4)用于实现输出功率的变 换，并输出功率至蓄电池(12)和负载(5)；[0021]参见图1、2、5，它还具有个最大功率跟踪控制电路，该最大功率跟踪控制电路王 要由一个太阳能电压电流采样电路(2)、一个数字信号处理器(8)、一个功率跟踪驱动电路(9)、一个脉冲宽度调节电路(7)构成，所述的太阳能电压电流采样电路⑵对太阳能电池 的输出端电压电流进行采样，所述的数字信号处理器(8)根据太阳能电压电流的采样输出 最大功率跟踪控制信号给脉冲宽度调节电路(7)，由脉冲宽度调节电路(7)对所述的DC-DC 变换器(4)进行输出功率调节，从而实现最大功率跟踪。[0022]在上述MPPT控制装置正常工作时，只要太阳能电池的电压大于蓄电池电压时，太 阳能电池就会向蓄电池充电，为了使蓄电池实现前述的合理充电，本例采用了如下电路:[0023]参见图1、2、3、4，增设一个可编程蓄电池充电控制电路，该可编程蓄电池充电控制电路由一个蓄电池电压电流采样电路(10 )、一个蓄电池温度采样电路(11)和一个可编程 数字调节电路(3)构成，所述的蓄电池电压电流采样电路(10)的电流采样点(DCL、DCL1)并 接在采样电阻(FLQl)的两端，其电压采样点Vo接在DC-DC变换器的输出端，其采样输出端 接在数字信号处理器(8)的AD输入接口(P1.4、P1.6)上，所述蓄电池温度采样电路的采样 点是将温度传感器贴附在蓄电池的表面，其采样输出端接在所述的数字信号处理器(8)的 AD输入接口(P0.7)上，所述可编程数字调节电路(3)由可编程数字调节器(U8)和一个信 号放大器(U3C)构成，可编程数字调节器(U8)的输入端(U8的2、3、4脚)接在数字信号处理 器(8)的输出接口(P1.1、P2.1、P2.4)上，其输出端(9脚)与所述的信号放大器(U3C)输入 端相接，该信号放大器的输出端通过一个与门(6)与脉冲宽度调节电路(7)的输入端(2脚) 相接。[0024]其中与门(6)接收二路调节信号，一路是来自功率跟踪驱动电路(9)输出的MPPT 调节信号，一路是来自可编程蓄电池充电控制电路的蓄电池充电调节信号。由数字信号处 理器(8)根据实时计算出的MPPT调节信号和蓄电池充电调节信号进行分时段的输出功率 调节。[0025]所述蓄电池充电调节的工作原理是:所述的数字信号处理器(8)通过蓄电池电压 电流采样电路(10)和蓄电池温度采样电路(11)实时采集蓄电池的工况(是处于浮充还是 均充状态)和其自身的温度，并根据这一参数确定采用浮充还是均充模式，然后计算出具有 温度补偿的浮充或均充的功率调节数字信号，可编程数字调节电路(3)根据该数字信号相 应输出一个代表相应占空比的斩波控制信号，该斩波控制信号经过信号放大后，送入脉冲 宽度调节电路(7)，使其按照该占空比的斩波控制信号产生相应的DC-DC变换器的斩波信 号，从而使DC-DC变换器输出相应的浮充或均充的充电功率。
【权利要求】
1.一种可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置，它具有一个由太阳能电池(I)、DC-DC变换器(4 )、负载(5 )和与负载并联的蓄电池(12 ) 连接构成的供电回路，所述的DC-DC变换器(4)用于实现输出功率的变换，并输出功率至蓄 电池(12)和负载(5)；它还具有一个最大功率跟踪控制电路，该最大功率跟踪控制电路主要由一个太阳能电 压电流采样电路(2)、一个数字信号处理器(8)、一个功率跟踪驱动电路(9)、一个脉冲宽度 调节电路(7)构成，所述的太阳能电压电流采样电路(2)对太阳能电池的输出端电压电流 进行采样，所述的数字信号处理器(8)根据对太阳能电压电流的采样输出最大功率跟踪控 制信号给脉冲宽度调节电路(7)，由脉冲宽度调节电路(7)对所述的DC-DC变换器(4)进行 输出功率调节，以实现最大功率跟踪；其特征是:它还具有一个可编程蓄电池充电控制电路，该可编程蓄电池充电控制电路由一个蓄电 池电压电流采样电路(10 )、一个蓄电池温度采样电路(11)和一个可编程数字调节电路(3 ) 构成，所述的蓄电池电压电流采样电路对蓄电池的充电电流电压进行采样，该蓄电池电压 电流采样电路的输出端接在所述的数字信号处理器(8 )的AD输入接口上，所述蓄电池温度 采样电路对蓄电池自身温度进行采样，该蓄电池温度采样电路的输出端接在所述数字信号 处理器(8)的AD输入接口上，所述可编程数字调节电路(3)的输入端接在数字信号处理器(8)的输出接口上，所述可编程数字调节电路(3)的输出端通过一个与门(6)与脉冲宽度调 节电路(7)的输入端相接。
2.根据权利要求1所述的可编程控制蓄电池充电的太阳能最大功率跟踪控制装置，其 特征是:所述可编程数字调节电路(3)由可编程数字调节器和一个接在该可编程数字调节 器输出端的信号放大器构成。
【文档编号】H02J7/00GK203387262SQ201320500626
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】余新洛 申请人:余新洛