太阳能充电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种太阳能充电电路，包括分别用于连接光伏电池阵列的正极和负极的第一端子和第二端子、分别用于连接蓄电池的正极和负极的第三端子和第四端子；所述充电电路还包括保护单元和充电控制单元，其中：所述第一端子和第三端子相连，且所述第一端子经由保护单元为充电控制单元供电；所述充电控制单元的输入端连接到第二端子、输出端连接第四端子。本实用新型通过一个保护装置同时有效保护光伏电池阵列和蓄电池，显著降低了系统成本。
【专利说明】太阳能充电电路【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光伏发电领域，更具体地说，涉及一种太阳能充电电路。
【背景技术】
[0002]离网型太阳能发电系统被广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站等应用场所。系统一般由光伏电池阵列、充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。光伏电池阵列在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。
[0003]在上述太阳能发电系统中，光伏电池阵列通过一个保护装置(比如空气开关)连接到充放电控制器上，然后充放电控制器再通一个保护装置(比如空气开关)接蓄电池组，也就是说需要两个保护装置(比如空气开关)才能同时保护光伏电池阵列和蓄电池。上述结构显然将增加系统成本。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技 术问题在于，针对上述离网型太阳能发电系统中蓄电池充电因采用两个保护装置而导致成本升高的问题，提供一种仅具有一个保护装置的太阳能充电电路。
[0005]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种太阳能充电电路，包括分别用于连接光伏电池阵列的正极和负极的第一端子和第二端子、分别用于连接蓄电池的正极和负极的第三端子和第四端子；所述充电电路还包括保护单元和充电控制单元，其中:所述第一端子和第三端子相连，且所述第一端子经由保护单元为充电控制单元供电；所述充电控制单元的输入端连接到第二端子、输出端连接第四端子。
[0006]在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述保护单元包括串接在第一端子和充电控制单元之间的空气开关或保险丝。
[0007]在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述充电控制单元包括控制电路、母线电容和第一功率开关器件，其中:所述母线电容的正极连接到保护单元、负极连接到第四端子；所述第一功率开关器件通过集电极和发射极串接在第二端子和第四端子之间、基极连接控制电路的控制信号输出端；所述控制电路由母线电容的正极供电并在该控制电路失电时，控制信号输出端输出低电平。
[0008]在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述充电控制单元包括第二功率开关器件，所述第二功率开关器件通过发射极和集电极串接在第一功率开关器件与第四端子之间，且基极连接到控制电路的控制信号输出端。
[0009]在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述第一功率开关器件的集电极连接第二端子、发射极连接第二功率开关器件的发射极；所述第二功率开关器件的集电极连接第四端子。
[0010]在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述第一功率开关器件和第二功率开关器件为场效应管或三极管。
[0011 ] 在本实用新型所述的太阳能充电电路中，所述充电控制单元还包括功率开关二极管和电感，其中:所述电感串接在第一功率开关器件与第四端子之间；所述功率开关二极管的正极连接到电感和第一功率开关器件的连接点、负极连接到母线电容的正极。
[0012]本实用新型的太阳能充电电路具有以下有益效果:通过一个保护装置同时有效保护光伏电池阵列和蓄电池，显著降低了系统成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型太阳能充电电路实施例的示意图。
[0014]图2是图1中太阳能充电电路的第一应用场景的示意图。
[0015]图3是图1中太阳能充电电路的第二应用场景的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017]如图1所示，是本实用新型太阳能充电电路实施例的示意图，该太阳能充电电路用于通过光伏电池阵列为蓄电池充电，并提供充电过程中的保护。本实施例的太阳能充电电路包括第一端子PV+、第二端子PV-、第三端子BAT+、第四端子BAT-、保护单元11以及充电控制单元12，其中第一端子PV+和第二端子PV-分别用于连接光伏电池阵列的正极和负极，第三端子BAT+和第四端子BAT-分别用于连接蓄电池的正极和负极；第一端子PV+和第三端子BAT+相连，且该第一端子PV+经由保护单元11为充电控制单元12供电(即第一端子PV+经由保护单元11连接到充电控制单元12的电源接入端)；充电控制单元12的输入端连接到第二端子PV-、输出端连接第四端子BAT-。
[0018]上述保护单元11在太阳能发电系统工作异常时断开，其具体可包括串接在第一端子PV+和充电控制单元12的供电端之间的空气开关或保险丝。
[0019]在上述太阳能充电电路中，当太阳能发电系统正常运行时，保护单元11闭合，光伏电池阵列将太阳能转换为直流电，并由充电控制单元12根据电池状态对蓄电池进行充电；当系统异常时，保护单元11跳脱，充电控制单元12处于失电状态，充电控制单元12内的半导体开关器件分离，使得蓄电池和光伏电池阵列脱开，有效的保护了光伏电池阵列和蓄电池。
[0020]如图2所示，是图1中太阳能充电电路的第一应用场景的示意图。该应用场景中的保护单元11采用空气开关CB1，充电控制单元12包括控制电路(图中未示出，具体可包括一个控制芯片)、母线电容Cl、第一功率开关器件S1、第二功率开关器件S2，其中母线电容Cl的正极连接到空气开关CBl、负极连接到第四端子BAT-;控制电路的供电端连接到母线电容Cl的正极；第一功率开关器件SI和第二功率开关器件S2串接在第二端子FA-和第四端子BAT-之间，并由控制电路的控制信号输出端输出的控制信号开通或关断(即第一功率开关器件SI和第二功率开关器件S2的基极连接到控制电路的控制信号输出端)。
[0021]上述第一功率按开关器件SI和第二功率开关器件S2可以为场效应管或三极管
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[0022]由于控制电路经由空气开关CBl供电，因此在空气开关CBl闭合时，控制电路根据蓄电池状态产生控制信号使第一功率开关器件SI和第二功率开关器件S2导通，从而光伏电池阵列可为蓄电池充电；而当空气开关CBl断开时，控制电路失电从而其控制信号输出端输出低电平，使第一功率开关器件SI和第二功率开关器件S2断开，从而光伏电池阵列停止为蓄电池充电。
[0023]特别地，上述第一功率开关器件SI的集电极连接第二端子PV-、发射极连接到第二功率开关器件S2的发射极，第二功率开关器件S2的发射极连接到第四端子BAT-。通过串接的第一功率开关器件SI和第二功率开关器件S2，可进一步保证系统的安全性，避免其中一个被击穿而损坏光伏电池阵列和蓄电池。
[0024]如图3所示，是图1中太阳能充电电路的第二应用场景的示意图。该应用场景中的保护单元11采用空气开关CB2，充电控制单元12包括控制电路(图中未示出，具体可包括一个控制芯片)、母线电容C2、第三功率开关器件S3、功率开关二极管Dl和电感LI，其中母线电容C2的正极连接到空气开关CB2、负极连接到第四端子BAT-;控制电路的供电端连接到母线电容C2的正极；第三功率开关器件S3由控制电路的控制信号输出端输出的控制信号开通或关断(即第三功率开关器件S3的基极连接到控制电路的控制信号输出端);电感LI串接在第三功率开关器件S3与第四端子BAT-之间；功率开关二极管Dl的正极连接到电感LI和第三功率开关器件S3的连接点、负极连接到母线电容C2的正极。
[0025]在空气开关CB2断开时，控制电路失电，其控制信号输出端输出低电平，从而第三功率开关器件S3断开，光伏电池阵列停止为蓄电池充电。
[0026]当然，在实际应用中，上述太阳能充电电路还可应用于其他场景，例如充电控制单元采用其他拓扑结构的场合等。
[0027]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种太阳能充电电路，包括分别用于连接光伏电池阵列的正极和负极的第一端子和第二端子、分别用于连接蓄电池的正极和负极的第三端子和第四端子；其特征在于:所述充电电路还包括保护单元和充电控制单元，其中:所述第一端子和第三端子相连，且所述第一端子经由保护单元为充电控制单元供电；所述充电控制单元的输入端连接到第二端子、输出端连接第四端子。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述保护单元包括串接在第一端子和充电控制单元之间的空气开关或保险丝。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述充电控制单元包括控制电路、母线电容和第一功率开关器件，其中:所述母线电容的正极连接到保护单元、负极连接到第四端子；所述第一功率开关器件通过集电极和发射极串接在第二端子和第四端子之间、基极连接控制电路的控制信号输出端；所述控制电路由母线电容的正极供电并在该控制电路失电时，控制信号输出端输出低电平。
4.根据权利要求3所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述充电控制单元包括第二功率开关器件，所述第二功率开关器件通过发射极和集电极串接在第一功率开关器件与第四端子之间，且基极连接到控制电路的控制信号输出端。
5.根据权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述第一功率开关器件的集电极连接第二端子、发射极连接第二功率开关器件的发射极；所述第二功率开关器件的集电极连接第四端子。
6.根据权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述第一功率开关器件和第二功率开关器件为场效应管或三极管。
7.根据权利要求6所述的太阳能充电电路，其特征在于:所述充电控制单元还包括功率开关二极管和电感，其中:所述电感串接在第一功率开关器件与第四端子之间；所述功率开关二极管的正极连接到电感和第一功率开关器件的连接点、负极连接到母线电容的正极。
【文档编号】H02J7/00GK203553989SQ201320628451
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】刘玉伟, 何飞 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司