一种光伏充电控制系统和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种光伏充电控制系统和控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，光伏充电电路的应用有多种方式，其中的一种典型方式就是光伏板通过电子开关直接对蓄电池充电。这种充电方式又分为共正极接法和共负极接法两种。共正极接法由于可以在低边使用低导通电阻的N沟道MOS管做为开关管且不需要隔离的驱动电源，充电损耗低、发热小、器件少、电路体积小、成本低，在中小功率光伏发电系统中应用非常广泛。例如，在离网型光伏路灯系统中就大量使用此种充电电路。但是，由于此种电路中光伏负极和蓄电池负极之间有开关，所以在开关管关断的期间造成以光伏负为参考的电路和以蓄电池负为参考的电路不共地。这就使得光伏充电控制和光伏电压采样变得复杂。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种光伏充电控制系统，该控制系统可以实时采样光伏电压，且结构简单、成本低廉，高速开关、稳定可靠。本发明还提供一种基于此光伏充电控制系统的控制方法。解决了目前共正极充电电路在开关管关断期间的采样问题和电路不共地时的控制问题。
[0004]本发明采用的技术方案:
[0005]1.一种光伏充电控制系统，其特征在于，所述光伏充电控制系统包含控制模块和电压采样模块，所述控制模块一端与光伏组件连接，另一端与蓄电池连接；其中，所述控制模块包含MCU控制模块、充电控制模块、防反向充电控制模块，所述电压采样模块包含光伏电压采样模块和蓄电池电压采样模块；所述MCU控制模块包含四个信号端:第一信号端，输出用于驱动所述防反向充电控制模块的第一开关管Qll的控制信号SI，所述MCU控制模块通过其输出的控制信号SI与所述防反向充电控制模块连接并进行控制；第二信号端，输出用于驱动所述充电控制模块的第二开关管Q21的控制信号S2，MCU控制模块还通过其输出的控制信号S2与所述充电控制模块连接并进行控制；第三信号端，所述MCU控制模块通过所述第三信号端与所述光伏电压采样模块连接并接收来自所述光伏电压采样模块的VS-PV信号；第四信号端，MCU控制模块通过所述第四信号端与所述蓄电池电压采样模块连接并接收来自所述蓄电池电压采样模块的VS-BAT信号。
[0006]2.所述防反向充电控制模块包括:第一开关管Q11、第二三极管Q12、第三三极管Q13、第四三极管Q14、第五三极管Q15、第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R13、第四电阻R14、控制信号SI和第一驱动电源VDDl ；
[0007]所述第一开关管Ql I为低导通电阻的N沟道MOS管，所述第一开关管Ql I的源连极接所述蓄电池负极，所述第一开关管Qll的漏极连接所述充电控制模块的第二开关管Q21的漏极；Q11的栅极连接第一电阻R11，所述第一电阻Rll用于控制所述第一开关管Qll的驱动特性并消除驱动线路上的自激振荡；所述第一电阻Rll —端连接至第二三极管Q12的发射极，同时还连接至第三三极管Q13的发射极；所述第二三极管Q12的基极与所述第三三极管Q13的基极相连，所述第二三极管Q12的集电极连接到地，所述第三三极管Q13的集电极连接至所述第一驱动电源VDDl ;所述第一驱动电源VDDl用于向所述第一开关管Qll提供驱动电源；所述第二电阻R12、第三电阻R13和第四电阻R14是限流电阻，所述第三三极管Q13的基极接所述第二电阻R12再连接至所述第一驱动电源VDDl ;所述第二三极管Q12的基极连接第四三极管Q14的集电极，所述第四三极管Q14的发射极接地，所述第四三极管Q14的基极连接限流电阻R13再连接至所述第一驱动电源VDD1，所述第四三极管Q14基极同时连接所述第五三极管Q15的集电极；所述第四三极管Q14起控制第一开关管Qll默认驱动电平的作用，使所述第一开关管Qll在无外部控制信号输入时默认为关断状态；所述第五三极管Q15的发射极接地，基极接限流电阻R14 ;所述限流电阻R14的另一端接所述外部控制信号SI，外部控制信号SI通过防反向充电控制模块控制第一开关管QlI的导通或关断。
[0008]3.当外部控制信号SI为高电平时，第一开关管Qll导通；外部控制信号SI为低电平时，第一开关管Qll关断。
[0009]4.所述第一驱动电源VDDl是从所述蓄电池两端生成的12V电源。
[0010]5.所述充电控制模块包括第二开关管Q21、第六三极管Q22、第七三极管Q23、第八三极管Q24、第一光耦U21、第五电阻R21、第六电阻R22、第七电阻R23、第八电阻R24、第二驱动电源VDD2和外部控制信号S2 ；
[0011]所述第二开关管Q21为低导通电阻的N沟道MOS管，所述第二开关管Q21的源极接光伏组件的负极；所述第二开关管Q21的漏极接防反向充电控制模块的第一开关管Qll的漏极；第二开关管Q21的栅极连接第五电阻R21，第五电阻R21用于控制第二开关管Q21的驱动特性并消除驱动线路上的自激振荡；所述第五电阻R21连接至第六三极管Q22的发射极，同时也连接至第七三极管Q23的发射极；所述第六三极管Q22的基极与所述第七三极管Q23的基极相连，所述第六三极管Q22的集电极连接到光伏组件负极，所述第七三极管Q23的集电极连接至所述第二驱动电源VDD2 ;第六电阻R22、第七电阻R23和第八电阻R24是限流电阻，所述第七三极管Q23的基极连接限流电阻R22再连接至第二驱动电源VDD2，所述第六三极管Q22与所述第七三极管Q23共同构成一个功率驱动电路；所述第六三极管Q22的基极连接所述第八三极管Q24的集电极，所述第八三极管Q24的发射极接光伏组件负极，第八三极管Q24的基极接限流电阻R23再连接至第二驱动电源VDD2，所述第八三极管Q24起控制第二开关管Q21默认驱动电平的作用，使第二开关管Q21在无外部控制信号输入时默认为关断状态；第八三极管Q24的基极同时连接所述第一光耦U21内置的光敏三极管集电极端；第一光耦U21内置的光敏三极管发射极接光伏组件负极；第一光耦U21内置的发光二极管正极连接限流电阻R24，限流电阻R24的另一端连接外部控制信号S2 ;外部控制信号S2的零电势参考点为地；所述第一光耦U21内置的发光二极管负极接地；外部控制信号S2控制第二开关管Q21的导通或关断。
[0012]6.所述第二驱动电源VDD2是从光伏组件两端生成的12V电源，用于向第二开关管Q21提供驱动电源。
[0013]7.当外部控制信号S2为高电平时，所述第二开关管Q21导通；当外部控制信号S2为低电平时，所述第二开关管Q21关断。
[0014]8.所述蓄电池电压采样模块包括第九电阻R15、第十电阻R16 ;所述第九电阻R15、第十电阻R16构成分压网络，该分压网络用于产生蓄电池电压采样信号至MCU控制模块的信号采样端VS-BAT，MCU控制模块根据所述蓄电池电压采样信号VS-BAT推断蓄电池电压VB0
[0015]9.所述光伏电压采样模块包括第一运算放大器U41、第十一电阻R41、第十二电阻R42、第十三电阻R43、第十四电阻R44、第十五电阻R45 ；
[0016]所述第一运算放大器U41的同向输入端连接所述第十一电阻R41再连接至光伏组件正极PV+ ;第一运算放大器U41的同向输入端还连接第十二电阻R42到地；所述第一运算放大器U41的反向输入端连接所述第十三电阻R43再连接至光伏伏组件负极PV-;所述第一运算放