专利名称：风光互补充电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过风力发电机和太阳能电池板对蓄电池进 行充电的装置，具体涉及一种风光互补充电控制器。
背景技术：
太阳能和风能都是清洁的、取之不尽的可再生能源资源，对环境 也不会造成污染，大力推广和利用太阳能、风能发电技术和产品是一 种长远的、经济的环保投资。现在我国还有很多地区处于缺电状态， 这些地区离电网较远，用电分散，并网发电难度很大，特别是在旅游 地区、边远地区生活照明用电也比较困难。而利用太阳能和风能互补
发电技术是解决这一问题的最佳方案。
目前国内外使用的风光互补充电器多采用将太阳能电池板或风力
发电机发出的电能通过一个防止反向电流的二极管对蓄电池充电。当 蓄电池电压达到浮充电压后，通过控制开关断开充电回路停止充电。 但由于蓄电池内阻比较小，在与风力发电机和太阳能电池板直接连接 后，风力发电机和太阳能电池板的输出电压会被钳制到与蓄电池电压 相等，小于额定电压，这种情况下风力发电机和太阳能电池板都无法 达到最大功率输出，充电效率低下，蓄电池充电速度也比较慢，不利 于对风能和太阳能这两种环保能源的合理使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不 足，提供一种可有效提高蓄电池充电效率、最大限度的利用风力发电 机和太阳能电池板发出的电能进行充电的风光互补充电控制器。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该风光互补充电 控制器包括蓄电池、可分别与太阳能电池板或风力发电机连接从而对蓄电池充电的充电器，其中，所述充电器采用DC/DC高频充电电路， 该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路进行充 电的MCU控制电路，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，风力 发电机输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控 制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成 风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板时，太阳能电 池板输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制 电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成太 阳能的存储。
优选的是，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，MCU控制 电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完 成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板后，MCU控 制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流， 完成太阳能的存储。
其中，所述MCU控制电路包括PIC单片机、电压采样电路、电 流采样电路，PIC单片机的一个模/数转换端口用于采集电压采样电 路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电压，其另一个模/数转换 端口用于采集电流采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电 流，再由PIC单片机计算出当前的充电功率，并对DC/DC高频充电电 路进行动态调节使蓄电池的充电功率始终保持在最大值。
所述电压采样电路可包括两个串联于蓄电池两侧的电阻Rl、电 阻R2，由PIC单片机中一个模/数转换端口对上述两个分压点即电阻 Rl、 R2的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压后通 过运算判断蓄电池当前的实际电压。
所述电流采样电路包括可采集蓄电池的充电电流的电流传感器 以及电阻RT，所述电流传感器输出的支流信号通过电阻RT转换成电 压信号，由PIC单片机中一个模/数转换端口对该电压信号进行采样， PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池当前实际的充电电流。
所述DC/DC高频充电电路包括M0SFET开关管Tl、电感L1、 二 极管D1、电容C1和电容C2，所述电路构成一个BUCK型高频开关电源电路。
优选的是，MCU控制电路通过产生PWM调制信号来控制DC/DC 高频充电电路，采用PWM方式调节其输出电压和电流，这样DC/DC 高频充电电路就能根据MCU控制电路的控制进行充电电流调节。其 中，MCU控制电路产生的PWM信号通过控制DC/DC高频充电电路中 M0SFET开关管T1的导通和关断来控制DC/DC高频充电电路，通过电 流采样电路采集充电电流并由MCU控制电路中的PIC单片机进行最大 功率运算，根据运算结果改变输出的PWM调制信号占空比，调节输出 电压和电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果，达到最大功率充电。
在将DC/DC高频充电电路接入风力发电机时，通过采用电阻箱 对风力发电机发出的多余电能进行泄放，所述电阻箱与MCU控制电路 相连。
由于太阳能电池板和风力发电机属于电流型电源，在其输出端上 连接很大负载时，输出电流变大，由于风力发电机和电池板的特性， 其输出电压会降低，这样根据功率公式P=UXI ，输出功率并不是最 大。本实用新型高效率充电控制器，它将风力发电机和太阳能电池板 发出的电能，采用最大功率跟踪方式储存到蓄电池，从而提高风力发 电机和太阳能电池板对蓄电池充电的效率，采用最大功率跟踪方式， 就是不断的调节输出电压和电流的关系，使输出功率最大。
当蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电 路将充电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电，从而延长蓄 电池使用寿命。
本实用新型充电控制器外观新颖小巧，保护功能完善，抗冲击性 负载能力强，应用范围广泛，使用户更好地对风能和太阳能这两种新 型能源的使用，是一种环保、节能降耗的产品。
图l为本实用新型充电控制器的电路结构图
图2为MCU控制电路的电路原理图
图3为DC/DC高频充电电路的电路原理图图中R1—电阻 R2—电阻 RT—电阻 Cl、 C2、 C3—电容 T1、T2 —MOSFET开关管 Ll一电感 D1—二极管 l一太阳能电池 板 2 —风力发电机 3 —DC/DC高频充电电路 4 —MCU控制电路 5 —蓄电池 6—电阻箱7—电流传感器
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细描述。 下面实施例为本实用新型的非限定性实施例。
实施例1:
图1为本实用新型的电路结构图。如图1所示，本实用新型风
光充电控制器包括有蓄电池5、 MCU控制电路4， DC/DC高频充电电路 3、用于控制风力发电机2进行泄放的电阻箱6。所述DC/DC高频充 电电路3可分别与太阳能电池板1、风力发电机2相接，所述电阻箱 6与MCU控制电路4电连接。
当DC/DC高频充电电路3与风力发电机2相连后，风力发电机2 输出的直流电通过DC/DC高频充电电路3对蓄电池5充电，MCU控制 电路4控制DC/DC高频充电电路3按最大功率跟踪方式调节充电电 流，完成高效的风能存储；当本充电控制器连接太阳能电池板1后， 太阳能电池板1输出的直流电通过DC/DC高频充电电路3对蓄电池5 充电，MCU控制电路4控制DC/DC高频充电电路3按最大功率跟踪方
式调节充电电流，完成高效的太阳能存储。
图2为MCU控制电路的电路原理图。如图2所示，MCU控制电路 4主要由PIC单片机、电压采样电路、电流采样电路组成。本实施例 中，PIC单片机采用美国Microchip公司出产的型号为PIC16F917的
单片机。
所述电压采样电路包括两个串联于蓄电池两侧的电阻Rl、电阻 R2，由PIC单片机中一个A/D (模/数)转换端口对两个分压点即电 阻R1、 R2的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压 后通过运算判断蓄电池当前的实际电压。
所述电流采样电路包括可采集蓄电池5的充电电流的电流传感器7以及电阻RT，所述电流传感器7输出的支流信号通过电阻RT转 换成电压信号，由PIC单片机中一个A/D (模/数)转换端口对该电 压信号进行采样，PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池5当 前实际的充电电流。图3为DC/DC高频充电电路的电路原理图。如图3所示，DC/DC 高频充电电路主要包括高频低功耗M0SFET开关管Tl、电感Ll、 二极 管D1、电容C1和电容C2，上述电路组成一个BUCK型高频开关电源 电路。MCU控制电路通过采集得到的蓄电池5的实际电压和充电电流 用于最大功率跟踪运算，不断的调节输出电压和电流的关系，使输出 功率最大。通过采用最大功率跟踪方式储存到蓄电池5，从而提高风力 发电机2和太阳能电池板l对蓄电池5充电的效率。MCU控制电路4通过产生P麵信号，控制DC/DC高频充电电路3 中的MOSFET开关管Tl的导通和关断，从而对DC/DC高频充电电路3 进行控制，通过电流采样电路采集充电电流并由MCU控制电路4中的 PIC单片机进行最大功率运算，根据运算结果改变输出的PWM调制信 号占空比，调节输出电压和电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果， 达到最大功率充电。例如，当输出功率变小时，增加P丽调制信号占 空比，如果输出功率有增加，就继续增加占空比使输出功率继续增加， 直到输出功率开始变小；如果增加占空比后输出功率开始减小，就开始减少占空比，使输出功率增加。当蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电 路将充电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电，这样可以延 长蓄电池的使用寿命。
权利要求1.一种风光互补充电控制器，包括蓄电池(5)、可分别与太阳能电池板(1)或风力发电机(2)连接从而对蓄电池充电的充电器，其特征在于所述充电器采用DC/DC高频充电电路(3)，该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路充电的MCU控制电路(4)，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，风力发电机输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板时，太阳能电池板输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。
2. 根据权利要求l所述的风光互补充电控制器，其特征在于当 DC/DC高频充电电路(3)连接风力发电机(2)时，MCU控制电路(4) 控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成风 能的存储；当DC/DC高频充电电路(3)连接太阳能电池板(1)后， MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电 电流，完成太阳能的存储。
3. 根据权利要求2所述的风光互补充电控制器，其特征在于所 述MCU控制电路(4)包括PIC单片机、电压采样电路、电流采样电 路，PIC单片机的一个模/数转换端口用于采集电压采样电路的采样 点电压，从而判断蓄电池的充电电压，其另一个模/数转换端口用于 采集电流采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电流，再由 PIC单片机计算出当前的充电功率，并对DC/DC高频充电电路进行动 态调节使蓄电池的充电功率始终保持在最大值。
4. 根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述电压采样电路包括两个串联于蓄电池(5)两侧的电阻Rl、电阻R2, 由PIC单片机中一个模/数转换端口对上述两个分压点即电阻R1、电 阻R2上的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压后 通过运算判断蓄电池当前的实际电压。
5. 根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所 述电流采样电路包括可采集蓄电池(5)的充电电流的电流传感器(7) 以及电阻RT，所述电流传感器输出的支流信号通过电阻RT转换成电 压信号，由PIC单片机中一个模/数转换端口对该电压信号进行采样， PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池当前实际的充电电流。
6. 根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所 述DC/DC高频充电电路包括MOSFET开关管Tl、电感Ll、 二极管Dl、 电容Cl和电容C2，上述电路构成一个BUCK型高频开关电源电路。
7. 根据权利要求6所述的风光互补充电控制器，其特征在于所 述MCU控制电路通过产生P丽调制信号来控制DC/DC高频充电电路， 采用P丽方式调节DC/DC高频充电电路的输出电压和电流。
8. 根据权利要求7所述的风光互补充电控制器，其特征在于MCU 控制电路产生的P丽信号通过控制DC/DC高频充电电路中M0SFET开 关管T1的导通和关断来控制DC/DC高频充电电路，通过电流采样电 路采集充电电流并由MCU控制电路中的PIC单片机进行最大功率运 算，根据运算结果改变输出的PWM调制信号占空比，调节输出电压和 电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果，达到最大功率充电。
9. 根据权利要求7所述的风光互补充电控制器，其特征在于当 蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电路将充 电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电。
10. 根据权利要求l一9之一所述的风光互补充电控制器，其特征在于在将DC/DC高频充电电路(3)接入风力发电机(2)时，通过 釆用电阻箱(6)对风力发电机(2)发出的多余电能进行泄放，所述 电阻箱与MCU控制电路(4)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种风光互补充电控制器，其包括太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、充电器，所述充电器采用DC/DC高频充电电路，该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路进行充电的MCU控制电路，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板后，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。该充电控制器可有效提高蓄电池充电效率、最大限度的利用风力发电机和太阳能电池板发出的电能进行充电。
文档编号H02J7/35GK201134693SQ20072031082
公开日2008年10月15日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者军 屈, 丹 赵 申请人:新疆新能源股份有限公司