专利名称：一种光强自调节太阳能充电转换模块的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能充电装置制备技术领域，特别涉及一种光强自调节太阳能充电转换模块的设计。
背景技术：
环境污染问题目前已经成为全球性问题，全球能源形势紧张、气候变暖，这些都严重威胁着经济发展和人类生活。世界各国都在寻求新能源和循环利用等战略，以保证可持续发展并获取优势地位。在污染和能源日趋紧张的背景下，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此，太阳能的利用越来越受到人们的重视。目前，各种光伏电站普遍采用太阳能电池收集太阳能，将其储存于蓄电池中以便在需要时进行电压变换供给用户使用，这种器件封装成太阳能电池组件，与储能装置、测量控制装置及直流_交流变换装置等相配套，构成光伏发电系统。传统太阳能充电传递的方式为太阳能电池一蓄电池，需要额定光照强度或强光照下才能对电池充电。然而，由于太阳能电池输出特性的非线性，使其工作点并不是时刻处于最大功率点附近。太阳能电池接受弱光照射时，电池充电不足、充电周期变长、放电周期变短，或者无法对蓄电池充电，导致光能利用率偏低，造成太阳能电池能量的浪费。
发明内容为了解决弱光照时太阳能电池能量流失问题，根据太阳能电池输出特性曲线的非线性特点，本发明通过优化充电环节的控制电路，以实现最大功率点的捕捉。本发明在太阳能电池和蓄电池之间增加充电传导模块，实现蓄电池在弱光下倍压脉冲充电、强光下直接充电的控制模式，有效提高太阳能电池的工作效率，从而在选择定额太阳能电池时达到最佳规格，提高系统安装的可靠性和适用性，降低成本的同时改善整个系统的工作性能。一种光强自调节太阳能充电转换模块，系统充电点采用电压检测闭环控制，该模块包括比较器1、比较器2、逻辑开关、泵电源、振荡器、充电开关和电池；弱光照时即输入电压小于阈值电压时，比较器1、逻辑开关、振荡器、泵电源、比较器2、充电开关、电池依次连接构成充电回路；强光照时即输入电压大于或等于阈值电压时，比较器1、充电开关和电池依次连接构成充电回路。所述的振荡器为500kHZ的脉冲信号，由第六非门(U6)和第五电阻(R5)并联组成并联电路，该并联电路再和第七非门(U7)串联组成串联电路，该串联电路再与第二电容 (C2)并联组成并联电路。所述的比较器1为光强监测比较电路，由第一非门(U1)、第二非门(U2)串联组成串联电路，该串联电路与第二电阻(R2)并联组成并联电路，该并联电路再依次与第一二极管(Ugl)、第一电阻(R1)串联组成串联电路。
3[0009]所述的比较器2为倍压充电比较电路，由第三非门(U3)、第四非门(U4)串联组成串联电路，该串联电路与第四电阻(R4)并联组成并联电路，该并联电路再依次与第二二极管(Ug2)、第三电阻(R3)串联组成串联电路。本发明研制的光强自调节太阳能充电转换模块，系统充电点采用电压检测闭环控制，是一种新型太阳能充电控制模式，提高了太阳能电池的工作效率。完善后的太阳能充电传递的方式为太阳能电池一存储单元一控制单元一蓄电池，存储单元将太阳能电池输出的电能存储于电容器中，控制单元则完成充电电压转换。本发明强、弱光照下的自动控制方式，有效地解决了太阳能电池的最佳功率点捕捉问题。经验证，模块具有宽电压工作范围的优势性能，弱光照下输出电压纹波小，传送效率高达98%，静态工作电流小于20 μ Α。该设计实现了蓄电池在弱光下倍压脉冲充电、强光下直接充电的控制模式，结构紧凑，是一款高效实用的太阳能充电控制模块。
图1.光强自调节太阳能充电转换模块功能结构图。图2.光强自调节太阳能充电转换模块控制电路原理图。
具体实施方式
实施例1图1为光强自调节太阳能充电转换模块功能结构图，如图1所示该模块包括比较器1、比较器2、逻辑开关、泵电源、振荡器、充电开关和电池；弱光照时即输入电压小于阈值电压时，比较器1、逻辑开关、振荡器、泵电源、比较器2、充电开关、电池依次连接构成充电回路；强光照时即输入电压大于或等于阈值电压时，比较器1、充电开关和电池依次连接构成充电回路；其中Uin是模块的输入电压，Uout是模块的输出电压，Ugl表示强光照比较电压给定，Ug2表示充电开关动作电压给定。图2为光强自调节太阳能充电转换模块控制电路原理图，系统充电点采用电压检测闭环控制。振荡器为500kHZ的脉冲信号，由第六非门U6和第五电阻R5并联组成并联电路，该并联电路再和第七非门U7串联组成串联电路，该串联电路再与第二电容C2并联组成并联电路；比较器1为光强监测比较电路，由第一非门U1、第二非门U2串联组成串联电路， 该串联电路与第二电阻R2并联组成并联电路，该并联电路再依次与第一二极管Ugl、第一电阻队串联组成串联电路；比较器2为倍压充电比较电路，由第三非门U3、第四非门U4串联组成串联电路，该串联电路与第四电阻R4并联组成并联电路，该并联电路再依次与第二二极管Ug2、第三电阻R3串联组成串联电路；L为泵升电源电感，Q1为逻辑开关，Q2为泵升电源开关管，Q3为充电开关管。1.倍压充电弱光照时电能预存储于电容C1,当电容端电压Uin低于比较器1的给定Ugl时，比较器1输出Utl为低电平，U5输出为高电平,Q1关闭，此刻开启Q2O振荡器提供了开关频率为500kHz的脉冲信号，Boost电路工作，输出电压开始上升。当电压达到电池充电电压两倍时(U。ut彡Ug2)，比较器2的输出U1由低电平翻转为高电平，D2导通，此刻开启Q3, 实现蓄电池的倍压充电模式。充电过程延时一定时间后，Uout下降到充电电压两倍以下，比较器2的输出由高电平翻转为低电平，此刻关闭Q3。由于充电回路断开，U。ut又开始上升，[0021]
权利要求1.一种光强自调节太阳能充电转换模块，系统充电点采用电压检测闭环控制，其特征在于，该模块包括比较器1、比较器2、逻辑开关、泵电源、振荡器、充电开关和电池；弱光照时即输入电压小于阈值电压时，比较器1、逻辑开关、振荡器、泵电源、比较器2、充电开关、 电池依次连接构成充电回路；强光照时即输入电压大于或等于阈值电压时，比较器1、充电开关和电池依次连接构成充电回路。
2.根据权利要求1所述的一种光强自调节太阳能充电转换模块，其特征在于，振荡器为500kHZ的脉冲信号，由第六非门(U6)和第五电阻(R5)并联组成并联电路，该并联电路再和第七非门(U7)串联组成串联电路，该串联电路再与第二电容(C2)并联组成并联电路。
3.根据权利要求1所述的一种光强自调节太阳能充电转换模块，其特征在于，比较器1 为光强监测比较电路，由第一非门(U1)、第二非门(U2)串联组成串联电路，该串联电路与第二电阻(R2)并联组成并联电路，该并联电路再依次与第一二极管(Ugl)、第一电阻(R1)串联组成串联电路。
4.根据权利要求1所述的一种光强自调节太阳能充电转换模块，其特征在于，比较器2 为倍压充电比较电路，由第三非门(U3)、第四非门(U4)串联组成串联电路，该串联电路与第四电阻(R4)并联组成并联电路，该并联电路再依次与第二二极管(Ug2)、第三电阻(R3)串联组成串联电路。
专利摘要一种光强自调节太阳能充电转换模块，系统充电点采用电压检测闭环控制，该模块包括比较器1、比较器2、逻辑开关、泵电源、振荡器、充电开关和电池；弱光照时即输入电压小于阈值电压时，比较器1、逻辑开关、振荡器、泵电源、比较器2、充电开关、电池依次连接构成充电回路；强光照时即输入电压大于或等于阈值电压时，比较器1、充电开关和电池依次连接构成充电回路。采用动态电压调节方式实现蓄电池的常规充电和倍压充电，解决了弱光照时太阳能电池能量流失问题，达到强、弱光下均能充电的效果。
文档编号H02M3/07GK201947020SQ20112005749
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者桑元, 邳志刚 申请人:桑元, 邳志刚, 黑龙江科技学院