专利名称：一种基于分离充电的电源控制器架构及控制方法
技术领域：
本发明涉及基于分离充电的电源控制器(Current-Separated-Based PowerConditioning Unit,CSB_P⑶)架构及其控制方法,可以应用于太阳能电池与蓄电池直流电源系统、航天电源系统和石油勘探系统等。
背景技术：
航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统通常都是采用太阳能电池阵作为主供电电源，蓄电池作为备用供电电源。当处于光照区时，由太阳能电池阵为母线上的负载供电；当处于阴影区时，由蓄电池为母线上的负载供电；当太阳能电池阵电量多余而蓄电池电量未满电量时，太阳能电池阵为蓄电池充电。但是目前还未出现能够用于上述系统中进行电源控制的基于分离充电的电源控制器。
发明内容
为解决现有技术中缺少能应用于上述电源系统中的基于分离充电的电源控制器的技术问题，本发明提供一种基于分离充电的电源控制器架构，包括母线负载端和电池端；其特征在于:还包括供电阵组、充电阵组、控制系统、以及分别受控制系统控制的(BattersDischarge Regulator,放电调节器)和 BCDR(Batters Charge and Discharge Regulator,充放电调节器);
供电阵组包括若干个供电阵，供电阵包括相连接的太阳能电池和第一功率调节电路，第一功率调节电路的输出端与母线负载端连接，其控制端与控制系统连接；· 充电阵组包括若干个充电阵，充电阵包括相连接的太阳能电池和第二功率调节电路，第二功率调节电路的输出端以可切换的方式选择性地分别与母线负载端或电池端、BDR的输入端和B⑶R的输入端连接，其一个控制端与控制系统连接；
BDR和BCDR各自的控制端分别与控制系统连接，各自的输出端分别与母线负载端连
接;
BDR用于当控制系统判断负载处于重载或架构处于阴影区时，控制蓄电池向母线放电；BCDR用于当控制系统判断蓄电池需充电时，控制蓄电池的充电电流。进一步的，所述架构包括分别与控制系统连接且受其控制的昼夜平分点开关和补充充电支路；所有充电阵的输出端汇接于充电阵组的输出端后与昼夜平分点开关的动端连接，昼夜平分点开关的一个不动端与母线负载端连接，另一个不动端分别与BDR的输入端、B⑶R的输入端和电池端连接；补充充电支路包括第一电阻、第一开关和第二电阻，第一电阻和第一开关串接后接于母线负载端和电池端之间，第二电阻与串接后的第一电阻和第一开关并联，第一开关与控制系统连接且受其控制；
控制系统用于当架构处于无阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组连接到母线负载端，还用于当架构处于阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组连接到电池端。进一步的，第二功率调节电路包括第二N-MOSFET和P-M0SFET，第二N-MOSFET的源级分别与充电阵的太阳能电池和充电阵的第一个输出端连接，其栅极与控制系统连接，漏极接地；P_M0SFET的漏极与第二 N-MOSFET的源级相接，其栅极接控制系统，其源级与充电阵的第二个输出端连接；充电阵的第一个输出端与母线负载端连接，其第二个输出端分别与蓄电池端、对应的BDR的输入端和对应的B⑶R的输入端连接。采用这样的技术方案，将集中的昼夜平分点开关进行分离化处理，分散到各个太阳阵的功率电路中，同时去掉电池充电电阻，能避免因为昼夜平分点开关故障造成PCU重要故障；昼夜平分点开关开关分散化以后，提高了功率分配的灵活性，可以对每一路太阳能进行调度；此外，不再采用电阻充电开关和电阻，降低设备重量，降低热耗。更进一步的，控制系统包括主控制器、第一调节器和第二调节器，第一调节器和第二调节器各自的控制端分别与主控制器连接，第一调节器的输出端与BCDR的控制端连接，第二调节器的输出端分别与第二功率调节电路的第二 N-MOSFET的栅极和P-MOSFET的栅极连接；主控制器还与第一功率调节电路的控制端连接。本发明还提供一种基于分离充电的电源控制器架构使用的控制方法，包括:
步骤S1:当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发或小电流充电设置发生
时，控制系统关闭BCDR，控制系统控制充电阵的第二 N-MOSFET和P-MOSFET的开关，使得充电阵向电池端进行脉冲充电；
步骤s2:当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发和小电流充电设置这三种情况均未发生时，控 制系统控制BCDR工作，控制系统控制充电阵的第二 N-MOSFET关断、P-MOSFET导通，充电阵向电池端连续充电。进一步的，步骤Si包括:
步骤sll:当主控制器判断负载比较轻，此时主控制器的电压大于过压保护滞环下电压，则进入母线过压保护状态，主控制器通过使第一调节器禁止关闭B⑶R ;主控制器通过第二调节器控制足够数量的充电阵的第二 N-MOSFET和P-MOSFET的开关，此部分充电阵向电池端脉冲充电；主控制器通过第二调节器控制其余的充电阵的第二 N-MOSFET导通、P-MOSFET关断，充电阵组多余的电流对地进行分流。进一步的，步骤s2包括:
步骤s21:当主控制器判断负载介于轻载和重载之间时，此时主控制器的电压小于过压保护滞环下电压，主控制器通过第一调节器控制BCDR进行工作；主控制器通过第二调节器控制充电阵的第二 N-MOSFET关断、P-MOSFET导通，此部分充电阵向电池端连续充电，充电阵多余的电流通过BCDR向母线充电。进一步的，步骤Si包括:
步骤sl2:当主控制器判断负载进入了重载限流区时，此时主控制器的电压大于过压保护滞环下电压，则进入母线过压保护状态，主控制器通过关闭第一调节器的输出电流控制信号关闭B⑶R ;主控制器通过第二调节器控制足够数量的充电阵的第二 N-MOSFET和P-MOSFET的开关，此部分充电阵向电池端进行脉冲充电；主控制器第二调节器控制其余的充电阵的第二 N-MOSFET导通、P-MOSFET关断，充电阵组多余的电流对地进行分流。进一步的，步骤s2包括:步骤s22:当主控制器判断主控制器的电压进入电池放电域时，主控制器通过第二调节器控制第二 N-MOSFET关断、P-MOSFET导通，主控制器分别控制BDR向母线负载端放电和通过第一调节器控制BCDR向母线负载端放电以实现母线电压的稳定。进一步的，步骤Si包括:
步骤sl3:当主控制器判断进入小电流充电状态时，主控制器通过第一调节器关闭B⑶R，主控制器通过第二调节器控制充电阵的第二 N-MOSFET和P-MOSFET的开关，使充电阵向电池端进行脉冲充电。本发明带来的有益效果是:首先，实现了将基于分离充电的电源变换器应用到了以太阳能电池阵作为主供电电源、蓄电池作为备用供电电源的航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统中。本发明还采用若干P-MOSFET将昼夜平分点开关分散到各个充电阵中，能提高电池放电模块可靠性与效率，使电池实现低纹波直流充电，减轻重量等优点。
图1为本发明CSB-P⑶架构一个实施例的电路结构示意 图2为本发明CSB-PCU架构另一个实施例的电路结构示意 图3为图2所示的CSB-PCU架构中的第一调节器REGl的控制电路示意框 图4为图2所示的CSB-PCU架构中的第二调节器REG2的控制电路示意框 图5为图2所示的CSB-PCU架构中的充电阵所采用的拓扑结构示意 图6为图2所示的CSB-PCU架构的工作过程的各不同阶段的参数状态表；
图7为图6所示的工作过程的电流-电压波形示意图。
具体实施例方式下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图1、2所示，本发明的CSB-P⑶架构主要包括太阳能电池阵组、控制系统、BDR(Batters Discharge Regulator,放电调节器)、BCDR (Batters Charge and DischargeRegulator,充放电调节器)以及母线负载端BUS和电池端BAT ；BDR和B⑶R各自的控制端与控制系统连接，各自的输出端分别经母线负载端BUS连接星上设备，各自的输入端分别经电池端BAT连接蓄电池。星上设备是卫星的用电设备和负载；蓄电池作为能量储备，在重载以及阴影区向母线及负载供电，维持母线电压稳定。太阳能电池阵组包括供电阵组I和充电阵组2。如图1、2所示,供电阵组I包括若干个供电阵(Main Section, MS),供电阵包括太阳能电池IG和输入端与太阳能电池IG连接的第一功率调节电路10，第一功率调节电路10的输出端与母线负载端BUS连接，其控制端与控制系统连接。供电阵采用S3R分流器，其接收控制系统的信号，执行分流或供电功能，其主要用途是向母线提供电流，为星上设备供电。如图1、2所示，充电阵组2包括若干个充电 阵(Charge Section，CS)，充电阵2包括太阳能电池IG和输入端与太阳能电池IG连接的第二功率调节电路20，第二功率调节电路20的输出端以可切换的方式选择性地分别与母线负载端BUS或电池端BAT、BDR的输入端和BCDR的输入端连接。充电阵的主要用途是为蓄电池充电，但充电阵也可通过与母线负载端连通而向母线供电，充电阵采用S4R分流器
BDR (放电调节器)与S3R架构中的BDR具有相同的功能，主要作用实现蓄电池的正常放电，即在重载或阴影区时将蓄电池中储存的能量释放到母线上，维持母线电压稳定，为星上设备供电。B⑶R (充放电调节器)与普通的BDR相同，之所以称其为B⑶R主要因为该模块是“起充电作用的BDR”;B⑶R的主要作用是控制流经B⑶R的剩余电流IKES，从而间接控制电池的充电电流WUm (其中Ilb为充电阵的输出电流)，以为蓄电池连续充电，BCDR也可实现将部分电流供给母线的功能和控制蓄电池放电的功能。控制系统包括主控制器9、第一调节器REGl和第二调节器REG2。主控制器9可米用主误差放大器(Main Error Amplifier, MEA), MEA 主要由 PI (Proportional plusIntegral，比例积分)补偿器组成，反映母线电压的高低，控制所有功率模块，是电源控制器的核心。第一调节器REGl为B⑶R的控制电路，第二调节器REG2为充电阵的控制电路。如图1、2所示，第一功率调节电路10主要由第一 N-MOSFET Ml和第一整流二极管Dl组成，第一 N-MOSFET Ml的源级分别与太阳能电池IG和第一二极管Dl的正极连接，其栅极与主控制器9 连接，漏极接地；第一二极管Dl的负极经供电阵的输出端与母线负载端BUS连接。如图1、2所示，第二功率调节电路20主要由第二 N-MOSFET M2和第二整流二极管D2组成，第二 N-MOSFET M2的源级分别与太阳能电池IG和第二二极管D2的正极连接，其栅极与第二调节器REG2连接，漏极接地；第二二极管D2的负极与充电阵的输出端连接。在上述基础上，本发明衍生出以下两个实施例。作为本发明的第一个实施例，如图1所示，本发明的CSB-P⑶架构还包括昼夜平分点开关ΕΝ0Χ，充电阵组2的输出端(即所有充电阵的输出端汇接在一起后形成的输出端口)与昼夜平分点开关ENOX的动端连接，昼夜平分点开关ENOX的一个不动端与母线负载端BUS连接，另一个不动端分别与BDR的输入端、B⑶R的输入端和电池端BAT连接。充电阵组2的主要用途是为蓄电池充电，但充电阵组2同时也可通过昼夜平分点开关ENOX或BCDR向母线供电。昼夜平分点开关ENOX的控制端与控制系统连接，其开关动作受控制系统控制。昼夜平分点开关ENOX的主要作用:对于GEO (Geosynchronous Orbit,对地同步轨道)轨道的卫星，其无地影区较长(注:GE0轨道卫星每年只经历两段时间的地影，分别在春秋分点前后，地影季节为46天，每个季节地影时间最长持续约72min)。在无阴影区，可通过昼夜平分点开关ENOX将充电阵组2连接到母线上，从而最大限度地利用太阳能帆板的面积；在地影区，通过昼夜平分点开关ENOX将充电阵组2连接到蓄电池的正极端，从而对蓄电池进行充电。太阳能电池阵组包括多个太阳能电池阵(Solar Array, SA)，尽管在本实施例中分为供电阵组I (包含多个供电阵)和充电阵组2 (包含多个充电阵)，但实际上供电阵和充电阵其本身是无任何差别的，只是在连接方式和控制方式上有所差别。如图1所示，第一调节器REG1、第二调节器REG2各自的控制端分别与主控制器9连接，第一调节器REGl的输出端与B⑶R的控制端连接，第二调节器REG2的输出端与第二功率调节电路20的控制端连接，主控制器9还与第一功率调节电路10的控制端连接。
第一调节器REGl的主要作用是对流经B⑶R的剩余电流Ikes进行控制，从而间接控制充电电流Iqk ;第二调节器REG2的主要作用是对充电阵组2的输出电流进行控制，从而直接或间接控制充电电流I 。 当控制系统判断需要充电阵组2对蓄电池进行充电时，控制系统控制昼夜平分点开关ENOX连接到电池端BAT，通过第一调节器REGl控制充B⑶R的剩余电流Ikes来控制蓄电池的充电电流，在轻载时通过第二调节器REG2控制充电阵组的分流器以调节蓄电池充电电流；当控制系统判断需要充电阵组对母线进行供电时，控制系统将昼夜平分点开关ENOX连接到母线负载端BUS，通过第二调节器REG2控制充电阵组中的分流器以调节母线电压。优选的，如图1所示，本实施例的CSB-P⑶架构还包括补充充电支路3，补充充电支路3包括第一电阻R1、第一开关SI和第二电阻R2，第一电阻Rl和第一开关SI串接后接于母线负载端BUS和电池端BAT之间，第二电阻R2与串接的第一电阻Rl和第一开关SI并联，第一开关SI与控制系统连接，且其开关动作受控制系统控制。补充充电支路3的主要作用是当昼夜平分点开关ENOX将充电阵组连接到母线上时，通过补充充电支路3对蓄电池进行补充充电，以弥补蓄电池因为自放电所产生的能量及电压的降低。虽然上述第一实施例的CSB-P⑶架构能够实现本发明的目的，在航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统中实现对电源的控制，但是，其仍然存在如下缺陷:
1.昼夜平分点开关ENOX带来的问题:
a.该开关流过电流和工作电压都较高，因此继电器体积和重量较大；
b.该开关需要外部指令对其进行控制，不能实现整机自动运行；
2.补充充电支路问题:该电路的使用会增加带有热耗的耗散电阻，增加设备重量和体积，提高设备复杂度。因此，本案发明人继续做出改进，得到了本发明的第二个实施例。作为本发明的第二个实施例，本发明的CSB-PCU架构在第一个实施例的架构基础上进行改进，将第一个实施例中集中的ENOX开关进行分离化处理，分散到各个充电阵的功率电路中，同时去掉补充充电支路3。如图2所示，改造了每一个充电阵的第二功率调节电路20，在其中增加一个P-MOSFET MO, P-MOSFET MO的漏极接于第二 N-MOSFET M2与第二二极管D2的中间点，其栅极接控制系统的第二调节器REG2并受其控制，其源级经整流二极管DO后作为充电阵的第二输出端，再与电池端BAT直接连接；并且，第二二极管D2阴极的输出作为充电阵的第一输出端直接与母线负载端BUS连接；与此同时，蓄电池分别与BDR和B⑶R直接连接。将ENOX开关去掉，每一路充电阵的功率调节电路20可控制充电阵电流分别通向母线、蓄电池或地。供电阵由传统的S3R式分流器构成，受控于MEA信号，执行分流或供电功能。充电阵具有如图3所示三个功率流向方式，充电阵同时受控于MEA信号(全供电信号)和第二调节器REG2控制信号(充电电流控制信号)，其通过两个信号的逻辑运算对自身电流流向做出三种判断和控制:供母线、供蓄电池、对地分流，从而使充电阵的电流去向有三种，优先级从高到低依次为:1.供给母线；2.供给电池；3.对地分流。如图3所示，当主控制器9判断负载电流较重(此情况下充电阵必须为负载供电)、母线过压保护被触发和小电流充电设置这三种情况均未发生时，主控制器9控制第一调节器REGl被使能，第一调节器REGl控制所有BCDR工作并控制其输出电流，达到间接控制充电电流的目的；同时主控制器9控制第二调节器REG2被禁止，充电阵的第二 N-MOSFET M2关断、P-MOSFET MO导通，充电阵的所有功率流向蓄电池。如图4所示，当主控制器9判断母线过压保护被触发、小电流充电设置或负载电流较重时，主控制器9控制第二调节器REG2被使能，第二调节器REG2控制充电阵的所有功率流向(如图5所示)，第二调节器REG2并控制充电阵的第二 N-MOSFET M2和P-MOSFET MO的开关以对充电电流进行控制；同时主控制器9控制第一调节器REGl被禁止，BCDR关闭，输出电流为O。为了更好地说明本实施例CSB-P⑶架构电源控制器的工作过程，不妨设TC(Telemetry Command,遥控指令)充电指令为TC_IREF，过压保护滞环的上限设为0V_THH，过压保护滞环的下限设为0V_THL，重载判断信号OLh，OLl0控制系统通过负载电流I^d进行负载载荷大小进行判断。控制过程如图6、图7所示(其中03_八和CS_B分别表示两个充电阵，BCDR_A和BCDR_B分别表示对应控制CS_A和CS_B的两个BCDR)。当主控器9判断负载比较轻时，此时MEA的电压Vmea与过压保护滞环下电压VwTHL的关系是=Vmea > Vw I，此时进入母线过压保护状态，如图7对应区域所示，供电阵处于供给母线的不多，其余处于分流状态，BCDR模块不输出电流，充电阵为电池充电进行脉冲充电，充电由TC-1REF给定控制。控制系统开启MEA先行判断控制功能(BEA)，同时关闭第一调节器REGl的输出电流控制信号，关闭BCDR ;主控制器9控制第二调节器REG2输出BEA控制信号，控制足够数量的充电阵的P-MOSFET MO和第二 N-MOSFET M2的开关，使这些充电阵对蓄电池进行脉冲充电，Ikes=O ;主控制器9通过第二调节器REG2控制其余的充电阵的第二N-MOSFET M2导通、P-MOSFET MO关断，充电阵组多余的电流通过对地进行分流。供电阵同传统的S3R—样对母 线进行调节，即主控制器9控制第一功率调节电路10的开关(具体的，控制第一 N-MOSFET Ml的开关)，实现母线电压的稳定。当主控制器9判断负载介于轻载和重载之间时，此时Vmea < Vov thl,退出母线过压保护状态，MEA关闭BEA控制功能，主控制器9通过第一调节器REGl控制B⑶R进行工作，主控制器9通过第二调节器REG2控制P-MOSFET MO导通、第二 N-MOSFET M2关断，此时充电阵向蓄电池连续充电，充电阵多余的电流通过BCDR向母线充电。供电阵同传统的S3R —样对母线进行调节，实现母线电压的稳定。对应图7，处于S3R域，充电阵不分流(即输出Imax),BCDR吸走的电流等于Imax减去电流设定值。当主控制器9负载进入了重载限流区时，此时Vmea < Vw -，进入母线过压保护状态，Vmea介于OLh与OLl之间，进入重载限流充电状态。控制系统开启MEA先行判断控制功能(BEA)，同时主控制器9通过关闭第一调节器REGl的输出电流控制信号以关闭B⑶R ;主控制器控制第二调节器REG2输出BEA控制信号，控制足够数量的充电阵的P-MOSFET MO和第二 N-MOSFET M2的开关，使这些充电阵对蓄电池进行脉冲充电，Ikes=O ;主控制器9通过第二调节器REG2控制其余的充电阵的第二 N-MOSFET M2导通、P-MOSFET MO关断，充电阵组2多余的电流通过对地进行分流。供电阵同传统的S3R—样对母线进行调节，实现母线电压的稳定。对应图7，CS_A和CS_B区域，B⑶R不吸收电流，充电阵CS_A首先处于竞争状态，随着负载增大，充电阵CS_A完全供给母线，对电池充电为0A，充电阵05_8进入竞争状态，以此类推。
当主控制器9判断Vmea进入了电池放电域(BDR域)时，关闭MEA先行判断控制功能(BEA)，主控制器9通过第二调节器REG2控制第二 N-MOSFET M2关断、P-MOSFET MO导通，主控制器9分别控制BDR向母线放电和通过第一调节器REGl控制B⑶R向母线放电以实现母线电压的稳定。对应图7中的BDR域，MEA信号较小，电池通过BCDR和BDR放电，放电电流大小与MEA信号大小成反比,直到输出最大电流。当主控制器9判断进入小电流充电状态时，即TC_IREF小于设定值时，此时主控制器9通过第一调节器REGl关闭B⑶R，开启MEA先行判断控制功能(BEA)，主控制器9控制第二调节器REG2输出BEA控制信号，控制充电阵的P-MOSFET MO和第二 N-MOSFET M2的开关，使充电阵对蓄电池进行脉冲充电。如上所云是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思和内涵的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保 护范围。
权利要求
1.一种基于分离充电的电源控制器架构，包括母线负载端和电池端；其特征在于:还包括供电阵组(I )、充电阵组(2 )、控制系统、以及分别受控制系统控制的BDR和B⑶R ;供电阵组(I)包括若干个供电阵，供电阵包括相连接的太阳能电池和第一功率调节电路(10)，第一功率调节电路(10)的输出端与母线负载端连接，其控制端与控制系统连接；充电阵组(2)包括若干个充电阵，充电阵包括相连接的太阳能电池和第二功率调节电路(20)，第二功率调节电路(20)的输出端以可切换的方式选择性地分别与母线负载端或电池端、BDR的输入端和B⑶R的输入端连接，其一个控制端与控制系统连接；BDR和B⑶R各自的控制端分别与控制系统连接，各自的输出端分别与母线负载端连接；BDR用于当控制系统判断负载处于重载或架构处于阴影区时，控制蓄电池向母线放电；BCDR用于当控制系统判断蓄电池需充电时，控制蓄电池的充电电流。
2.根据权利要求1所述的架构，其特征在于:包括分别与控制系统连接且受其控制的昼夜平分点开关和补充充电支路(3);所有充电阵的输出端汇接于充电阵组(20)的输出端后与昼夜平分点开关的动端连接，昼夜平分点开关的一个不动端与母线负载端连接，另一个不动端分别与BDR的输入端、B⑶R的输入端和电池端连接；补充充电支路(3)包括第一电阻(R1)、第一开关(SI)和第二电阻(R2)，第一电阻(Rl)和第一开关(SI)串接后接于母线负载端和电池端之间，第二电阻(R2)与串接后的第一电阻(Rl)和第一开关(SI)并联，第一开关(SI)与控制系统连接且受其控制；控制系统用于当架构处于无阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组(20)连接到母线负载端，还用于当架构处于阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组(20 )连接到电池端。
3.根据权利要求1所述的架构，其特征在于:第二功率调节电路(20)包括第二N-MOSFET (M2)和P-MOSFET (MO)，第二 N-MOSFET (M2)的源级分别与充电阵的太阳能电池和充电阵的第一个输出端连接，其栅极与控制系统连接，漏极接地；P_M0SFET (MO)的漏极与第二 N-MOSFET (M2)的源级相接，其栅极接控制系统，其源级与充电阵的第二个输出端连接；充电阵的第 一个输出端与母线负载端连接，其第二个输出端分别与蓄电池端、对应的BDR的输入端和对应的B⑶R的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的架构，其特征在于:控制系统包括主控制器(9)、第一调节器(REGl)和第二调节器(REG2)，第一调节器(REGl)和第二调节器(REG2)各自的控制端分别与主控制器(9)连接，第一调节器(REGl)的输出端与B⑶R的控制端连接，第二调节器(REG2)的输出端分别与第二功率调节电路(20)的第二 N-MOSFET (M2)的栅极和P-MOSFET(MO)的栅极连接；主控制器(9)还与第一功率调节电路(10)的控制端连接。
5.一种权利要求4所述基于分离充电的电源控制器架构使用的控制方法，其特征在于包括:步骤S1:当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发或小电流充电设置发生时，控制系统关闭B⑶R，控制系统控制充电阵的第二 N-MOSFET (M2)和P-MOSFET (MO)的开关，使得充电阵向电池端进行脉冲充电；步骤s2:当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发和小电流充电设置这三种情况均未发生时，控制系统控制BCDR工作，控制系统控制充电阵的第二 N-MOSFET (M2)关断、P-MOSFET (MO)导通，充电阵向电池端连续充电。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于步骤Si包括:步骤sll:当主控制器(9)判断负载比较轻，此时主控制器(9)的电压大于过压保护滞环下电压，则进入母线过压保护状态，主控制器(9)通过使第一调节器(REGl)禁止关闭B⑶R ;主控制器(9)通过第二调节器(REG2)控制足够数量的充电阵的第二 N-MOSFET (M2)和P-MOSFET (MO)的开关，此部分充电阵向电池端脉冲充电；主控制器(9)通过第二调节器(REG2)控制其余的充电阵的第二 N-MOSFET (M2)导通、P-MOSFET (MO)关断，充电阵组(2)多余的电流对地进行分流。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于步骤s2包括:步骤s21:当主控制器(9)判断负载介于轻载和重载之间时，此时主控制器(9)的电压小于过压保护滞环下电压，主控制器(9)通过第一调节器(REGl)控制B⑶R进行工作；主控制器(9)通过第二调节器(REG2)控制充电阵的第二 N-MOSFET (M2)关断、P-MOSFET (MO)导通，此部分充电阵向电池端连续充电，充电阵多余的电流通过BCDR向母线充电。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于步骤Si包括:步骤sl2:当主控制器(9)判断负载进入了重载限流区时，此时主控制器(9)的电压大于过压保护滞环下电压，则进入母线过压保护状态，主控制器(9)通过关闭第一调节器(REGl)的输出电流控制信号关闭B⑶R ;主控制器(9 )通过第二调节器(REG2 )控制足够数量的充电阵的第二 N_M0SFET(M2 )和P-MOSFET (MO)的开关，此部分充电阵向电池端进行脉冲充电；主控制器(9)第二调节器(REG2)控制其余的充电阵的第二 N-MOSFET (M2)导通、P-MOSFET (MO)关断，充电阵组(2)多余的电流对地进行分流。
9.根据权 利要求5所述的控制方法，其特征在于步骤s2包括:步骤s22:当主控制器(9)判断主控制器(9)的电压进入电池放电域时，主控制器(9)通过第二调节器(REG2)控制第二 N-MOSFET (M2)关断、P-MOSFET (MO)导通，主控制器(9)分别控制BDR向母线负载端放电和通过第一调节器(REGl)控制B⑶R向母线负载端放电以实现母线电压的稳定。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于步骤Si包括:步骤sl3:当主控制器(9)判断进入小电流充电状态时，主控制器(9)通过第一调节器(REGl)关闭B⑶R，主控制器(9)通过第二调节器(REG2)控制充电阵的第二 N-MOSFET (M2)和P-MOSFET (MO)的开关，使充电阵向电池端进行脉冲充电。
全文摘要
本发明提供一种基于分离充电的电源控制器架构，包括母线负载端、电池端、供电阵组、充电阵组、控制系统、BDR和BCDR；充电阵组包括若干充电阵，充电阵包括太阳能电池和第二功率调节电路，第二功率调节电路的输出端以可切换的方式选择性地分别与母线负载端或电池端、BDR的输入端和BCDR的输入端连接；BDR用于当控制系统判断负载处于重载或架构处于阴影区时，控制蓄电池向母线放电；BCDR用于当控制系统判断蓄电池需充电时，控制蓄电池的充电电流。本发明还提供一种基于分离充电的电源控制器架构的控制方法。本发明实现了将基于分离充电的电源变换器应用到了以太阳能电池阵作为主供电电源、蓄电池作为备用供电电源的电源系统中。
文档编号H02J7/00GK103236731SQ201310160150
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者朱洪雨, 王骞, 张博温, 张东来 申请人:深圳市航天新源科技有限公司