一种新型光伏蓄电池充电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型光伏蓄电池充电电路，包括：太阳能电池的输出端连接直流升压电路的输入端，直流升压电路的输出端分别连接到蓄电池的正负极上，从蓄电池上引出反馈电路与直流升压电路连接；直流升压电路包括：第一二极管D1和阻抗源网络串联连接，MOS管和滤波电容C0并联连接，在MOS管和滤波电容C0之间串联接入第二二极管D2。本实用新型有益效果：电路结构简单，只有一个MOS管，具有较高的输出电压增益，且阻抗网络电容电压应力低，电路不存在启动冲击问题，MOS管开通瞬间，输出电容不会对MOS管造成瞬时电流冲击。
【专利说明】一种新型光伏蓄电池充电电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力电子【技术领域】，具体的是涉及一种新型光伏蓄电池充电电 路。
【背景技术】
[0002] 现有利用太阳能充电的蓄电池，是将太阳能转化为电能对蓄电池进行充电，然而， 实际应用中，只有当太阳光足够强烈的时候，太阳电池才能产生足够大的电压为蓄电池充 电，当阳光比较弱或者阴天时，太阳电池就发挥不了作用，为此，提供一种在弱光下也能利 用太阳电池充电的充电电路，以提高太阳能的利用率，是非常必要的。
[0003] 随着生产技术发展的需要，对光伏蓄电池充电电路的升压变换器要求越来越高， 传统的BOOST拓扑升压困难，因为当电路需要很大的输入输出比时，开关导通比D接近于1， 例如当输入输出比大于5时，D大于0. 8,这样开关导通时间过长而开关截止时间过短，从而 导致损耗和温升过大，影响实用。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种新型光伏蓄电池充电电 路，该充电电路在弱光下也能利用太阳电池进行充电，提高了太阳能的利用率。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] 一种新型光伏蓄电池充电电路，包括：太阳能电池、直流升压电路、蓄电池和反馈 电路；所述太阳能电池的输出端连接直流升压电路的输入端，所述直流升压电路的输出端 分别连接到蓄电池的正负极上，从所述蓄电池上引出反馈电路与直流升压电路连接；
[0007] 所述直流升压电路包括：第一二极管D1、阻抗源网络、MOS管、第二二极管D2和滤 波电容CO ;所述第一二极管Dl和阻抗源网络串联连接，所述MOS管和滤波电容CO并联连 接，在所述MOS管和滤波电容CO之间串联接入第二二极管D2。
[0008] 所述阻抗源网络包括：第一电感Ll的正极与第一电容Cl的正极连接，第一电容 Cl的负极与第二电感L2的正极连接，第一电感Ll的负极与第二电容C2的正极连接，第二 电容C2的负极与第二电感L2的负极连接。
[0009] 所述反馈电路包括：
[0010] 开关电源集成控制器SG3524的2号管脚串联电阻Rl后与16号管脚连接，开关电 源集成控制器SG3524的6号管脚依次串联电阻RT和电阻R2后与2号管脚连接，开关电源 集成控制器SG3524的6号管脚串接电阻RT、7号管脚串接电容CT以及9号管脚串接电容 C4以后分别与8号管脚连接并接地；开关电源集成控制器SG3524的12号、13号和15号管 脚连接后接+12V电源；开关电源集成控制器SG3524的11号和14号管脚连接后接入运算 放大器驱动所述MOS管的导通和关断；
[0011] 开关电源集成控制器SG3524的1号管脚与线性光耦EL817三极管的发射极连接、 16号管脚与所述三极管的集电极连接，线性光耦EL817三极管的发射极与电阻R9和电容 C12的并联回路串联连接后接地；
[0012] 电阻Rf、电容Cll和二极管D4依次并联连接，二极管D4的阴极与依次串接电阻 R10、线性光耦EL817的二极管后接入二极管D4的阳极。
[0013] 所述第一电容Cl、第二电容C2和输出滤波电容CO均为电解电容。
[0014] 本实用新型的有益效果：
[0015] 1.本实用新型在弱光下也能利用太阳电池进行充电，提高了太阳能的利用率，相 比于纯铜的直流变换器升压幅度提高，导通比总小于〇. 5。
[0016] 2.本实用新型在同样的占空比情况下，可以获得更高的直流输出电压，即输出电 压增益变大；在同样的输出电压下，开关管导通的时间相对缩短，截止时间加长，有利于开 关管的散热和减少功耗。
[0017] 3.本实用新型电路结构简单，只有一个MOS管，具有较高的输出电压增益，且阻抗 网络电容电压应力低，电路不存在启动冲击问题，MOS管开通瞬间，输出电容不会对MOS管 造成瞬时电流冲击。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型光伏蓄电池充电电路结构示意图；
[0019] 图2为本实用新型带阻抗源的直流升压变换器的电路结构图；
[0020] 图3 (a)为本实用新型MOS管导通时候的等效电路图；
[0021] 图3(b)为本实用新型MOS管关断时候的等效电路图；
[0022] 图4为本实用新型反馈电路结构示意图；
[0023] 其中，1.太阳能电池，2.直流升压电路，3.蓄电池，4.反馈电路。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0025] 一种新型光伏蓄电池充电电路如图1所示，包括：太阳能电池1、直流升压电路2、 蓄电池3和反馈电路4 ;太阳能电池1的输出端连接直流升压电路2的输入端，直流升压电 路2的输出端分别连接到蓄电池3的正负极上，从蓄电池3上引出反馈电路4与直流升压 电路2连接。
[0026] 当光照强的时候，太阳能电池1端电压较高，直接通过Dl，D2给蓄电池3充电；当 太阳光弱的时候，太阳能电池1端电压较低，蓄电池3电压较高，此时通过直流升压电路2 提高占空比使输出直流电压增大，以给蓄电池3充电；同时通过反馈电路4检测蓄电池3电 压，不断调节直接升压电路的占空比大小，使最后输出电压稳定。
[0027] 如图2所示，一种带阻抗源的直流升压电路2包括直流电压源Vi、第一二极管D1、 阻抗源网络、MOS管、第二二极管D2、滤波电容CO和负载RO ;其中阻抗源网络由第一电感 L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2组成，其中升压环节由直流电压源Vi、阻抗源网 络、MOS管组成，第二二极管、输出滤波电容和负载组成输出环节。
[0028] 本实用新型电路的具体连接如下：太阳能电池1直流电压源Vi的正极与第一二极 管Dl的阳极相连；第一二极管Dl的阴极分别与第一电感Ll的一端和第一电容Cl的正极 相连；第一电感Ll的另一端分别与第二电容C2的正极、MOS管S的漏极、第二二极管D2的 正极相连；第二二极管D2的负极分别与输出滤波电容CO的正极和负载的一端相连;MOS管 的源极分别与输出滤波电容CO的负极、负载的另一端、第一电容Cl的负极、第二电感L2的 一端相连；第二电感L2的另一端分别与第二电容C2的负极、直流电压源Vi的负极相连。
[0029] 图3(a)和图3(b)分别是MOS管导通和关断时候的等效电路图。其具体工作过程 如下：
[0030] 阶段1，如图3(a)所示：MOS管闭合时，第一二极管和第二二极管反偏截止，形成三 个回路：第一电容Cl、第一电感Ll和MOS管形成第一回路，Cl对Ll进行充电储能；第二电 容C2、第二电感L2和MOS管形成第二回路，C2对L2进行充电储能；输出滤波电容CO对蓄 电池供电，形成第三回路。
[0031] 阶段2,如图3(b)所示：MOS管断开时，第一二极管和第二二极管均导通，形成三个 回路：直流电压源Vi、第一二极管D1、第一电感L1、第二电容C2形成第一回路，Vi和Ll对 电容C2进行充电储能；直流电压源Vi、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二电感L2形成第二 回路，Vi和L2对电容Cl进行充电储能；直流电压源Vi与第一电感Ll、第二电感L2通过第 一二极管Dl、第二二极管D2对输出滤波电容和蓄电池3供电，形成第三回路。
[0032] 由于阻抗源网络的结构对称，即第一电感的电感量和第二电感的电感量相等，第 一电容和第二电容的容量相等，因此有Va = Va = Vc，Vu = =八。
[0033] 当电路进入稳定运行状态时，设MOS管导通的时间为DT，其中T为MOS管的导通和 关断时间的和，D为MOS管开通时间占周期T的百分比。
[0034] MOS 管导通期间，Vl = Vc Vs = 0
[0035] MOS 管关断期间，Vl = Vi-Vc Vs = Vc-Vl = 2VC-Vi = V0
[0036] 由稳态电感磁通守恒可知电感两端电压平均值应该是0,所以
【权利要求】
1. 一种新型光伏蓄电池充电电路，其特征是，包括：太阳能电池、直流升压电路、蓄电 池和反馈电路；所述太阳能电池的输出端连接直流升压电路的输入端，所述直流升压电路 的输出端分别连接到蓄电池的正负极上，从所述蓄电池上引出反馈电路与直流升压电路连 接； 所述直流升压电路包括：第一二极管D1、阻抗源网络、MOS管、第二二极管D2和滤波电 容C0 ;所述第一二极管D1和阻抗源网络串联连接，所述MOS管和滤波电容C0并联连接，在 所述MOS管和滤波电容C0之间串联接入第二二极管D2。
2. 如权利要求1所述的一种新型光伏蓄电池充电电路，其特征是，所述阻抗源网络包 括：第一电感L1的正极与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极与第二电感L2的正 极连接，第一电感L1的负极与第二电容C2的正极连接，第二电容C2的负极与第二电感L2 的负极连接。
3. 如权利要求1所述的一种新型光伏蓄电池充电电路，其特征是，所述反馈电路包括： 开关电源集成控制器SG3524的2号管脚串联电阻R1后与16号管脚连接，开关电源集 成控制器SG3524的6号管脚依次串联电阻RT和电阻R2后与2号管脚连接，开关电源集成 控制器SG3524的6号管脚串接电阻RT、7号管脚串接电容CT以及9号管脚串接电容C4以 后分别与8号管脚连接并接地；开关电源集成控制器SG3524的12号、13号和15号管脚连 接后接+12V电源；开关电源集成控制器SG3524的11号和14号管脚连接后接入运算放大 器驱动所述MOS管的导通和关断； 开关电源集成控制器SG3524的1号管脚与线性光耦EL817三极管的发射极连接、16号 管脚与所述三极管的集电极连接，线性光耦EL817三极管的发射极与电阻R9和电容C12的 并联回路串联连接后接地； 电阻Rf、电容C11和二极管D4依次并联连接，二极管D4的阴极与依次串接电阻R10、 线性光耦EL817的二极管后接入二极管D4的阳极。
4. 如权利要求2所述的一种新型光伏蓄电池充电电路，其特征是，所述第一电容C1、第 二电容C2和输出滤波电容C0均为电解电容。
【文档编号】H02J7/00GK204190420SQ201420543706
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】王金行, 刘明岩, 宋海峰, 霍光宇, 仲夏, 任杰, 王鑫, 于航, 李建祥, 黄德旭 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司青岛供电公司, 山东鲁能智能技术有限公司