本发明属于清洁能源技术领域，具体涉及一种太阳能充电装置、太阳能充电的控制装置和太阳能充电的控制方法。
背景技术：
近年来，移动能源、能源共享的概念已经深入人心，移动能源是一个比较新的概念，传统晶硅组件的不可弯曲、电池芯片容易碎裂的性质是移动能源快速发展的一个制约因素，柔性薄膜太阳能发电天然的可弯曲性决定了薄膜化将是移动能源的主流发展方向。目前市面上可见的移动能源主要包括太阳能发电纸、太阳能背包等产品，受太阳能发电的光电转换效率以及相应产品尺寸的限制，上述太阳能发电移动能源的额定功率一般不超过40w，从节约成本、高温环境下的适应性角度考虑，该类型产品一般不增加储能装置，采用简单的buck、boost或buck-boost电路实现输出电压调节，利用简单的棒棒(bang-bang)控制原理根据负荷电压变化(也是接口的输出电压)调整输出占空比进而调整输出电流和功率，该类型的太阳能发电移动电源无法在一级buck、boost或buck-boost电路的架构上实现最大功率跟踪和输出电压稳定的协同控制。
技术实现要素：
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种在一级直流变换电路的架构上实现最大功率跟踪和输出电压稳定的同时控制的太阳能充电装置、太阳能充电的控制装置和控制方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种太阳能充电的控制装置，其特征在于，包括直流变换模块、控制模块和驱动模块；控制模块，与直流变换模块连接，用于采集直流变换模块的输入电压、输出电压和输出电流，并基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，得到调节结果，并发送至驱动模块；驱动模块，分别与控制模块和直流变换模块连接，用于基于调节结果对直流变换模块进行控制，使得太阳能输出功率为当前工况环境下的最大功率输出且输出电压维持在设定范围。
进一步，控制模块包括：电压补偿模块，用于基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，或者基于输出电压和设定范围的下限值进行调节，得到第一电流调节量；最大功率调节模块，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；电流调节模块，分别与电压补偿模块和最大功率调节模块连接，用于基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
进一步，电压补偿模块，还用于比较输出电压和设定范围的上限值，当输出电压超过设定范围的上限值时，基于超出的差值减小第一电流调节量；最大功率调节模块，还用于在输出电压超过设定范围的上限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
进一步，电压补偿模块，还用于比较输出电压和设定范围的下限值，当输出电压低于设定范围的下限值时，基于低出的差值增大第一电流调节量；最大功率调节模块，还用于当输出电压低于设定范围的下限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
进一步，电压补偿模块，还用于判断输出电压是否在设定范围内，当输出电压在设定范围内时，输出第一电流调节量为0或者饱和值；最大功率调节模块，还用于当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为饱和值时，减小第二电流调节量，以及当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为0时，基于输入电压和输入电压目标值调节第二电流调节量，使得第二电流调节量对输出电流进行调节后能够达到最大功率输出。
进一步，最大功率调节模块，还用于在输出电压超过设定范围的上限值时，记录首次的输入电压或输入电压目标值，以在输出电压调回至设定范围时，基于记录的输入电压或输入电压目标值和最大功率跟踪算法将太阳能输出功率调节至最大功率。
进一步，最大功率调节模块，还用于计算太阳能输入功率或太阳能输出功率，以及基于太阳能输入功率或太阳能输出功率和最大功率跟踪算法计算得到输入电压目标值。
进一步，控制模块包括：电压补偿模块，还用于在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与设定范围的上限值对应的电流值作为第一电流调节量；最大功率调节模块，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；电流调节模块，分别与电压补偿模块和最大功率调节模块连接，用于基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
进一步，控制模块包括电压补偿模块、最大功率调节模块和电流调节模块；电压补偿模块，与驱动模块连接，用于在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与输出电压对应的第一占空比输出至驱动模块；最大功率调节模块，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；电流调节模块，与最大功率调节模块和直流变换模块连接，用于基于第二电流调节量对输出电流进行调节，得到第二占空比，并输出至驱动模块；驱动模块，还用于将第一占空比和第二占空比之和作为调节结果。
根据本发明的另一个方面，提供一种太阳能充电装置，包括一种太阳能充电的控制装置，还包括：太阳能发电组件，连接至直流变换模块的输入端。
进一步，太阳能发电组件还连接至驱动模块，为驱动模块供电。
根据本发明的又一个方面，提供一种太阳能充电的控制方法，包括：采集直流变换模块的输入电压、输出电压和输出电流；基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，得到调节结果；基于调节结果对直流变换模块进行控制，使得太阳能输出功率为当前工况环境下的最大功率输出且输出电压维持在设定范围。
进一步，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，或者基于输出电压和设定范围的下限值进行调节，得到第一电流调节量；基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
进一步，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：比较输出电压和设定范围的上限值；当输出电压超过设定范围的上限值时，基于超出的差值减小第一电流调节量；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：在输出电压超过设定范围的上限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
进一步，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：比较输出电压和设定范围的下限值；当输出电压低于设定范围的下限值时，基于低出的差值增大第一电流调节量；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：当输出电压低于设定范围的下限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
进一步，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：判断输出电压是否在设定范围内，当输出电压在设定范围内时，输出第一电流调节量为0或者饱和值；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为饱和值时，减小第二电流调节量，以及当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为0时，基于输入电压和输入电压目标值调节第二电流调节量，使得第二电流调节量对输出电流进行调节后能够达到最大功率输出。
进一步，还包括：在输出电压超过设定范围的上限值时，记录首次的输入电压或输入电压目标值，以在输出电压调回至设定范围时，基于记录的输入电压或输入电压目标值和最大功率跟踪算法将太阳能输出功率调节至最大功率。
进一步，输入电压目标值基于以下方法计算得到：计算太阳能输入功率或太阳能输出功率；基于太阳能输入功率或太阳能输出功率和最大功率跟踪算法计算得到输入电压目标值。
进一步，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与设定范围的上限值对应的电流值作为第一电流调节量；基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
进一步，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与输出电压对应的第一占空比输出；基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；基于第二电流调节量对输出电流进行调节，得到第二占空比；将第一占空比和第二占空比之和作为调节结果。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明通过将控制模块连接至直流变换模块1，并在控制模块2中引入电压补偿环节和最大功率跟踪(mppt)，以及通过采集直流变换模块1的输入电压、输出电压和输出电流，并基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，将调节结果作用于直流变换模块1，对直流变换模块1内部的开关管进行控制，其中，输入电压用于最大功率跟踪调节，输出电压用于输出电压稳定的调节，将二者与当前的输出电流进行耦合并经调节，能够实现最大功率输出与输出电压稳定的协同控制。
附图说明
图1是现有技术中最大功率跟踪的示意图；
图2是本发明一个实施例的太阳能充电的控制装置的结构示意图；
图3是本发明另一实施例的太阳能充电的控制装置的结构示意图；
图4是本发明又一实施例关于电压-电流下垂曲线控制方法的原理示意图；
图5是本发明又一实施例采用电压-占空比下垂曲线控制方法的控制装置结构示意图；
图6是本发明又一实施例的一种基于buck电路的太阳能充电的控制装置的结构示意图；
图7是本发明又一实施例关于电压-电流下垂曲线控制方法应用在包括buck电路的太阳能充电的控制装置的结构示意图；
图8是本发明又一实施例关于电压-占空比下垂曲线控制方法应用在包括buck电路的太阳能充电的控制装置的结构示意图；
图9是本发明一个实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图10是本发明另一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图11是本发明又一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图12是本发明又一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图13是本发明又一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图14是本发明又一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图；
图15是本发明又一实施例的太阳能充电的控制方法的流程示意图。
附图标记：
1：直流变换模块；11：太阳能母线电容；12：功率开关管；13：续流二极管；14：电感；15：输出母线电容；2：控制模块；21：电压补偿模块；210：第一加法器；211：第一调节器；22：最大功率调节模块；220：第二加法器；221：第二调节器；23：电流调节模块；230：第三加法器；231：第三调节器；3：驱动模块；4：太阳能发电组件；5：电流采样元件。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
技术术语：
占空比：是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。假设脉冲宽度为1μs，脉冲序列的周期为4μs，则占空比为1/4＝0.25。
最大功率跟踪点：电池板的最大输出功率随着光照的变化也在随时变化，如果输出电流过大，电压会迅速下降(接近零)，此时功率也接近零，因此要控制输出电流，使电压保持在理想值，此时功率最大，称之为最大功率。在最大功率点处，如果输出电压太大，电流迅速减小，输出功率降低，反之，如果输出电压减小，虽然电流有稍微的上升，但功率为二者的乘积，相乘后的功率仍然减小，从图1的曲线上可以看到，只有输出电压在最大功率点对应的电压时，二者相乘后即输出功率最大。
最大功率点跟踪的原理：太阳能发电组件与负载通过dc/dc电路连接，最大功率跟踪即是通过不断检测太阳能发电组件的电流电压变化，并根据其变化对dc/dc变换器的pwm驱动信号占空比进行调节。对于线性电路来说，当负载电阻等于电源的内阻时，电源即有最大功率输出。虽然太阳能发电组件和dc/dc转换电路都是强非线性的，然而在极短的时间内，可以认为是线性电路。因此，只要调节dc-dc转换电路的等效电阻使它始终等于太阳能发电组件的内阻，就可以实现太阳能发电组件的最大输出，也就实现了太阳能发电组件的最大功率跟踪。
图1是现有技术中最大功率跟踪点的原理图。
太阳能发电组件的电压电流曲线呈非线性，而功率为两者乘积，因此，功率-电压或功率-电流曲线不是单调曲线，而是在某个电压或某个电流时，存在最大功率值，因此如果太阳能发电组件始终工作在此最大功率点或其附近，就能输出更多的能量，带来更高的系统效率。但由于最大功率点不是固定不变的，而随着辐射强度和环境温度的变化移动。而太阳能发电组件本身又不具备自动跟踪最大功率点的功能，因此需要采用一定的控制电路和控制算法来加以跟踪。
如图1所示，首先假设太阳能发电组件的工作电压可控制为逐渐增大，可以看到，最初，太阳能发电组件工作在pm点上，由于工作电压的增大，下一时刻工作点移至了pm+1，此时有pm<pm+1，工作电压的继续增加使得工作点沿着功率曲线向上爬升到最大功率点pm0处，接着工作点继续向右移，又出现pn>pn+1，在这冲情况下，可以通过改变工作电压的变化方向，即使工作电压逐渐减小，则可以实现使工作点从另外一个方向由向峰顶爬升，如此反复控制太阳能发电组件工作点电压的改变，就能够实现工作点最终稳定工作在最大功率点附近。
通过现有技术，发明人发现如下问题：一般在无储能的情况下，一级buck电路满足太阳能充电装置，都会默认负荷能够根据接口电压动态调整负荷功率，即要求负荷具有电源管理芯片，而移动电源的输出功率就会受电源管理芯片灵敏度限制易出现波动；另外，如果仅追求最大功率跟踪，不控制输出电压，就会导致输出电压波大，较大的输出电压波动配合负荷的电源管理芯片来传递输入侧能量，使得电能质量差；再者，如果仅追求输出电压稳定，则在无最大功率输出(mppt)功能时，会导致即使太阳能输出功率小于负荷可接收功率时太阳能发电仍不能稳定工作在最大功率点处，因此，为了协同控制输出电压稳定和最大功率输出，本发明通过以下实施例的技术方案来解决：
需要说明的是，以下本发明实施例所介绍的太阳能输入功率均是指太阳能发电组件的输入功率，太阳能输出功率指太阳能发电组件的输出功率。太阳能发电组件与太阳能充电的控制装置连接，以通过该控制装置对太阳能输出功率控制并对负载端的输入电压进行控制。
图2是本发明实施例一的一种太阳能充电的控制装置的结构示意图。
如图2所示，一种太阳能充电的控制装置，包括直流变换模块1、控制模块2和驱动模块3，控制模块2与直流变换模块1连接，驱动模块3分别与控制模块2和直流变换模块1连接，直流变换模块1连接至太阳能发电组件4的输入端。控制模块2采集直流变换模块1的输入电压、输出电压和输出电流，并基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，得到调节结果，并发送至驱动模块3，由驱动模块对直流变换模块1进行控制，从而使得太阳能输出功率为当前工况环境下的最大功率输出且输出电压维持在设定范围。具体地，是基于输入电压得到与输入电压相应的电流调节量，以及基于输出电压得到与输出电压相应的电流调节量，进而基于两个电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果驱动模块3基于调节结果形成相应的占空比，该占空比作用于直流变换模块1内部的开关管，使得开关管按照该占空比进行通电时间的调整。输出电压的设定范围可以是输出电压的正常范围，也即负载端的正常工作电压范围，例如：输出电压的设定范围是负载的额定工作电压3-5v。其中，驱动模块3为pwm驱动方式，即控制模块2输出的调节结果给驱动模块后，驱动模块会根据该调节结果输出相应的占空比，具体是以pwm信号的形式输出给直流变换模块1。其中，太阳能发电组件4是指能够接收光能，并转换为电能的元器件，可以是由晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池，聚光或有机太阳能电池形成的太阳能电池组件。
其中，直流变换模块1为一级能量变换dc-dc电路，一级能量变换dc-dc电路是指包含buck、boost、buck-boost以及半桥、全桥或其他拓扑结构等的隔离或非隔离电路，由于该类电路的特点是控制了输出功率则无法兼顾输出电压或控制了输出电压则无法兼顾输出功率。因此，本发明增加了控制模块，通过对直流变换模块1的输入电压以及输出电压和输出电流进行采集，并利用这三个采集的电压/电流信号进行调节，从而实现对太阳能输出功率和输出电压进行协同控制。在采集这三个信号时，具体是通过信号线将直流输入模块1和控制模块2连接，例如：将电流采样元件连接至直流变换模块1用于采集输出电流。
其中，直流变换模块1的输入电压也可以是太阳能发电组件4的输出电压。本发明实施例的控制装置是连接至太阳能发电组件4，具体是直流变换模块1的输入端连接至太阳能发电组件4。
图3是本发明实施例二的一种太阳能充电的控制装置的结构示意图。
如图3所示，控制模块2包括电压补偿模块21、最大功率调节模块22和电流调节模块23；电压补偿模块21和最大功率调节模块22分别与电流调节模块23连接，且电压补偿模块和最大功率调节模块22连接。
电压补偿模块21，用于基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，或者基于输出电压和设定范围的下限值进行调节，得到第一电流调节量；其中，电压补偿模块21可以采用电压补偿环；
最大功率调节模块22，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；其中，最大功率调节模块22可以采用电压外环；输入电压目标值是基于太阳能输入功率或太阳能输出功率和最大功率跟踪算法计算得到输入电压目标值。太阳能输入功率可以由最大功率调节模块22基于以下方法计算得到：基于直流变换模块1的输出电压和输出电流计算得到；或者基于太阳能发电组件4的输出电压和输出电流计算得到。
电流调节模块23，分别与最大功率调节模块21和电压补偿模块22连接，用于基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果，具体是将第一电流调节量和第二电流调节量作为pi调节的给定值，将输出电流作为反馈值，进行pi调节，得到调节结果。其中，电流调节模块23可以采用电流内环。
在一个实施方式中，电压补偿模块21是比较输出电压和设定范围的上限值，判断其是否超过设定范围的上限值，若输出电压超过设定范围的上限值，则基于超出的差值(输出电压和设定范围的上限值之间的差值)减小第一电流调节量作为当前输出。例如：若输出电压的设定范围为3-5v，则输出电压的设定范围的上限值为5v，而此时的输出电压若为6v，则判断为输出电压超过上限值，需要通过电压补偿模块21的调节将输出电压调回至3-5v之间。最大功率调节模块22，还用于在电压补偿模块21判断到输出电压超过输出电压设定范围的上限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值，恒定值为第二电流调节量在时间域上的历史积分值。减小后的第一电流调节量和恒定值作为给定值，当前的输出电流作为反馈值，三者共同输入电流调节模块23进行调节，将输出电压调回设定范围，使得输出电压稳定，且同时保证最大功率输出。由于此时输出电压已经超过设定范围的上限值，则会导致输出电压不稳定，因此需要将输出电压调回设定范围内，具体是通过将第一电流调节量减小，即基于输出电压超过范围的上限值的差值进行调节得到一个负值，这个负值与恒定值和当前的输出电流相耦合，并经过调节器进行误差调节，得到调节结果，使得太阳能组件实现最大功率跟踪且输出电压维持在设定范围。
在电压补偿模块21判断到输出电压超过输出电压设定范围的上限值时，最大功率跟踪模块22将输入电压赋值给输入电压目标值，并调节最大功率跟踪模块22输出第一电流调节量为在其在时间域的历史积分值，其目的是：由于电压补偿模块21的调节需要一定时间，那么假设在电压补偿模块21调节完成后再触发最大功率跟踪模块22，则会导致最大功率跟踪模块22在这段调节时间内继续进行最大功率跟踪，输出电压继续增大，造成电压不稳，而将第一电流调节量输出为恒定值，是因为假设此时输出第一电流调节量为0，则表示此时最大功率跟踪退出，输出电压会出现骤降，造成电路损坏；(3)将第一电流调节量输出为恒定值，还能够在输出电压调节至设定范围内之后，快速将其调整至最大功率跟踪点，保证最大功率输出，从而实现输出电压和最大功率跟踪调节的协同控制。
在另一个实施方式中，电压补偿模块21还用于判断输出电压是否低于设定范围的下限值，当输出电压低于下限值时，需要将输出电压调回至设定范围内，具体是基于输出电压和设定范围的下限值的差值进行调节，将第一电流调节量增大，同时，最大功率调节模块22将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值，增大后的输出电压和恒定值作为给定值，当前采集的输出电流作为反馈值，输入电流调节模块，从而维持输出电压在设定范围。
另外，在输出电压超过设定范围上限值时，最大功率调节模块22还用于记录首次的输入电压或输入电压目标值，以及在输出电压调回至设定范围内时，基于记录的输入电压或输入电压目标值和最大功率跟踪算法将太阳能输出功率调节至最大功率输出点。由于在输出电压超过设定范围的上限值时，首次的输入电压或输入电压目标值代表了最大功率输出点对应的电压值，因此在输出电压调回至设定范围时，不需要再寻找最大功率点，通过直接给定最大功率点的电压值，能够迅速将太阳能输出功率调节至最大功率输出点，从而保证输出电压稳定的同时电路始终以最大功率输出。
在又一实施方式中，电压补偿模块21还用于判断输出电压是否在输出电压的设定范围内，当输出电压在输出电压的设定范围内时，则表示此时输出电压稳定，不需要进行调节，此时，第一电流调节量可以输出为0或者为电压补偿模块21的饱和值，当第一电流调节量为0时，则相当于电压补偿模块21从控制器2中被去掉，不起调节作用，此时，仅由最大功率跟踪模块22进行调节，保证电路始终以最大功率输出。当第一电流调节量为饱和值时，最大功率跟踪模块22则需要基于减小第二电流调节量，其中，减小后的第一电流调节量(饱和值)，减小后的第二电流调节量需要抵消掉上述的饱和值，并且抵消后的结果在对输出电流进行调节后，仍然能够保证最大功率输出将输出电压稳定。其中，饱和值是指调节器的限幅值，即最大输出量。
本发明实施例中还可以采用电压-电流下垂曲线控制环节替代电压补偿环。其电路结构与图3相同，具体地，如图3所示，控制模块2包括电压补偿模块21、最大功率调节模块22和电流调节模块23，其中，电压补偿模块21用于在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与设定范围的上限值对应的电流值作为第一电流调节量；最大功率调节模块22，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；电流调节模块23，分别与电压补偿模块21和最大功率调节模块22连接，用于基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
下面以输出电压低于下限值时的下垂曲线控制方法的原理如图4所示，图中a点和b点所在的直线为设定的下垂曲线，a点代表工作在输出电压的期望值，称之为工作点，工作一段时间后，工作点发生变化，移动至b点，此时可以通过平移下垂特性曲线，在平移后的下垂曲线上再寻找一个工作点c，工作点c与工作点a的工作电压相同，将工作点c对应的电流值作为第一电流调节量。
本发明实施例中还可以采用电压-占空比下垂曲线控制环节替代电压补偿环21。其电路结构与前面三种实施方式的电路结构(图3)略有不同。具体地，如图5所示，控制模块2包括电压补偿模块21、最大功率调节模块22和电流调节模块23，其中，电压补偿模块21，与驱动模块3连接，用于用于在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与输出电压对应的第一占空比输出至驱动模块3；最大功率调节模块22，用于基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；电流调节模块23，与最大功率调节模块22和直流变换模块1连接，用于基于第二电流调节量对输出电流进行调节，得到第二占空比，并输出至驱动模块3，驱动模块3基于第一占空比和第二占空比之和得到总占空比。
该实施例与下垂曲线控制方法基本原理相同，相同部分可参考上一实施方式的介绍，不同的是，在寻找到工作点c后，是将工作点c对应的占空比直接输出至驱动模块3。
进一步地，本发明还提供一种太阳能充电装置，包括前述任一项实施例介绍的太阳能充电的控制装置，还包括：太阳能发电组件4，连接至直流变换模块1的输入端。优选地，太阳能发电组件4还连接至驱动模块3，为驱动模块3供电。驱动模块3与太阳能发电组件4连接，可以直接通过太阳能发电组件4为驱动模块3供电，不必要其他的供电电源，减少了驱动电源数量，可以提高系统效率。
下面以经典的buck电路为例，对本发明实施例的太阳能充电的控制装置进行说明：
如图6所示，直流变换模块1结构可参见现有技术的buck电路的结构，包括：太阳能母线电容11、功率开关管12、续流二极管13、电感14、电流采样元件5以及输出母线电容15。太阳能母线电容11通过信号线连接至最大功率跟踪模块22，电流采样元件5一端连接至电感，另一端连接至电流调节模块23，输出母线电容15通过信号线连接至电压补偿模块21，直流变换模块1的输入端连接至太阳能发电组件4。
电压补偿模块21包括互相连接的第一加法器210和第一调节器211，最大功率跟踪模块22包括互相连接的第二加法器220和第二调节器221，电流调节模块23包括互相连接的第三加法器230和第三调节器231；
当电感14上的电流连续时，电流采样元件5采样的输出电流值和输出母线电容15上输出电压值的乘积可以近似等于太阳能发电组件的输入功率，已知太阳能发电组件的输入功率利用最大功率跟踪算法可以给出输入电压目标值uin*，用太阳能母线电容11两端的输入电压采样值uin与输入电压目标值uin*耦合后输入到第二调节器221，输出电压的设定范围的上限值uo*与输出母线电容15两端的实际输出电压采样值uo*相耦后输入到第一调节器211，第一调节器211、第三调节器231的输出与电流采样元件5的采样值il相互耦合后输入到调节器231，调节器231的输出经驱动模块3后驱动功率开关管12工作。其中，uo*还可以是输出电压的设定范围的下限值。
在采用下垂曲线控制的方法得到第一电流调节量的实施方式应用在buck电路上的结构如图7所示，在采用下垂曲线控制的方法得到第一占空比的实施方式应用在buck电路上的结构如图8所示，
需要说明的是，图6、图7和图8中的“+”或者“-”符号可以根据实际的调节过程进行调整，并不对本发明进行限定。
本发明在经典buck控制电路的基础上，引入了电压外环22和电流内环23以及输出电压补偿环21等控制环节，电压外环22主要实现太阳能发电的最大功率跟踪控制，其电压外环22的输出作为电感14给定电流的一部分，同时控制中引入输出电压补偿环21，其输出电压补偿环21的输出也作为电感14给定电流的一部分，将两部分给定电流与电感14上的电流采样值il作为电流内环23的输入量，通过电流内环23的调节作用可以实现太阳能发电的最大功率跟踪实时在线，电路输出电压稳定等双重目的。
本发明之所以能够实现太阳能发电的最大功率跟踪实时在线、输出电压稳定的双重目，是因为：
(1)当太阳能发电组件的可输出功率小于或等于负荷可接收的最大功率时，即输出电压小于设定范围的上限值时，又可以分为两种情况：1)当输出电压处于设定范围内时，此时电压外环所具有的最大功率跟踪功能将保证太阳能发电组件以最大功率向负荷提供电能，此时可弱化电压补偿环的作用，即此时输出电压补偿环仅起辅助作用，如果负荷具有电源管理芯片，其输出电压可主要由负荷的电源管理芯片维持，如果负荷是普通的储能电池，则：①在储能电池恒流充电时可放开对输出电压的控制，即去掉电压补偿环的作用，保证电池以最大功率恒流充电；②在储能电池恒压和涓流充电时，输出电压补偿环可作为恒压和涓流的调节环使用。2)当输出电压低于设定范围的下限值时，此时则认为输出电压不稳，需要将输出电压调回至设定范围内，因此，电压外环所具有的最大功率跟踪功能可弱化，主要由电压补偿环起作用，进行输出电压的控制，或者是基于目前的输入电压和输入电压目标值进行最大功率跟踪，使得太阳能组件以最大功率输出，保证负载以最大功率充电，可选的，在将输出电压调回设定范围后，还可以进行最大功率跟踪。
(2)当太阳能输出功率大于负荷可接收的最大功率时，电压外环22仍然保持太阳能发电组件的最大功率跟踪的动态调节过程，即太阳能发电的最大功率跟踪实时在线，然而不对电流内环做任何补偿和调节，太阳能输出功率大于负荷可接受的功率时会导致装置输出电压超过输出电压限值，因而此时在电流内环引入了输出电压补偿环21，其基本原理是当输出电压超过给定输出电压限值时通过调节器的调节作用减小电流内环23的输入给定，由于电流内环23的调节速度快于电压环(包括电压外环22和电压补偿环21)，所以可以容易的实现在太阳能输出功率大于负荷可接受功率情况下的输出电压稳定，同时保持太阳能发电的最大功率跟踪功能实时在线，确保了装置在太阳能可输出功率小于负荷可接受功率时可第一时间转换到太阳能最大功率输出模式。
如图9所示，一种太阳能充电的控制方法，包括：
s1，采集直流变换模块1的输入电压、输出电压和输出电流；
s2，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，得到调节结果；
s3，基于调节结果对直流变换模块1进行控制，使得太阳能输出功率为当前工况环境下的最大功率输出且输出电压维持在设定范围。
如图10所示，步骤s2的基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：
s21，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，或者基于输出电压和设定范围的下限值进行调节，得到第一电流调节量；
s22，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；
s23，基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
在一个实施方式中，如图11所示，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：s210a，比较输出电压和设定范围的上限值；s211a,当输出电压超过设定范围的上限值时，基于超出的差值减小第一电流调节量；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：s220a，在输出电压超过设定范围的上限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
在另一个实施方式中，如图12所示，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：s210b，比较输出电压和设定范围的下限值；s211b，当输出电压低于设定范围的下限值时，基于低出的差值增大第一电流调节量；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：s220b，当输出电压低于设定范围的下限值时，将当前的输入电压赋值给输入电压目标值，并输出第二电流调节量为恒定值。
在又一个实施方式中，如图13所示，基于输出电压和设定范围的上限值进行调节，包括：s210c，判断输出电压是否在设定范围内，s211c，当输出电压在设定范围内时，输出第一电流调节量为0或者饱和值；其中，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，包括：s220c,当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为饱和值时，减小第二电流调节量，以及当输出电压在设定范围内且第一电流调节量为0时，基于输入电压和输入电压目标值调节第二电流调节量，使得第二电流调节量对输出电流进行调节后能够达到最大功率输出。
其中，控制方法还可以包括：在输出电压超过设定范围的上限值时，记录首次的输入电压或输入电压目标值，以在输出电压调回至设定范围时，基于记录的输入电压或输入电压目标值和最大功率跟踪算法将太阳能充电装置的输出功率调节至最大功率。
可选的，输入电压目标值基于以下方法计算得到：计算太阳能输入功率或太阳能输出功率；基于太阳能输入功率或太阳能输出功率和最大功率跟踪算法计算得到输入电压目标值。
在又一个实施方式中，如图14所示，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：
s1401，在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与设定范围的上限值对应的电流值作为第一电流调节量；
s1402，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；
s1403，基于第一电流调节量和第二电流调节量对输出电流进行调节，得到调节结果。
在又一个实施方式中，如图15所示，基于输入电压和输出电压对输出电流进行调节，包括：
s1501，在输出电压高于设定范围的上限值或者低于设定范围的下限值时，平移设定的下垂曲线，将平移后的下垂曲线上与输出电压对应的第一占空比输出；
s1502，基于输入电压和输入电压目标值进行调节，得到第二电流调节量；
s1503，基于第二电流调节量对输出电流进行调节，得到第二占空比；
s1504，将第一占空比和第二占空比之和作为调节结果。
需要说明的是，本发明实施例的调节可以采用pi调节器，但不限于pi调节器，凡是利用给定值与反馈值的误差值调节，并给出调节量的控制器均可作为本发明实施例的控制模块，例如自适应控制器、模糊pid等。pi调节器是根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。