一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器的制作方法

本实用新型涉及电源控制技术领域，具体公开了一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器。

背景技术：

常见的光伏直流空调采用光伏极板组件与控制器一对一的方式，即一组极板组件只能配一个控制器并连接一台空调，在这种方式下当空调未开启时，光伏极板组件处于闲置状态。由于光伏极板组件成本较高和容易受到安装场地面积限制，光伏极板组件闲置会导致利用率低下，增加了经济成本。

而且，光伏极板组件输入能量具有不稳定特性，光伏空调都需要连接市电作为补充，其工作原理为市电通过不隔离的整流电路，在母线上与光伏升压后的直流电直接并联给空调供电，考虑到各台空调连接的可能不是同一相市电，当原本供电电压是220VAC通过两台空调的母线直接连通形成380VAC回路，容易造成空调因输入过压而损坏。

因此，需要一种能解决上述问题的电源控制器。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下方案。

一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器，包括MPPT调整电路和至少一路全桥变换器；所述MPPT调整电路包括光伏电流采样电路，光伏电压采样电路，MCU电路，MPPT参考电压输出电路，MPPT调整输出电路和电源电路；所述MCU电路分别与光伏电流采样电路，光伏电压采样电路，MPPT参考电压输出电路及电源电路电性连接；所述MPPT调整输出电路分别与MPPT参考电压输出电路，光伏电压采样电路及多路全桥变换器电性连接；所述光伏电流采样电路和光伏电压采样电路分别将采集的数据传递至MCU电路，MCU电路进行最大功率点运算，并输出至MPPT参考电压输出电路，同时将光伏电压采样电路与MPPT参考电压输出电路数据进行比较分析，输出合适的MPPT调整信号来调制全桥变换器的PWM相移角度，进而控制光伏以最大功率工作。

进一步地，所述MPPT调整电路包括显示电路，所述显示电路分别与MCU电路及外部的显示屏电性连接。

进一步地，所述MPPT调整电路包括网络通讯接口电路，所述网络通讯接口电路与MCU电路电性连接。

进一步地，所述电源控制器还包括防反接保护电路，输入过压保护电路和输出短路保护电路。

进一步地，所述MPPT调整输出电路包括第一运算放大器U2A，第二运算放大器U2B，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电容C1，电容C2，电容C3，三极管Q1；所述第一运算放大器U2A的Pin1脚通过电容C3与第二运算放大器U2B的Pin7脚电性连接；第一运算放大器U2A的Pin1脚还与三极管Q1的基极电性连接；所述三极管Q1的发射极通过电阻R3与电源VCC连接，三极管Q1的集电极接地；所述第一运算放大器U2A的Pin2脚与第二运算放大器U2B的Pin7脚电性连接，第一运算放大器U2A的Pin2脚还通过电阻R7与第二运算放大器U2B的Pin6脚电性连接；所述第一运算放大器U2A的Pin3脚分别与MCU电路，电阻R2及电容C2电性连接，所述电阻R2另一端与电容C1及电阻R1电性连接；所述电容C1另一端与电容C2相连后与地端相连；所述第二运算放大器U2B的Pin6脚还通过电阻R4分别与MCU电路及光伏电压采样电路电性连接；所述第二运算放大器U2B的Pin5脚分别与电阻R5和电阻R6电性连接；所述电阻R5还与+5V电源电性连接；所述电阻R6还与地端电性连接。

进一步地，所述全桥变换器包括芯片型号为UC3875N的控制集成电路U3，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电容C4，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8，电容C9，电容EC1，二极管D1，二极管D2，二极管D3，隔离驱动变压器TX1，隔离变压器TX2，隔离驱动变压器TX3，MOS管Q2，MOS管Q3，MOS管Q4，MOS管Q5，电感L1，输出电压反馈电路和输出电流反馈电路；所述电阻R8与U3的Pin18脚相连；所述电容C9与U3的Pin19脚相连；所述电容C4与U3的Pin6脚相连；所述电阻R9和电容C5并联接U3的Pin16脚；所述电阻R10和电容C6并联接U3的Pin7脚；所述电阻R11和电容C7并联接U3的Pin15脚；所述控制集成电路U3的Pin3脚接输出电压反馈电路，所述控制集成电路U3的Pin5脚接输出电流反馈电路，所述U3的Pin2脚通过二极管D1与MPPT调整输出电路电性连接；所述U3的Pin13脚和Pin14与隔离驱动变压器TX1电性连接，隔离驱动变压器TX1分别与电阻R12，电阻R13电性连接；所述电阻R12另一端依次与MOS管Q2，电容C8及隔离变压器TX2电性连接；所述电阻R13另一端依次与MOS管Q3，电容C8及隔离变压器TX2电性连接；所述U3的Pin8脚和Pin9与隔离驱动变压器TX3电性连接，隔离驱动变压器TX3分别与电阻R14，电阻R15电性连接；所述电阻R14另一端依次与MOS管Q4及隔离变压器TX2电性连接；所述电阻R15另一端依次与MOS管Q5及隔离变压器TX2电性连接；所述隔离变压器TX2输出端分别与二极管D2，二极管D3和电感L1电性连接；所述电容EC1分别与电感L1，二极管D2，二极管D3电性连接。

本实用新型的有益效果：提供一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器， 通过实时采集光伏的电压电流进行最大功率点运算，并输出MPPT参考电压，再将光伏采样电压与MPPT参考电压比较，输出合适的MPPT调整信号来调制全桥变换器的PWM相移角度以控制光伏最大功率工作，大大提高光伏极板组件的利用率，降低了用户经济成本，而且全桥变换器能输出恒压恒流的直流电，避免空调因输入过压而损坏。

附图说明

图1为本实用新型实施例的控制器使用系统示意图。

图2为本实用新型实施例的控制器电路框架示意图。

图3为本实用新型实施例的MPPT调整输出电路的电路示意图。

图4为本实用新型实施例的全桥变换器的电路示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

一种太阳能直流空调多机并联的电源控制器,如图2所示，包括MPPT调整电路1和至少一路全桥变换器2；所述MPPT调整电路2包括光伏电流采样电路4，光伏电压采样电路5，MCU电路3，MPPT参考电压输出电路6，MPPT调整输出电路7和电源电路8；所述MCU电路3分别与光伏电流采样电路4，光伏电压采样电路5，MPPT参考电压输出电路6及电源电路8电性连接；所述MPPT调整输出电路7分别与MPPT参考电压输出电路6，光伏电压采样电路5及多路全桥变换器2电性连接。

如图1和图2所示，将本太阳能直流空调多机并联的电源控制器的MPPT调整电路1与多个光伏极板组件电性连接，多个全桥变换器2分别与各个空调电性连接。工作时，光伏电流采样电路4实时采集光伏电流数据并传递至MCU电路3，光伏电压采样电路5实时采集光伏电压并传递至MCU电路3，

MCU电路3进行最大功率点运算时，MCU电路3先进行一次系统扫描，进而产生一个光伏电压模拟量（首次产生是U1的Pin5脚检测的电压值），通过内部的A/D转换器转换成PWM波信号，经过倒相后从U1的Pin11脚输出，经过电阻R1、电容R2、电阻R2、电容C2两阶积分后，分两路输出，一路送回U1的Pin10脚进行校验，另一路输出MPPT参考电压到第一运算放大器U2A，再输出MPPT调整信号，通过全桥变换器2调整光伏输入电压。

同时MCU电路3将实时采集的光伏电压值乘以光伏电流值，根据P=V*I得算出实时功率，当U1的Pin10脚校验正确时，MCU记录下此电压点的实时功率； MCU再产生一个光伏电压的模拟量，循环上一步的动作，再记录下此电压点的实时功率；以此调整光伏输入电压从开路电压值到开路电压值的60%止，并记录各个电压点的光伏输出功率，取最大值即为光伏极板当前的最大功率点。

当扫描到当前最大功率点后，MCU电路3产生的光伏模拟量为定向降低；实时跟踪期间，当连续两次检测功率为增大或不变化时，调整方向为正方向；当连续两次检测功率为减小时，调整方向为反方向；系统以此进行扰动调整，对极板的最大功率点进行实时跟踪。

MCU电路3进行光伏最大功率点运算后，输出至MPPT参考电压输出电路7。同时，将光伏电压采样电路5实时采集到的光伏电压数据与MPPT参考电压输出电路6的参考电压进行比较分析， 并输出MPPT调整信号来调制全桥变换器的PWM相移角度，进而使得光伏极板组件以最大功率点工作，随后全桥变换器2将各路隔离，并输出恒压恒流的直流电给各路空调，从而实现光伏极板组件的最大利用率，降低用户的经济成本，同时有效避免空调因过压而损坏。而且每一路的输出电压和输出电流都是独立控制，可以根据各台空调特性对每一路的输出电压和输出电流进行适量调整，以满足不同功率或不同电压供电的直流空调，从而使本控制器的通用性极强；又由于各路全桥变换器输出都是直流特性，当单路输出功率小于空调输入功率时，还能将两路输出直接并联使用，可以接不同功率的空调，也可以是不同电压供电的空调，且各台空调不存在电性能相互干扰。当系统常规配置单路输出最大为2250W（3P），接3750W（5P）或更大的空调时，输出还可以直接并联使用。

本实施例中，所述MPPT调整电路1包括显示电路9，所述显示电路9分别与MCU电路3及外部的显示屏电性连接，显示电路9通过显示屏提供实时信息、发电功率、故障内容等信息供用户查看，方便用户了解情况。

本实施例中，所述MPPT调整电路1包括网络通讯接口电路10，所述网络通讯接口电路10与MCU电路3电性连接，可通过网络通讯接口电路10与其它设备进行数据交换。

本实施例中，所述电源控制器还包括防反接保护电路，输入过压保护电路和输出短路保护电路，能有效保护到控制系统。

本实施例中，如图3所示，所述MPPT调整输出电路7包括第一运算放大器U2A，第二运算放大器U2B，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电容C1，电容C2，电容C3，三极管Q1；所述第一运算放大器U2A的Pin1脚通过电容C3与第二运算放大器U2B的Pin7脚电性连接；第一运算放大器U2A的Pin1脚还与三极管Q1的基极电性连接；所述三极管Q1的发射极通过电阻R3与电源VCC连接，三极管Q1的集电极接地；所述第一运算放大器U2A的Pin2脚与第二运算放大器U2B的Pin7脚电性连接，第一运算放大器U2A的Pin2脚还通过电阻R7与第二运算放大器U2B的Pin6脚电性连接；所述第一运算放大器U2A的Pin3脚分别与MCU电路，电阻R2及电容C2电性连接，所述电阻R2另一端与电容C1及电阻R1电性连接；所述电容C1另一端与电容C2相连后与地端相连；所述第二运算放大器U2B的Pin6脚还通过电阻R4分别与MCU电路及光伏电压采样电路电性连接；所述第二运算放大器U2B的Pin5脚分别与电阻R5和电阻R6电性连接；所述电阻R5还与+5V电源电性连接；所述电阻R6还与地端电性连接。单片机采用型号为STC15W1K16S的芯片U1，光伏电压采样将采集到的光伏实时电压值送到U1的Pin5脚，光伏电流采样将采集到的光伏实时电流值送到U1d的Pin7脚；U1根据采集到的实时信息进行最大功率点运算，运算后U1的Pin11脚输出MPPT参考电压,再经过R1、C1、R2、C2积分后分两路输出，一路反馈回U1的Pin10对参考电压进行校正，另一路送到U2A的Pin3作为MPPT调整的参考信号；光伏电压采样还通过U2B、R4、R5、R6、R7反向放大后送到U2A的Pin2脚，与U2A的Pin3脚的MPPT调整参考信号进行比较后，U2A的Pin1脚，输出误差信号再经过Q1放大后输出MPPT调整信号，MPPT调整信号用来调制各路全桥变换器的PWM脉宽，实现MPPT调节，大大提高光伏极板组件的利用率，降低了用户经济成本。

本实施例中，如图4所示，所述全桥变换器2包括芯片型号为UC3875N的控制集成电路U3，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电容C4，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8，电容C9，电容EC1，二极管D1，二极管D2，二极管D3，隔离驱动变压器TX1，隔离变压器TX2，隔离驱动变压器TX3，MOS管Q2，MOS管Q3，MOS管Q4，MOS管Q5，电感L1，输出电压反馈电路和输出电流反馈电路；所述电阻R8与U3的Pin18脚相连；所述电容C9与U3的Pin19脚相连；所述电容C4与U3的Pin6脚相连；所述电阻R9和电容C5并联接U3的Pin16脚；所述电阻R10和电容C6并联接U3的Pin7脚；所述电阻R11和电容C7并联接U3的Pin15脚；所述控制集成电路U3的Pin3脚接输出电压反馈电路，所述控制集成电路U3的Pin5脚接输出电流反馈电路，所述U3的Pin2脚通过二极管D1与MPPT调整输出电路电性连接；所述U3的Pin13脚和Pin14与隔离驱动变压器TX1电性连接，隔离驱动变压器TX1分别与电阻R12，电阻R13电性连接；所述电阻R12另一端依次与MOS管Q2，电容C8及隔离变压器TX2电性连接；所述电阻R13另一端依次与MOS管Q3，电容C8及隔离变压器TX2电性连接；所述U3的Pin8脚和Pin9与隔离驱动变压器TX3电性连接，隔离驱动变压器TX3分别与电阻R14，电阻R15电性连接；所述电阻R14另一端依次与MOS管Q4及隔离变压器TX2电性连接；所述电阻R15另一端依次与MOS管Q5及隔离变压器TX2电性连接；所述隔离变压器TX2输出端分别与二极管D2，二极管D3和电感L1电性连接；所述电容EC1分别与电感L1，二极管D2，二极管D3电性连接。U3是相移式PWM控制集成电路， R8接U3的Pin18脚调整脉冲陡度，C9接U3的Pin19脚调整脉冲斜波，C4接U3的Pin6脚调整软启动时间，R9和C5并联接U3的Pin16脚调整输出PWM驱动频率，R10、C6并联接U3的Pin 7和R11、C7并联接U3的Pin 15脚分别调整两组PWM的死区时间；输出电压反馈接U3的Pin 3脚、输出电流反馈接U3的Pin 5脚、MPPT调整信号通过D1接U3的Pin 2脚调整PWM移相度，调整后的PWM分4路分别从U3的Pin 14、U3的Pin 13、U3的Pin 9、U3的Pin 8输出，通过TX1、R12、R13、TX3、R14、R15、Q2、Q3、Q4、Q5、C8、TX2变换出隔离电源，再通过D2、D3整流、L1续流、EC1滤波后，输出恒压恒流的直流电给空调使用，从而有效防止过压损坏空调。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。