一种太阳能控制器的制作方法

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种太阳能控制器。

背景技术：

随着光伏太阳能产业技术的日益进步，太阳能最大功率点跟踪 (Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)控制器的种类也日益繁多，设计方案多种多样，应用方向也繁杂多变，太阳能MPPT控制器能够实时检测光伏组件电压和电流，并不断追踪最大功率，具有调节光伏组件输出电压和电流的能力，使光伏组件实现最大功率的输出，从而提高了光伏组件的利用效率；

目前市场上的太阳能MPPT控制器多为降压型控制器，少数为升压型控制器，因此亟需一种同时具备升压/降压功能的太阳能MPPT控制器以使光伏组件能够根据实际情况始终以最大功率对蓄电池进行充电。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现太阳能控制器采用升压充电或降压充电的单一充电方式，且光伏组件为蓄电池充电的效率不高的技术问题，本实用新型提供了一种太阳能控制器。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

同步整流升压/降压电路和控制装置；

所述同步整流升压/降压电路设置在光伏组件和蓄电池之间；

所述控制装置的输出端与所述同步整流升压/降压电路连接；

所述太阳能控制器还包括：

用于采集所述光伏组件电压的第一电压采集电路、用于采集所述光伏组件电流的第一电流采集电路、用于采集所述蓄电池电压的第二电压采集电路和用于采集所述蓄电池电流的第二电流采集电路；

所述第一电压采集电路、所述第一电流采集电路、所述第二电压采集电路和所述第二电流采集电路均与所述控制装置连接，且所述控制装置根据所述第一电压采集电路、所述第一电流采集电路、所述第二电压采集电路和所述第二电流采集电路的采集信息，控制所述同步整流升压/ 降压电路对所述光伏组件输出的电压进行升压或降压以对所述蓄电池充电。

可选地，所述同步整流升压/降压电路包括：第一电路、第二电路和电感；

所述第一电路和所述第二电路的结构相同；

所述第一电路包括：

第一半桥驱动芯片、第一二极管、第一电容第一开关器件和第二开关器件；

所述第一二极管设置在第一半桥驱动芯片的固定电源端和浮动电源端之间，所述第一二极管的负极与所述浮动电源端连接；

所述第一电容设置在所述第一半桥驱动芯片的浮动电源端和浮动电源返回端之间；

所述第一半桥驱动芯片的输入端、所述第一半桥驱动芯片的使能端均与所述控制装置连接；

所述第一半桥驱动芯片的接地端接地；

所述第一半桥驱动芯片的高电平输出端连接第一开关器件的栅极，所述第一半桥驱动芯片的低电平输出端连接第二开关器件的栅极；

所述第一开关器件的源极和第二开关器件的漏极连接，并连接所述第一半桥驱动芯片的浮动电源返回端；

所述第一开关器件的漏极连接所述光伏组件的正电压；

所述第二开关器件的源极接地；

所述第二电路包括：

第二半桥驱动芯片、第二二极管、第二电容、第三开关器件和第四开关器件；

其中，所述第二二极管设置在第二半桥驱动芯片的固定电源端和浮动电源端之间，所述第二二极管的负极与所述浮动电源端连接；所述第二电容设置在所述第二半桥驱动芯片的浮动电源端和浮动电源返回端之间；第三开关器件源极和第四开关器件的漏极通过所述电感和所述第一开关器件的源极、第二开关器件的漏极连接；

所述第三开关器件的漏极连接所述蓄电池的正极。

可选地，所述控制装置的输出端包括：

控制所述第一半桥驱动芯片工作的第一启动控制端；

控制所述第二半桥驱动芯片工作的第二启动控制端；

控制所述第一开关器件和第二开关器件导通或关闭的第一脉冲宽度调制控制端；

控制所述第三开关器件和第四开关器件导通或关闭的第二脉冲宽度调制控制端。

可选地，所述同步整流升压/降压电路还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻设置在所述第一半桥驱动芯片的输入端与所述第一脉冲宽度调制控制端之间；

所述第二电阻设置在所述第一半桥驱动芯片的使能端与所述第一启动控制端之间；

所述第三电阻设置在所述第二半桥驱动芯片的输入端与所述第二脉冲宽度调制控制端之间；

所述第四电阻设置在所述第二半桥驱动芯片的使能端与所述第二启动控制端之间。

可选地，所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

可选地，所述控制装置为单片机或控制芯片。

可选地，所述控制装置为STM32单片机。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：首先，本实用新型控制器同时具备升压和降压为蓄电池充电的功能；其次，能够根据实时检测的电压和电流自主选择升压为蓄电池充电或降压为蓄电池充电，减小了对蓄电池的损坏；增加了对特定蓄电池充电的光伏组件的可选范围；最后，本实用新型控制器提高了光伏组件为蓄电池充电的效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种太阳能控制器结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的同步整流升压/降压电路的电路图。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

如图1所示，本实施例提供了一种太阳能控制器，本实施例的控制器包括：同步整流升压/降压电路和控制装置；

本实施例的控制器还包括：用于采集光伏组件电压的第一电压采集电路、用于采集光伏组件电流的第一电流采集电路、用于采集蓄电池电压的第二电压采集电路和用于采集蓄电池电流的第二电流采集电路，由此控制装置能够实时获取蓄电池和光伏组件的电压和电流，使太阳能控制器具有较好的实用性；

举例来说，光伏组件由多个太阳能电池板串联或并联组成，同步整流升压/降压电路设置在光伏组件和蓄电池之间；控制装置的输出端与同步整流升压/降压电路连接，由此本实施例的控制器同时具备升压和降压为蓄电池充电的功能；

在本实施例中，控制装置的输出端(也即同步整流升压/降压电路的输入端)包括：第一启动控制端SD1、第二启动控制端SD2、第一脉冲宽度调制控制端PWM1和第二脉冲宽度调制控制端PWM2；举例来说：第一启动控制端SD1用于控制第一半桥驱动芯片IC1工作；第二启动控制端SD2用于控制第二半桥驱动芯片IC2工作，第一脉冲宽度调制控制端PWM1用于控制第一开关器件V1和第二开关器件V2导通或关闭，第二脉冲宽度调制控制端PWM2用于控制第三开关器件V3和第四开关器件V4导通或关闭。

举例来说本实施例的同步整流升压/降压电路包括：第一电路、第二电路和电感L，其中，第一电路和第二电路的结构相同；

如图2所示，第一电路包括：第一半桥驱动芯片IC1、第一二极管 D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关器件V1和第二开关器件V2；相应地，第二电路包括：第二半桥驱动芯片IC2、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三开关器件V3和第四开关器件V4，在本实施例中，第一半桥驱动芯片IC1和第二半桥驱动芯片IC2的型号均为 IR2104，第一开关器件V1、第二开关器件V2、第三开关器件V3和第四开关器件V4均为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor)，在本实施例中选用的芯片型号和开关器件的类型仅用于举例说明。

在本实施例中，第一二极管D1设置在第一半桥驱动芯片IC1的固定电源端VCC和浮动电源端VB之间，第一二极管D1的负极与浮动电源端VB连接；第一电容C1设置在第一半桥驱动芯片IC1的浮动电源端 VB和浮动电源返回端VS之间；

进一步地，第一半桥驱动芯片IC1的输入端IN通过第一电阻R1连接控制装置的第一脉冲宽度调制控制端PWM1，第一半桥驱动芯片IC1 的使能端SD通过第二电阻R2连接控制装置的第一启动控制端SD1，第一半桥驱动芯片IC1的接地端COM接地，第一半桥驱动芯片IC1的高电平输出端HO连接第一开关器件V1的栅极，第一半桥驱动芯片IC1的低电平输出端LO连接第二开关器件V2的栅极；第一开关器件V1的源极和第二开关器件V2的漏极连接，并连接第一半桥驱动芯片IC1的浮动电源返回端VS，第一开关器件V1的漏极连接光伏组件的正电压PV+，第二开关器件V2的源极接地；

相应地，第二半桥驱动芯片IC2的高电平输出端HO连接第三开关器件V3的栅极，第二半桥驱动芯片IC2的低电平输出端LO连接第四开关器件V4的栅极，第二二极管D2设置在第二半桥驱动芯片IC2的固定电源端VCC和浮动电源端VB之间，第二二极管D2的负极与浮动电源端 VB连接；第三开关器件V3源极和第四开关器件V4的漏极通过电感L 和第一开关器件V1的源极、第二开关器件V2的漏极连接，第三开关器件V3的漏极连接蓄电池的正极BAT+。

具体的，在本实施例中控制装置为单片机或控制芯片，例如以STM32 单片机作为控制装置，则STM32单片机获取第一电压采集电路、第一电流采集电路、第二电压采集电路和第二电流采集电路的采集信息，在光伏组件为蓄电池充电的过程中STM32单片机控制同步整流升压/降压电路对光伏组件输出的电压进行升压或降压，以避免加在蓄电池两端的电压过大或不足而有损蓄电池的寿命；

举例来说，若STM32单片机判断光伏组件的电压大于蓄电池电压，则STM32单片机使第一启动控制端SD1和第二启动控制端SD2均为高电平，此时第一半桥驱动芯片IC1和第二半桥驱动芯片IC2均处于工作状态，同时STM32单片机向第二脉冲宽度调制控制端PWM2发送信号以使第三开关器件V3导通、第四开关器件V4截止，STM32单片机向第一脉冲宽度调制控制端PWM1发送信号调整第一开关器件V1和第二开管 V2的导通和关闭时间，由V1-L-V3-蓄电池和V2-L-V3-蓄电池互补交替的方式完成光伏组件降压为蓄电池充电；

本实施例控制器还具有升压充电的工作模式，若STM32单片机判断光伏组件的电压小于蓄电池电压，则STM32单片机使第一启动控制端 SD1和第二启动控制端SD2均为高电平，此时第一半桥驱动芯片IC1和第二半桥驱动芯片IC2均处于工作状态，同时STM32单片机向第一脉冲宽度调制控制端PWM1发送信号以使第一开关器件V1导通、第二开关器件V2截止，STM32单片机向第二脉冲宽度调制控制端PWM2发送信号调整第三开关器件V3和第四开关器件V4的导通和关闭时间，由 V1-L-V3-蓄电池和V1-L-V4-蓄电池互补交替的方式完成光伏组件升压为蓄电池充电，本实施例的控制器采用升压或降压充电的过程均采用三段式减小了对蓄电池的损坏。

本实用新型不仅可以通过升压/降压对不同电压的蓄电池充电，还可以通过升压/降压采用不同规格参数的光伏组件对特定电压的蓄电池充电，增加了对特定蓄电池充电的光伏组件的可选范围；本实用新型控制器其能够根据实时检测的电压和电流自主选择升压为蓄电池充电或降压为蓄电池充电，减小了对蓄电池的损坏；提高了光伏组件为蓄电池充电的效率。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。