一种光伏控制器与光伏系统的制作方法

本实用新型属于光伏技术领域，尤其涉及一种光伏控制器与光伏系统。

背景技术：

太阳能不会污染环境，是最清洁能源之一，目前，通过光伏系统可以把太阳能转换为电能，并可以通过MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)太阳能控制器把电能储存到蓄电池中，实现太阳能的应用。通过MPPT太阳能控制器可以调节光伏组件输出电压电流的能力，使光伏组件实现最大功率的输出，从而大大提高了光伏组件的利用效率。随着光伏太阳能产业技术的日益进步，光伏系统的应用方向也繁华多变，尤其是随着电子科技的发展，人们对消费类电子的应用越来越多，特别是手机、电脑、影音设备及其他码类产品等，这些电子产品多为输入12V,5V或3V应用，而目前的光伏系统大多都是大型供电系统并且输出都是单一的。

因此，提出一种针对消费类电子类的小型化便携式的光伏控制器和光伏系统是非常必要的。

技术实现要素：

(一)发明目的

本实用新型提供该一种光伏控制器与光伏系统，不仅可以实现对太阳能电池板的最大功率输出调整，把太阳能存储到蓄电池内，还可以为低压负载供电。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案包括：

一方面，本实用新型提供一种光伏控制器，包括：

第一同步整流降压电路、控制装置、按键结构、负载切换开关、具有放电接口的蓄电池和第一负载端口；

所述第一同步整流降压电路的输入端与光伏组件连接；

所述按键结构与所述控制装置连接，所述控制装置连接所述第一同步整流降压电路的控制端，根据按键结构的按键指令控制所述第一同步整流降压电路的输出电压；

所述第一同步整流降压电路的输出端通过所述负载切换开关分别连接所述第一负载端口或所述蓄电池；

所述负载切换开关与所述控制装置连接。

光伏组件输出的电压在第一同步整流降压电路中整流和降压后，通过负载切换开关对蓄电池充电，或者在第一负载端口中输出。通过负载切换开关的切换可实现蓄电池充电、蓄电池放电、光伏组件输出电压同步整流降压后直接输出、多种输出工作模式的切换。通过按键结构实现第一负载端口输出电压的选择。

作为本实用新型进一步优选的方案，所述光伏控制器还包括：第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置；

所述第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置均与所述控制装置连接。

所述第一电压采集装置的正负极与所述光伏组件的正负极连接，用于采集所述光伏组件的电压值；

所述第一电流采集装置一端与光伏组件的正极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集所述光伏组件的电流值；

所述第二电压采集装置的正负极与所述第一同步整流降压电路输出端的正负极连接，用于采集所述第一同步整流降压电路的输出电压值；

所述第二电流采集装置一端与所述第一同步整流降压电路输出端的负极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集所述第一同步整流降压电路的输出电流值。

控制装置根据第一电压采集装置、第一电流采集装置反馈的信息，调整PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)输出占空比，通过程序内的控制算法，实现控制器对太阳能组件MPPT控制。

控制装置根据第二电压采集装置和第二电流采集装置反馈的信息对第一同步整流降压电路实现进行PWM输出的调整，使第一同步整流降压电路的输出电压更加稳定。

在一种优选的实现方案中，所述的光伏控制器，还包括：至少一个第二同步整流降压电路以及至少一个第二负载端口。

所述第二同步整流降压电路包括控制端、输入端和输出端。

所述控制装置连接所述第二同步整流降压电路的控制端，控制所述第二同步整流降压电路的输出电压；所述第二同步整流降压电路的输入端与所述负载切换开关连接；

所述第二同步整流降压电路的输出端连接所述第二负载端口。

所述第二同步整流降压电路的输出电压小于所述蓄电池的电压。

通过多个第二同步整流降压电路对蓄电池的输出进行整流降压，可实现多路输出。

在另外一种可行的方案中，所述蓄电池为可拆卸式蓄电池时，所述第二同步整流降压电路的输出电压小于所述第一同步整流降压电路的输出电压。

可选地，所述光伏控制器，还包括：第三电压采集装置和第三电流采集装置。

所述第三电压采集装置、第三电流采集装置均与所述控制装置连接。

所述第三电压采集装置的正负极与所述第二同步整流降压电路输出端的正负极连接，用于采集所述第二同步整流降压电路的输出电压值；

所述第三电流采集装置一端与所述第二同步整流降压电路输出端的负极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集所述第二同步整流降压电路的输出电流值。

在一种可行的方案中，所述第一同步整流降压电路的输出电压为12V/24V；

所述第二同步整流降压电路为两个，一个第二同步整流降压电路的输出电压为3V，另一个第二同步整流降压电路的输出电压为5V。

12V/24V、3V、5V的输出电压，适用于消费类电子的应用需求。

可选地，所述光伏控制器，还包括：

位于所述第一同步整流降压电路的输出端和负载切换开关之间的电池防反灌电路。

当光伏组件的输出电压比蓄电池的输出电压低时通过电池防反灌电路，防止蓄电池反向向第一同步整流降压电路输出电压。

可选地，所述光伏控制器还包括：与所述控制装置连接的数字显示装置。

另一方面，本实用新型还提供一种光伏系统，包括，光伏组件、上述光伏控制器和绝缘保护外壳。所述控制装置、所述第一同步整流降压电路、所述蓄电池、负载切换开关均集成在所述绝缘保护外壳内；

所述按键结构和所述第一负载端口均嵌设在所述绝缘保护外壳上；

所述光伏组件固定在所述绝缘保护外壳上且通过线缆与所述第一同步整流降压电路连接。

可选地，所述按键结构上还设置有连接所述控制装置的数字显示装置；

或者，

所述光伏控制器还包括：与所述控制装置连接的数字显示装置，所述数字显示装置嵌设在所述绝缘保护外壳上。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的不仅具有对蓄电池充电，并且可以通过第一负载端口为负载供电。通过负载切换开关的切换，可以实现蓄电池放电输出、第一同步整流降压电路输出、蓄电池充电功能的切换；通过按键结构还可以实现多种输出电压的选择。具有结构简单，成本低，并且功能完善的优势。

控制装置、第一同步整流降压电路、第二同步整流降压电路、蓄电池、负载切换开关均集成在一个绝缘保护外壳内可，具有携带方便的优点。

通过第一电压采集装置、第一电流采集装置实现控制器对太阳能组件MPPT控制。通过第二电压采集装置、第二电流采集装置，实现输出电压更加稳定。

本实用新型可以包括多个第二同步整流降压电路，实现多路输出。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种光伏控制器结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种光伏控制器第一同步整流降压电路拓扑结构图；

图3为本实用新型实施例二提供的一种光伏控制器结构示意图；

图4为本实用新型实施例三提供的一种光伏控制器结构示意图；

图5为本实用新型实施例四提供的一种光伏控制器结构示意图。

具体实施方式

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

实施例一

如图1所示，本实用新型一种光伏控制器，包括第一同步整流降压电路、控制装置、按键结构、负载切换开关、具有放电接口的蓄电池和第一负载端口。

第一同步整流降压电路的输入端与光伏组件连接。

第一同步整流降压电路为同步整流BUCK(降压式变换)电路。用于对，通过对光伏组件的输出电压同步整流后，对蓄电池进行充电，或者在第一负载端口中输出。在实际应用中，同步整流BUCK电路包括但不限于图2所示的拓扑结构。控制装置与同步整流BUCK电路中的第一场效应晶体管Q1和第二场效应晶体管Q2的控制端连接。控制装置通过对第一场效应晶体管Q1和第二场效应晶体管Q2的PWM控制实现对第一同步整流降压电路的控制。

按键结构与控制装置连接，控制装置连接第一同步整流降压电路的控制端，根据按键结构的按键指令控制第一同步整流降压电路的输出电压。

第一同步整流降压电路的输出端通过负载切换开关分别连接第一负载端口和蓄电池。

参考图1所示，若负载切换开关中开关1与开关2连接，则光伏组件通过第一同步整流降压电路向第一负载端口输出电压。若负载切换开关中开关1与开关3连接，则光伏组件通过第一同步整流降压电路向蓄电池充电。若负载切换开关中开关2与开关3连接，则蓄电池向第一负载端口输出电压。若负载切换开关中开关1与开关3连接、开关2与3均连接，则光伏组件通过第一同步整流降压电路向蓄电池充电，同时蓄电池向第一负载端口输出电压。

优选地，第一同步整流降压电路输出负载为12V。

负载切换开关与控制装置连接。控制装置根据按键结构的选择，对负载切换开关进行切换，实现蓄电池充电/蓄电池放电/第一同步整流降压电路直接输出/蓄电池+第一同步整流降压电路输出的多种选择。

进一步的，本实施例提供一种光伏系统，包括，光伏组件、上述光伏控制器和绝缘保护外壳。

为了满足携带方面的需求，第一同步整流降压电路、蓄电池、负载切换开关均集成在绝缘保护外壳内；

按键结构和第一负载端口均嵌设在绝缘保护外壳上；

光伏组件固定在绝缘保护外壳上且通过线缆与第一同步整流降压电路连接。

可选地，按键结构上还设置有连接控制装置的数字显示装置；

或者，

光伏控制器还包括：与控制装置连接的数字显示装置，数字显示装置嵌设在绝缘保护外壳上。

本实施例装置，本实用新型的不仅具有对蓄电池充电，并且可以通过第一负载端口为负载供电。通过负载切换开关的切换，可以实现蓄电池放电输出、第一同步整流降压电路输出、蓄电池充电功能的切换；通过按键结构还可以实现多种输出电压的选择。具有结构简单，成本低，并且功能完善的优势。

实施例二

如图3所示，本实施例一种光伏控制器，除了包括实施例一中的第一同步整流降压电路、控制装置、按键结构、负载切换开关、具有放电接口的蓄电池和第一负载端口，还包括：第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置。

第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置均与控制装置连接。

第一电压采集装置的正负极与光伏组件的正负极连接，用于采集光伏组件的电压值；

第一电流采集装置一端与光伏组件的正极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集光伏组件的电流值。

控制装置根据第一电压采集装置、第一电流采集装置反馈的信息，调整PWM输出占空比，通过程序内的控制算法，实现控制器对太阳能组件MPPT控制。

第二电压采集装置的正负极与第一同步整流降压电路输出端的正负极连接，用于采集第一同步整流降压电路的输出电压值；

第二电流采集装置一端与第一同步整流降压电路输出端的负极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集第一同步整流降压电路的输出电流值。

控制装置根据第二电压采集装置和第二电流采集装置反馈的信息对第一同步整流降压电路实现进行PWM输出的调整，使第一同步整流降压电路的输出电压更加稳定。

进一步的，本实施例提供一种光伏系统，包括，光伏组件、上述光伏控制器和绝缘保护外壳。

为了满足携带方面的需求，控制装置、第一同步整流降压电路、蓄电池、负载切换开关、第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置均集成在绝缘保护外壳内；

按键结构和第一负载端口均嵌设在绝缘保护外壳上；

光伏组件固定在绝缘保护外壳上且通过线缆与第一同步整流降压电路连接。

实施例三

如图4所示，本实施例一种光伏控制器，除了包括实施例二中的光伏组件、第一同步整流降压电路、控制装置、按键结构、负载切换开关、具有放电接口的蓄电池、第一负载端口、第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置，还包括：至少一个第二同步整流降压电路，以及至少一个第二负载端口。

第二同步整流降压电路包括控制端、输入端和输出端。

控制装置连接同步整流降压电路的控制端，控制第二同步整流降压电路的输出电压；第二同步整流降压电路的输出端作为第二负载端口；

第二同步整流降压电路的输入端与负载切换开关连接；

第二同步整流降压电路的输出端连接第二负载端口。

第二同步整流降压电路的输出电压小于蓄电池的电压。

本实施例中，第二同步整流降压电路为如图2所示的同步整流BUCK电路。

同样地，本实施例的光伏控制器还包括：第三电压采集装置和第三电流采集装置。

第三电压采集装置、第三电流采集装置均与控制装置连接。

第三电压采集装置的正负极与第二同步整流降压电路输出端的正负极连接，用于采集第二同步整流降压电路的输出电压值；

第三电流采集装置一端与第二同步整流降压电路输出端的负极连接，另外一端与控制装置连接，用于采集第二同步整流降压电路的输出电流值。

控制装置根据第三电压采集装置和第三电流采集装置反馈的信息对第二同步整流降压电路实现进行PWM输出的调整，使第二同步整流降压电路的输出电压更加稳定。

在本实施例中，第二同步整流降压电路为两个。相应的，还包括：用于采集两个第二同步整流降压电路的输出电压值的两个第三电压采集装置，用于采集两个第二同步整流降压电路的输出电流值的两个第三电流采集装置。控制装置根据两个第三电压采集装置和第三电流采集装置反馈的信息对两个第二同步整流降压电路实现进行PWM输出的调整，使两个第二同步整流降压电路的输出电压更加稳定，实现电压输出的更为稳定可靠。

优选地，第一同步整流降压电路的输出电压为12V/24V；

第二同步整流降压电路的输出电压为3V；

另外一个第二同步整流降压电路的输出电压为5V。

可根据需要选择对应的第一负载端口或者是第二负载端口或者是另外一个第二负载端口。

在实际应用中，可根据应用需求，调整第二同步整流降压电路和第三同步步整流降压电路的电压，例如，第二同步整流降压电路的输出电压为9V，另外一个第二同步整流降压电路的输出电压为3V，或者第二同步整流降压电路的输出电压为9V，另外一个第二同步整流降压电路的输出电压为5V。只要低于第一同步整流降压电路的输出电压即可。

可选地，位于第一同步整流降压电路的输出端和负载切换开关之间设置有电池防反灌电路。在光伏组件输出电压过低导致第一同步整流降压电路的输出端的电压比蓄电池电压放电电压低时，通过电池防反灌电路防止蓄电池反向第一同步整流降压电路输出。

可选地，控制装置的控制芯片采用STM32单片机，可以实现控制装置的多路数据采集和三路输出PWM的功能。

进一步的，本实施例提供一种光伏系统，包括，光伏组件、上述光伏控制器和绝缘保护外壳。控制装置、第一同步整流降压电路、第二同步整流降压电路、蓄电池、负载切换开关、第一负载端口、第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置和第二电流采集装置、第二同步整流降压电路、第三电压采集装置、第三电流采集装置均集成在绝缘保护外壳内；

按键结构、第一负载端口、第二负载端口均嵌设在绝缘保护外壳上；

光伏组件固定在绝缘保护外壳上且通过线缆与第一同步整流降压电路连接。

实施例四

本实施例一种光伏控制器，包括第一同步整流降压电路、控制装置、按键结构、负载切换开关、具有放电接口的蓄电池、第一负载端口、第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置、第二电流采集装置、第二同步整流降压电路、第三电压采集装置、第三电流采集装置。与实施例三类似，但是本实施例中，蓄电池为可拆卸式蓄电池。具体地，如图5所示。

其中，第二同步整流降压电路通过负载切换开关与第一同步整流降压电路的输出端连接。

控制装置连接第二同步整流降压电路的控制端，控制第二同步整流降压电路的输出电压。

第二同步整流降压电路的输出电压小于第一同步整流降压电路的输出电压。

同样的，本实施例提供一种光伏系统，包括，光伏组件、上述光伏控制器和绝缘保护外壳。控制装置、第一同步整流降压电路、第二同步整流降压电路、负载切换开关、第一负载端口、第一电压采集装置、第一电流采集装置、第二电压采集装置、第二电流采集装置、第二同步整流降压电路、第三电压采集装置、第三电流采集装置、均集成在一个绝缘保护外壳内；

按键结构、第一负载端口、第二负载端口均嵌设在绝缘保护外壳上；

光伏组件固定在绝缘保护外壳上且通过线缆与第一同步整流降压电路连接。

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。