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CN111327104A - 一种太阳能充电控制电路及方法 - Google Patents

一种太阳能充电控制电路及方法 Download PDF

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杨荣
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Abstract

本发明公开了一种太阳能充电控制电路，涉及太阳能供电领域，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端，从而简化了太阳能充电的电路设计、降低了能量损耗，并实现了多种电池电压等级的充电控制，解决了小型化便携式供电系统的应用需求。

Description

一种太阳能充电控制电路及方法
技术领域
本发明涉及太阳能供电领域，尤其涉及一种太阳能充电控制电路及方法。
背景技术
随着地球生态环境的日益恶化，进入新世纪以来，人类已经遭遇了前所未有的生存危机，人类只有一个地球，其生态系统是不可再造的。节约能源、保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件，人们的注意力正转向再生能源的利用和开发，其中，太阳能发电已成为近些年研究的热点。太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求，光伏充电系统一般包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池。而目前的太阳能控制器一般为MPPT太阳能充电控制器，通过单片机或DSP等微控制器来实现太阳能的最大功率点跟踪，整个系统的工作过程采用数字控制技术，具有高度的自动化水平。但是，微控制器的结构较为复杂，电路占用面积大，成本高，一般都用于大规模太阳能发电系统中，故小型化便携式供电系统进行应用中，若采用微控制器进行控制，由于小型化便携式供电系统配置的太阳能电池板功率较小，会使得自损耗比例增加，反而降低系统本身效率，且会使成本大大增加，小型化便携式供电系统主要运用于东南亚、非洲等地区，对产品价格敏感，不利于产品的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何简化太阳能充电的电路设计、降低能量损耗，并实现多种电池电压等级的充电控制，解决小型化便携式供电系统的应用需求。
本发明提供的一种太阳能充电控制电路，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；
所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；
所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；
所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；
所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；
所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端。
其中，所述电源电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；
所述光耦二极管U6与稳压二极管D19和受控二极管Q10相连，并通过电阻R48与二极管D17连接；
所述受控二极管Q10分别与稳压二极管D22、电阻R31和滑动电阻R47相连；
所述滑动电阻R47通过电阻R45与二极管D17相连。
其中，所述控制电路、驱动电路和功率电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；
所述放大器分别与电阻R42、R39、R29、R27、R43、二极管D13、D15和电容C7相连；
所述电阻R43和二极管D15还与MOS管Q9相连；
所述MOS管Q9还与二极管D13极性电容C8和电阻R44相连；
所述极性电容C8和电阻R44还与二极管D17相连。
其中，所述反馈电路包括三极管、二极管、电容和电阻；
二极管D2分别与电阻R28、R40、R36和三极管Q6相连；
所述三极管Q6还与电阻R34、R40、R28和R41相连；
所述电阻R34还与电阻R28和三极管Q8相连；
所述三极管Q8还与电阻R49相连；
所述电阻R49还与三极管Q7和极性电容C6相连；
所述极性电容C6还与稳压二极管D20相连；
所述稳压二极管D20还与电阻R36和三极管Q7相连；
所述三极管Q7还与电阻R41相连。
本发明提供的一种太阳能充电控制方法，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；
所述电源电路将光伏组件产生的电能变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；
所述控制电路通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定；
所述驱动电路用于功率电路的驱动控制；
所述功率电路用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电；
所述反馈电路用于检测输出电压并反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。
通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果是：通过采用模拟电路的控制方式，使电路设计简单、能量损耗小，成本低，可灵活改变输出电压，实现多种电池电压等级的充电控制、实现太阳能对蓄电池恒压浮充电，解决小型化便携式供电系统的应用需求。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的系统原理图；
图3是电源电路部分的电路图；
图4是控制电路、驱动电路及功率电路部分的电路图；
图5是反馈电路部分的电路图。
具体实施方式
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明提供了一种太阳能充电控制电路及方法，如图1和图2所示，包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路以及蓄电池；
所述电源电路：连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路，将光伏组件产生的电能通过此电路变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；如图3所示，电源部分电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；所述光耦二极管U6与稳压二极管D19和受控二极管Q10相连，并通过电阻R48与二极管D17连接；所述受控二极管Q10分别与稳压二极管D22、电阻R31和滑动电阻R47相连；所述滑动电阻R47通过电阻R45与二极管D17相连。
所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路，通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定。所述驱动电路输入端于控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路，用于功率电路的驱动控制。所述功率电路输入端于驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池，用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电。如图4所示，控制、驱动及功率部分电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；所述放大器分别与电阻R42、R39、R29、R27、R43、二极管D13、D15和电容C7相连；所述电阻R43和二极管D15还与MOS管Q9相连；所述MOS管Q9还与二极管D13极性电容C8和电阻R44相连；所述极性电容C8和电阻R44还与二极管D17相连。
所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，所述反馈电路的输出端连接控制器的输出端，用于检测输出电压反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。如图5所示，反馈部分电路包括三极管、二极管、电容和电阻；二极管D2分别与电阻R28、R40、R36和三极管Q6相连；所述三极管Q6还与电阻R34、R40、R28和R41相连；所述电阻R34还与电阻R28和三极管Q8相连；所述三极管Q8还与电阻R49相连；所述电阻R49还与三极管Q7和极性电容C6相连；所述极性电容C6还与稳压二极管D20相连；所述稳压二极管D20还与电阻R36和三极管Q7相连；所述三极管Q7还与电阻R41相连。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种太阳能充电控制电路，其特征在于：包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；
所述电源电路连接光伏组件的正极和负极，并连接控制电路；
所述控制电路输入端与电源电路输出端相连，控制电路的输出端连接驱动电路；
所述驱动电路输入端与控制电路输出端相连，驱动电路的输出端连接功率电路；
所述功率电路输入端与驱动电路输出端相连、功率电路的输出端连接蓄电池；
所述反馈电路输入端连接功率电路输出端，反馈电路输出端连接控制器的输出端。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述电源电路包括光耦二极管、受控二极管、稳压二极管和电阻；
所述光耦二极管U6与稳压二极管D19和受控二极管Q10相连，并通过电阻R48与二极管D17连接；
所述受控二极管Q10分别与稳压二极管D22、电阻R31和滑动电阻R47相连；
所述滑动电阻R47通过电阻R45与二极管D17相连。
3.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述控制电路、驱动电路和功率电路包括二极管、电阻、MOS管、放大器和电容；
所述放大器分别与电阻R42、R39、R29、R27、R43、二极管D13、D15和电容C7相连；
所述电阻R43和二极管D15还与MOS管Q9相连；
所述MOS管Q9还与二极管D13极性电容C8和电阻R44相连；
所述极性电容C8和电阻R44还与二极管D17相连。
4.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于：所述反馈电路包括三极管、二极管、电容和电阻；
二极管D2分别与电阻R28、R40、R36和三极管Q6相连；
所述三极管Q6还与电阻R34、R40、R28和R41相连；
所述电阻R34还与电阻R28和三极管Q8相连；
所述三极管Q8还与电阻R49相连；
所述电阻R49还与三极管Q7和极性电容C6相连；
所述极性电容C6还与稳压二极管D20相连；
所述稳压二极管D20还与电阻R36和三极管Q7相连；
所述三极管Q7还与电阻R41相连。
5.一种太阳能充电控制方法，其特征在于：包括光伏组件、电源电路、控制电路、驱动电路、功率电路、反馈电路和蓄电池；
所述电源电路将光伏组件产生的电能变为电压恒定的电源，为控制和驱动电路提供电能；
所述控制电路通过反馈电路反馈回来的信号，控制驱动电路实时对功率电路进行控制，从而控制输出电压的恒定；
所述驱动电路用于功率电路的驱动控制；
所述功率电路用于功率变换、产生稳定的电压对蓄电池进行充电；
所述反馈电路用于检测输出电压并反馈回控制电路，控制功率电路的通断，保持输出电压的稳定。
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