CN204168143U - 高频隔离型光伏控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高频隔离型光伏控制器，涉及控制装置。为解决效率较低的问题而发明。包括：升压单元、高频干扰滤波EMI单元、功率因数校正PFC单元、DC/DC变换单元、整流滤波单元、中央处理单元CPU和输入电压检测单元；升压单元的一端与光伏电池板的输出端相连，该端同时连接输入电压检测单元的一端，升压单元的另一端与高频干扰滤波EMI单元的一端相连，升压单元同时与中央处理单元CPU相连；高频干扰滤波EMI单元的另一端与功率因数校正PFC单元的一端相连；功率因数校正PFC单元的另一端与MOS型场效应管相连；高频隔离变压器与整流滤波单元的一端相连，整流滤波单元的另一端与蓄电池的输入端相连；输入电压检测单元的另一端与中央处理单元CPU相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制装置，尤其涉及一种高频隔离型光伏控制器。
背景技术
目前，太阳能发电过程包括：使用光伏控制器控制光伏电池板为蓄电池充电，将太阳能转化为电能后通过蓄电池进行储存，再利用蓄电池放电至负载，为负载提供电能。现有技术中，光伏控制器包括多个开关管，光伏控制器通过多个开关管将光伏电池板转化的电能传输至蓄电池。
然而，由于光伏电池板输入到光伏控制器的电压较低、电流较高，使光伏控制器的线路损耗和开关损耗均较高，进而导致光伏控制器的效率较低。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种高效率的高频隔离型光伏控制器。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种高频隔离型光伏控制器，包括：升压单元、高频干扰滤波EMI单元、功率因数校正PFC单元、DC/DC变换单元、整流滤波单元、中央处理单元CPU和输入电压检测单元；所述DC/DC变换单元包括MOS型场效应管和与所述MOS型场效应管相连的高频隔离变压器；
所述升压单元的一端与光伏电池板的输出端相连，该端同时连接所述输入电压检测单元的一端，所述升压单元的另一端与所述高频干扰滤波EMI单元的一端相连，所述升压单元同时与所述中央处理单元CPU相连；所述高频干扰滤波EMI单元的另一端与所述功率因数校正PFC单元的一端相连；所述功率因数校正PFC单元的另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连；所述DC/DC变换单元的高频隔离变压器与所述整流滤波单元的一端相连，所述整流滤波单元的另一端与蓄电池的输入端相连；所述输入电压检测单元的另一端与所述中央处理单元CPU相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：输入电流检测单元和最大功率点跟踪MPPT单元；
所述升压单元的一端还与所述输入电压检测单元的一端相连，所述输入升压检测单元的另一端与所述中央处理单元CPU相连；所述最大功率点跟踪MPPT单元的一端与所述中央处理单元CPU相连，另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：输出电压检测单元、输出电流检测单元和脉宽调整PWM驱动单元；
所述输出电压检测单元和输出电流检测单元的一端分别与所述整流滤波单元的另一端相连，所述输出电压检测单元和输出电流检测单元的另一端分别与所述中央处理单元CPU相连；所述脉宽调整PWM驱动单元的一端与所述中央处理单元CPU相连，另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：比例积分微分PID调节单元；
所述比例积分微分PID调节单元分别与所述脉宽调整PWM驱动单元和所述中央处理单元CPU相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：蓄电池温度传感单元和/或DC/DC温度传感单元；
所述蓄电池温度传感单元设置在所述蓄电池上，与所述中央处理单元CPU相连；所述DC/DC温度传感单元设置在所述DC/DC变换单元上，与所述中央处理单元CPU相连；所述中央处理单元CPU还与所述DC/DC变换单元相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：通信单元；
所述中央处理单元CPU通过所述通信单元与外部终端相连；
所述通信单元包括：有线通信单元和/或无线通信单元；
所述外部终端，包括：上位机、服务单元、用户终端和指令输入装置中的一种或多种。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：输入超压及欠压保护单元和/或输出欠压及过载保护单元；
所述输入超压及欠压保护单元与所述中央处理单元CPU相连；所述输出欠压及过载保护单元分别与所述中央处理单元CPU和所述整流滤波单元相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：反接保护单元；
所述升压单元通过所述反接保护单元与所述高频干扰滤波EMI单元相连。
可选的，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器中所述DC/DC变换单元包括：
单管脉宽调整DC/DC变换单元或桥式脉宽调整DC/DC变换单元。
本实用新型具有如下有益效果：由于高频隔离型光伏控制器通过升压单元提高电压，使高频隔离型光伏控制器通过高频干扰滤波EMI单元、功率因数校正PFC单元、DC/DC变换单元、整流滤波单元、中央处理单元CPU和输入电压检测单元进行控制时，能够减少控制过程中上述元件产生的损耗，从而提高高频隔离型光伏控制器的效率。本实用新型提供的技术方案，解决了现有技术中由于光伏电池板输入到高频隔离型光伏控制器的电压较低、电流较高，使高频隔离型光伏控制器的线路损耗和开关损耗均较高，进而导致高频隔离型光伏控制器的效率较低的问题。此外，本方案根据输入电压检测单元检测的输入电压值调整升压单元的升压倍数，能够提高太阳能的利用率；并且，由于DC/DC变换单元包括MOS型场效应管和高频隔离变压器，因此可以通过高频隔离变压器实现输入和输出高频隔离，从而防止蓄电池过充，延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图一；
图2为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图二；
图3为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图三；
图4为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图四；
图5为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图五；
图6为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图六；
图7为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图七；
图8为本实用新型实施例1提供的高频隔离型光伏控制器的结构示意图八。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种高频隔离型光伏控制器，包括：升压单元101、高频干扰滤波EMI单元102、功率因数校正PFC单元103、DC/DC变换单元104、整流滤波单元105、中央处理单元CPU 106和输入电压检测单元107；DC/DC变换单元104包括MOS型场效应管1041和与所述MOS型场效应管相连的高频隔离变压器1042。其中，升压单元的一端与光伏电池板的输出端相连，该端同时连接输入电压检测单元的一端，升压单元的另一端与高频干扰滤波EMI单元的一端相连，升压单元同时与中央处理单元CPU相连；高频干扰滤波EMI单元的另一端与功率因数校正PFC单元的一端相连；功率因数校正PFC单元的另一端与DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连；DC/DC变换单元的高频隔离变压器与整流滤波单元的一端相连，整流滤波单元的另一端与蓄电池的输入端相连；输入电压检测单元的另一端与中央处理单元CPU相连。
在本实施例中，高频隔离型光伏控制器接收到光伏电池板输出的电压后，通过升压单元升高该电压，并通过高频干扰滤波EMI单元滤除干扰、通过功率因数校正PFC单元调整电力利用率；然后通过DC/DC变换单元进行高频隔离和脉宽调整，并通过整流滤波单元进行整流滤波后输出到蓄电池，使蓄电池对电能进行储存。其中，升压单元的升压倍数由中央处理单元CPU根据输入电压检测单元检测到的输入电压值进行控制。
在本实施例中，升压单元可以通过电容器、电感器、场效应管等电子元件实现其功能；高频干扰滤波EMI单元可以通过电容器、电感器、电阻器等电子元件实现其功能；功率因数校正PFC单元可以通过电感器和电容器等电子元件实现其功能；DC/DC变换单元104可以为单管脉宽调整DC/DC变换单元；为了提高高频隔离型光伏控制器的效率和稳定性，该DC/DC变换单元104还可以为桥式脉宽调整DC/DC变换单元，该DC/DC变换单元104可以通过场效应管等电子元件实现其功能；整流滤波单元可以通过二极管、电容器等电子元件实现其功能；输入电压检测单元可以通过电阻器、电容器、比较器等电子元件实现其功能。其中，DC/DC变换单元104为桥式脉宽调整DC/DC变换单元时，包括的MOS型场效应管的个数为4个，由4个MOS型场效应管与高频隔离变压器组成桥式电路，功率因数校正PFC单元与桥式电路的输入端相连。
在本实施例中，由于光伏电池板输出到高频隔离型光伏控制器的电压可以反映当前的光照条件，因此输入电压检测单元到输入电压值后，输入电压检测单元将该输入电压值发送到中央处理单元CPU；中央处理单元CPU接收到输入电压检测单元发送的输入电压值后，根据该输入电压值确定升压倍数，并根据该升压倍数控制升压单元，从而实现升压单元的自动控制。
进一步的，为了最优化使用蓄电池，如图2所示，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器还包括：输入电流检测单元108和最大功率点跟踪MPPT单元109。其中，升压单元的一端还与输入电压检测单元的一端相连，输入升压检测单元的另一端与中央处理单元CPU相连；最大功率点跟踪MPPT单元的一端与中央处理单元CPU相连，另一端与DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
在本实施例中，中央处理单元CPU通过输入电压检测单元和输入电流检测单元获取输入电压值和输入电流值后，中央处理单元CPU控制最大功率点跟踪MPPT单元根据该输入电压值和输入电流值确定控制参数，并根据该控制参数对DC/DC变换单元进行控制，使高频隔离型光伏控制器以最大功率输出对蓄电池充电，以达到蓄电池最优化使用。其中，最大功率点跟踪MPPT单元可以通过电感器、电容器、二极管、开关等电子元件实现其功能；输入电流检测单元可以通过电阻器、电容器、比较器等电子元件实现其功能。
此时，如图3所示，该高频隔离型光伏控制器还包括：输出电压检测单元110、输出电流检测单元111和脉宽调整PWM驱动单元112。其中，输出电压检测单元和输出电流检测单元的一端分别与所述整流滤波单元的另一端相连，所述输出电压检测单元和输出电流检测单元的另一端分别与所述中央处理单元CPU相连；所述脉宽调整PWM驱动单元的一端与所述中央处理单元CPU相连，另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
在本实施例中，中央处理单元CPU通过输入电压检测单元、输入电流检测单元、输出电压检测单元和输出电流检测单元获取输入电压值、输入电流值、输出电压值和输出电流值后，中央处理单元CPU控制脉宽调整PWM驱动单元根据上述电压电流值确定脉宽调整参数后，使DC/DC变换单元根据该脉宽调整参数进行控制。其中，输入电压检测单元和输出电流检测单元均可以通过电阻器、电容器、比较器等电子元件实现其功能；脉宽调整PWM驱动单元可以通过电阻器、电容器、电感器、二极管等电子元件实现其功能。
此时，为了避免产生震荡，提高稳定性，该高频隔离型光伏控制器，如图4所示，还可以包括：比例积分微分PID调节单元113。其中，比例积分微分PID调节单元分别与所述脉宽调整PWM驱动单元和所述中央处理单元CPU相连。
在本实施例中，中央处理单元CPU通过输入电压检测单元、输入电流检测单元、输出电压检测单元和输出电流检测单元获取输入电压值、输入电流值、输出电压值和输出电流值后，中央处理单元CPU控制比例积分微分PID调节单元进行比例、积分和微分调节，从而提高控制精度，避免产生震荡，提高稳定性。
进一步的，如图5所示，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：蓄电池温度传感单元114和/或DC/DC温度传感单元115。其中，蓄电池温度传感单元设置在所述蓄电池上，与所述中央处理单元CPU相连；DC/DC温度传感单元设置在所述DC/DC变换单元上，与所述中央处理单元CPU相连；中央处理单元CPU还与所述DC/DC变换单元相连。
在本实施例中，图5以高频隔离型光伏控制器既包括蓄电池温度传感单元又包括DC/DC温度传感单元为例进行说明，当仅包括一种温度传感单元时，高频隔离型光伏控制器的结构与图5所示的相似，在此不再一一赘述。
在本实施例中，可以通过蓄电池温度传感单元对蓄电池的温度进行检测，并根据温度对电压进行调整，实现温度补偿，减小传输至蓄电池的电流从而降低蓄电池的温度，延长蓄电池的使用寿命。也可以通过DC/DC温度传感单元对DC/DC变换单元的温度进行检测，当中央处理单元CPU接收的DC/DC变换单元的温度大于预设第二阈值时，中央处理单元CPU关断DC/DC变换单元，降低DC/DC变换单元的温度，以保护DC/DC变换单元。
进一步的，如图6所示，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：通信单元116。其中，所述中央处理单元CPU通过所述通信单元与外部终端相连；所述通信单元包括：有线通信单元和/或无线通信单元；所述外部终端，包括：上位机、服务单元、用户终端和指令输入装置中的一种或多种。
在本实施例中，高频隔离型光伏控制器可以通过通信单元接收外部终端发送的指令，还可以通过通信单元向外部终端发送电压电流等数据，从而实现远程监控，在此不再一一赘述。
进一步的，如图7所示，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：输入超压及欠压保护单元117和/或输出欠压及过载保护单元118。其中，所述输入超压及欠压保护单元与所述中央处理单元CPU相连；所述输出欠压及过载保护单元分别与所述中央处理单元CPU和所述整流滤波单元相连。
在本实施例中，图7以高频隔离型光伏控制器包括输入超压及欠压保护单元117和输出欠压及过载保护单元为例进行说明；高频隔离型光伏控制器仅包括上述一种单元时，结构与图7所示的相似，在此不再一一赘述。
进一步的，如图8所示，本实施例提供的高频隔离型光伏控制器，还包括：反接保护单元119。所述升压单元通过所述反接保护单元与所述高频干扰滤波EMI单元相连。
本实用新型具有如下有益效果：由于高频隔离型光伏控制器通过升压单元提高电压，使高频隔离型光伏控制器通过高频干扰滤波EMI单元、功率因数校正PFC单元、DC/DC变换单元、整流滤波单元、中央处理单元CPU和输入电压检测单元进行控制时，能够减少控制过程中上述元件产生的损耗，从而提高高频隔离型光伏控制器的效率。本实用新型提供的技术方案，解决了现有技术中由于光伏电池板输入到高频隔离型光伏控制器的电压较低、电流较高，使高频隔离型光伏控制器的线路损耗和开关损耗均较高，进而导致高频隔离型光伏控制器的效率较低的问题。此外，本方案根据输入电压检测单元检测的输入电压值调整升压单元的升压倍数，能够提高太阳能的利用率；并且，由于DC/DC变换单元包括MOS型场效应管和高频隔离变压器，因此可以通过高频隔离变压器实现输入和输出高频隔离，从而防止蓄电池过充，延长蓄电池的使用寿命。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。
Claims (9)
1.一种高频隔离型光伏控制器，其特征在于，包括：
升压单元、高频干扰滤波EMI单元、功率因数校正PFC单元、DC/DC变换单元、整流滤波单元、中央处理单元CPU和输入电压检测单元；所述DC/DC变换单元包括MOS型场效应管和与所述MOS型场效应管相连的高频隔离变压器；
所述升压单元的一端与光伏电池板的输出端相连，该端同时连接所述输入电压检测单元的一端，所述升压单元的另一端与所述高频干扰滤波EMI单元的一端相连，所述升压单元同时与所述中央处理单元CPU相连；所述高频干扰滤波EMI单元的另一端与所述功率因数校正PFC单元的一端相连；所述功率因数校正PFC单元的另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连；所述DC/DC变换单元的高频隔离变压器与所述整流滤波单元的一端相连，所述整流滤波单元的另一端与蓄电池的输入端相连；所述输入电压检测单元的另一端与所述中央处理单元CPU相连。
2.根据权利要求1所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
输入电流检测单元和最大功率点跟踪MPPT单元；
所述升压单元的一端还与所述输入电压检测单元的一端相连，所述输入升压检测单元的另一端与所述中央处理单元CPU相连；所述最大功率点跟踪MPPT单元的一端与所述中央处理单元CPU相连，另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
3.根据权利要求2所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
输出电压检测单元、输出电流检测单元和脉宽调整PWM驱动单元；
所述输出电压检测单元和输出电流检测单元的一端分别与所述整流滤波单元的另一端相连，所述输出电压检测单元和输出电流检测单元的另一端分别与所述中央处理单元CPU相连；所述脉宽调整PWM驱动单元的一端与所述中央处理单元CPU相连，另一端与所述DC/DC变换单元的MOS型场效应管相连。
4.根据权利要求3所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
比例积分微分PID调节单元；
所述比例积分微分PID调节单元分别与所述脉宽调整PWM驱动单元和所述中央处理单元CPU相连。
5.根据权利要求1所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
蓄电池温度传感单元和/或DC/DC温度传感单元；
所述蓄电池温度传感单元设置在所述蓄电池上，与所述中央处理单元CPU相连；所述DC/DC温度传感单元设置在所述DC/DC变换单元上，与所述中央处理单元CPU相连；所述中央处理单元CPU还与所述DC/DC变换单元相连。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
通信单元；
所述中央处理单元CPU通过所述通信单元与外部终端相连；
所述通信单元包括：有线通信单元和/或无线通信单元；
所述外部终端，包括：上位机、服务单元、用户终端和指令输入装置中的一种或多种。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
输入超压及欠压保护单元和/或输出欠压及过载保护单元；
所述输入超压及欠压保护单元与所述中央处理单元CPU相连；所述输出欠压及过载保护单元分别与所述中央处理单元CPU和所述整流滤波单元相连。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，还包括：
反接保护单元；
所述升压单元通过所述反接保护单元与所述高频干扰滤波EMI单元相连。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的高频隔离型光伏控制器，其特征在于，所述DC/DC变换单元包括：
单管脉宽调整DC/DC变换单元或桥式脉宽调整DC/DC变换单元。
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| CN111181237A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-19 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 光伏控制方法和光伏供电装置、系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100086, No. 1506, Beijing science and Technology Exhibition Center office building, 2 South Avenue, Beijing, Haidian District, Zhongguancun Patentee after: POWSYS TECHNOLOGY Inc. Patentee after: BEIJING POWSYS CONTROL CO.,LTD. Address before: 100086, No. 1506, Beijing science and Technology Exhibition Center office building, 2 South Avenue, Beijing, Haidian District, Zhongguancun Patentee before: POWSYS TECHNOLOGY Inc. Patentee before: Beijing Powsys Technology Inc. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150218 Termination date: 20210924 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |