專利名稱：高性能太陽能控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高性能太陽能控制器。
背景技術：
隨著工業的快速發展，世界各國逐漸認識到能源對人類的重要性，更認識到常規能源在利用過程中對環境和生態系統造成的破壞，各國開始根據國情，治理和緩解已經惡化的環境，并把可再生、無污染的新能源的開發利用作為可持續發展的重要內容。太陽能屬于清潔能源，并且取之不盡用之不竭，因此得到了各國的大力發展。雖然太陽能擁有巨大的潛能，但是受限于目前的科技水平，新材料的開發瓶頸，以及成本的制約，人們并不能充分地吸收到太陽發出的能力。傳統太陽能控制器存在以下缺點采用PWM直充模式，充電方式粗略，電池處于虧電狀態時間比例很大，充電效率低，太陽能利用率低；無法做到模塊化，一種控制器對應一種系統，所有參數都是預先設定，可升級前景低；安全性可靠性低，保護功能殘缺；監控性低；簡單的充電控制，沒有有效管理電站系統；無溫度補償。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種充電效率高、具有脈沖充電功能和放電管理功能的高性能太陽能控制器。為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種高性能太陽能控制器，包括與太陽能電池板相連的太陽能接線端子，太陽能接線端子與升降壓轉換器的信號輸入端相連，升降壓轉換器的信號輸出端分別與控制單元的信號輸入端、脈沖充電單元的輸入端相連，脈沖充電單元的輸出端接蓄電池，放電管理單元接在蓄電池和負載之間，控制單元的信號輸出端分別與升降壓轉換器的輸入端、脈沖充電單元和放電管理單元的控制端相連。由上述技術方案可知，本實用新型根據用戶的需要，將太陽能列陣分別接入到本控制器的太陽能接線端子，太陽能陣列經過升降壓轉換器后匯流，進入脈沖充電單元然后給蓄電池充電；采用脈沖充電方式，控制脈沖充電的頻率、脈寬以及浮充，在2個小時之內就能充滿蓄電池所需的電量，其他時間都處于涓流浮充，能夠及時補償蓄電池放電，能夠更精準地進行充電控制和電池保護；根據電池狀態以及負載電流狀態控制電池放電，自動匹配負載阻抗，使電池的充電效率更高。
圖1是本實用新型的電路框圖。
具體實施方式
一種高性能太陽能控制器，包括與太陽能電池板相連的太陽能接線端子，太陽能接線端子與升降壓轉換器的信號輸入端相連，升降壓轉換器的信號輸出端分別與控制單元4的信號輸入端、脈沖充電單元5的輸入端相連，脈沖充電單元5的輸出端接蓄電池，放電管理單元9接在蓄電池和負載之間，控制單元4的信號輸出端分別與升降壓轉換器的輸入端、 脈沖充電單元5和放電管理單元9的控制端相連，如圖1所示。如圖1所示，所述的太陽能接線端子由接線端子Si+、Si-、S2+、S2-、S3+、S3-組成，所述的升降壓轉換器由第一、二、三升降壓轉換器1、2、3組成，接線端子S1+、S1-與第一升降壓轉換器1的信號輸入端相連，接線端子S2+、S2-與第二升降壓轉換器2的信號輸入端相連，接線端子S3+、S3-與第三升降壓轉換器3的信號輸入端相連，第一、二、三升降壓轉換器1、2、3的正極信號輸出端分別與二極管D1、D2、D3的陽極相連，二極管D1、D2、D3的陰極并連后分別接控制單元4的信號輸入端、脈沖充電單元5的輸入端，蓄電池與控制單元4 的信號輸入端相連。如圖1所示，所述的放電管理單元9采用MOS管，控制單元4的信號輸出端通過驅動器與MOS管的第1引腳相連，MOS管的第2引腳接蓄電池的正極B+，MOS管的第3引腳接負載，放電管理單元9自動匹配負載阻抗，使電池的充電效率更高，穩壓精度控制在5%， 有輸出過載保護和短路保護。所述的控制單元4的信號輸入輸出端分別與人機交互模塊7 和通訊單元8相連，所述的人機交互模塊7由IXD顯示屏和鍵盤組成，所述的通訊單元8為 RS232通信接口。采用人性化的人機交互模塊7并配備RS232通信接口，用戶可根據實際情況設置參數，使充電效率更高，可靠性更好。所述的接線端子S1+、S1-與第一升降壓轉換器 1的信號輸入端之間跨接浪涌保護器6，所述的接線端子S2+、S2-與第二升降壓轉換器2的輸入端之間跨接浪涌保護器6，所述的接線端子S3+、S3-與第三升降壓轉換器3的信號輸入端之間跨接浪涌保護器6，浪涌保護器6接在輸入端和大地之間，提供防雷保護。如圖1所示，所述的脈沖充電單元5由MOS管、二極管D4和電感L組成，控制單元 4的信號輸出端通過驅動器與MOS管的第1引腳相連，MOS管的第2引腳與二極管Dl、D2、 D3的陰極并聯端相連，MOS管的第3引腳與第一、二、三升降壓轉換器1、2、3的負極信號輸出端相連，二極管D4并接在MOS管的第2、3引腳之間，二極管D4的陽極接蓄電池的負極 B-, 二極管D4的陰極與電感L的一端相連，電感L的另一端與電容C的一端相連，電容C跨接在蓄電池的正、負極B+、B-上。采用脈沖充電方式以及MPPT算法控制，2小時之內就能充滿蓄電池所需電量，其他時間都處于涓流浮充，及時補充電池自放電能量。控制單元4采樣每組太陽能電板的電壓電流以及輸出電壓，通過MPPT算法控制脈寬調制PWM信號控制第一、二、三升降壓轉換器1、2、3的占空比，以達成最大功率輸出；溫度采樣提供溫度補償的依據；采樣蓄電池電壓和輸出電流，控制蓄電池的充電狀態，以及達成過充過放過載保護；控制脈沖充電的頻率和脈寬，以及浮充，在過放狀態進行涓流充電，在正常充電狀態進行脈沖充電，在浮充狀態可退出1到2組太陽能陣列，進行浮充；根據電池狀態以及負載電流狀態控制電池放電。
權利要求1.一種高性能太陽能控制器，其特征在于包括與太陽能電池板相連的太陽能接線端子，太陽能接線端子與升降壓轉換器的信號輸入端相連，升降壓轉換器的信號輸出端分別與控制單元(4)的信號輸入端、脈沖充電單元(5)的輸入端相連，脈沖充電單元(5)的輸出端接蓄電池，放電管理單元(9)接在蓄電池和負載之間，控制單元(4)的信號輸出端分別與升降壓轉換器的輸入端、脈沖充電單元(5)和放電管理單元(9)的控制端相連。
2.根據權利要求1所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的太陽能接線端子由接線端子 Si+、Si-、S2+、S2-、S3+、S3-組成，所述的升降壓轉換器由第一、二、三升降壓轉換器(1、2、3)組成，接線端子Si+、Sl-與第一升降壓轉換器(1)的信號輸入端相連，接線端子S2+、S2-與第二升降壓轉換器(2)的信號輸入端相連，接線端子S3+、S3-與第三升降壓轉換器(3)的信號輸入端相連，第一、二、三升降壓轉換器(1、2、3)的正極信號輸出端分別與二極管D1、D2、D3的陽極相連，二極管D1、 D2、D3的陰極并連后分別接控制單元(4)的信號輸入端、脈沖充電單元(5)的輸入端，蓄電池與控制單元(4)的信號輸入端相連。
3.根據權利要求1所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的放電管理單元(9) 采用MOS管，控制單元(4)的信號輸出端通過驅動器與MOS管的第1弓丨腳相連，MOS管的第 2引腳接蓄電池的正極B+，MOS管的第3引腳接負載。
4.根據權利要求1所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的控制單元(4)的信號輸入輸出端分別與人機交互模塊(7)和通訊單元(8)相連。
5 根據權利要求2所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的脈沖充電單元(5) 由MOS管、二極管D4和電感L組成，控制單元(4)的信號輸出端通過驅動器與MOS管的第1 引腳相連，MOS管的第2引腳與二極管DU D2、D3的陰極并聯端相連，MOS管的第3引腳與第一、二、三升降壓轉換器(1、2、3)的負極信號輸出端相連，二極管D4并接在MOS管的第2、 3引腳之間，二極管D4的陽極接蓄電池的負極B-，二極管D4的陰極與電感L的一端相連， 電感L的另一端與電容C的一端相連，電容C跨接在蓄電池的正、負極B+、B-上。
6.根據權利要求2所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的接線端子Si+、51-與第一升降壓轉換器(1)的信號輸入端之間跨接浪涌保護器(6)，所述的接線端子S2+、52-與第二升降壓轉換器(2)的輸入端之間跨接浪涌保護器(6)，所述的接線端子S3+、53-與第三升降壓轉換器(3)的信號輸入端之間跨接浪涌保護器(6)。
7.根據權利要求4所述的高性能太陽能控制器，其特征在于所述的人機交互模塊 (7 )由IXD顯示屏和鍵盤組成，所述的通訊單元(8 )為RS232通信接口。
專利摘要本實用新型涉及一種高性能太陽能控制器，包括與太陽能電池板相連的太陽能接線端子，太陽能接線端子與升降壓轉換器的信號輸入端相連，升降壓轉換器的信號輸出端分別與控制單元的信號輸入端、脈沖充電單元的輸入端相連，脈沖充電單元的輸出端接蓄電池，放電管理單元接在蓄電池和負載之間，控制單元的信號輸出端分別與升降壓轉換器的輸入端、脈沖充電單元和放電管理單元的控制端相連。本實用新型采用脈沖充電方式，控制脈沖充電的頻率、脈寬以及浮充，能夠及時補償蓄電池放電，能夠更精準地進行充電控制和電池保護；根據電池狀態以及負載電流狀態控制電池放電，自動匹配負載阻抗，使電池的放電效率更高。
文檔編號H02J7/00GK202009251SQ20112011747
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者陳文安 申請人:合肥賽光電源科技有限公司