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一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路 Download PDF

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Abstract

一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，属于新能源技术领域。包括光伏电池 PV 、 MOSFET 管 T1 、储能蓄电池 E 、同步反向隔离电路、 PWM 控制电路、二极管 D4 、电感 L1 和电容 C1 ，光伏电池 PV 的正极 PV+ 端接 MOSFET 管 T1 的漏极 D ， MOSFET 管 T1 的源极 S 接二极管 D4 的阴极和电感 L1 的 01 端，电感 L1 的 02 端接电容 C1 的一端和同步反向隔离电路的 06 端，同步反向隔离电路的 07 端接储能蓄电池 E 的正极 SB+ 端， MOSFET 管 T1 的栅极 G 接 PWM 控制电路的输出，二极管 D4 的阳极、电容 C1 的另一端、和储能蓄电池 E 的负极 SB- 端接光伏电池 PV 的负极 PV- 端。优点：能无时间延迟地反向阻断储能蓄电池对光伏电池的反充电，提高太阳能的充电效率。

Description

一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路
技术领域
本发明属于新能源技术领域，涉及一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路。
背景技术
太阳是能量的天然来源，目前全世界尤其是工业发达国家开始感到能量短缺，因此，人们开始求助于太阳能，以解决能源危机，利用太阳能是世界能源发展战略的重要内容之一。其中，太阳能发电最受瞩目，而太阳能光伏电池（简称光伏电池）作为把太阳能转换为电能的功能型器件已被广泛应用。由于太阳能的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能工作。蓄电池是一种贮存电能的容器，常被用来为其它电器电路充当“能源基地”。在独立太阳能发电系统中，为了降低成本、提高效率和可靠性，不仅要使光伏电池输出最大功率，还要使蓄电池正确充放电，防止其对光伏电池进行反充电。现有的光伏充电电路，如中国发明专利申请公布号CN102005798A所公开的名称为“一种太阳能充电电路”，在该技术方案的充电电路中，通过串接2只二极管来实现蓄电池的反向隔离作用，由于2只二极管的压降大于1V，在充电时会有很大损耗。又如，中国发明专利申请公布号CN101471570A所公开的名称为一种“太阳能充电电路”，虽然采用了场效应管（MOSFET）来替代二极管进行反向隔离，但需采用单独的比较电路来驱动，控制复杂，且不能可靠实现快速同步的反向阻断作用，安全性较差，太阳能充电效率低。
鉴于上述已有技术，有必要对现有的太阳能充电电路加以改进，下面将要介绍的技术方案便是基于该前提产生的。
发明内容
本发明的目的是要提供一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，它不仅电路简单实用、可靠性高、且能够有效阻断蓄电池对光伏电池的反向充电，同时实现光伏电池的最大功率输出。
本发明的目的是这样来达到的，一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，其特征在于：包括光伏电池PV、MOSFET管T1、储能蓄电池E、同步反向隔离电路、PWM控制电路、二极管D4、电感L1和电容C1，光伏电池PV的正极PV+端接MOSFET管T1的漏极D，MOSFET管T1的源极S接二极管D4的阴极和电感L1的01端，电感L1的02端接电容C1的一端和同步反向隔离电路的06端，同步反向隔离电路的07端接储能蓄电池E的正极SB+端，MOSFET管T1的栅极G接PWM控制电路的输出，二极管D4的阳极、电容C1的另一端、和储能蓄电池E的负极SB-端接光伏电池PV的负极PV-端。
在本发明的一个具体实施例中，所述的同步反向隔离电路包括互感线圈L2、MOSFET管T2、二极管D1、D2、稳压二极管D3、电阻R1、R2，互感线圈L2的03端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极和电阻R1的一端，二极管D2的阳极接互感线圈L2的05端，电阻R1的另一端接MOSFET管T2的栅极G、电阻R2的一端和稳压二极管D3的阴极，MOSFET管T2的漏极D设为06端，MOSFET管T2的源极S与互感线圈L2的04端、电阻R2的另一端和稳压二极管D3的阳极连接并成为07端。
在本发明的另一个具体实施例中，所述的PWM控制电路包括微处理芯片IC、电阻R3、R4、R5和电容C2，电阻R4的一端接光伏电池PV的正极PV+端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电容C2的一端和微处理芯片IC的AD1脚连接，微处理芯片IC的P1.2脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接上述光伏充电电路中的MOSFET管T1的栅极G，电容C2的另一端和电阻R5的另一端共同接光伏电池PV的负极PV-端。
本发明由于采用上述电路后，能无时间延迟地反向阻断储能蓄电池对光伏电池的反充电，且PWM控制电路可结合光伏电池的最大功率输出算法实现光伏电池对储能蓄电池的最大功率跟踪充电，有利于提高太阳能的充电效率。
附图说明
图1为本发明的电原理图。
图2为本发明的同步反向隔离电路图。
图3为本发明的PWM控制电路图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明技术方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
请参阅图1，一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，包括光伏电池PV、MOSFET管T1、储能蓄电池E、PWM控制电路、同步反向隔离电路、二极管D4、电感L1和电容C1，光伏电池PV的正极PV+端接MOSFET管T1的漏极D，MOSFET管T1的源极S接二极管D4的阴极和电感L1的01端，电感L1的02端接电容C1的一端和同步反向隔离电路的06端，同步反向隔离电路的07端接储能蓄电池E的正极SB+端，MOSFET管T1的栅极G接PWM控制电路的输出，二极管D4的阳极、电容C1的另一端和储能蓄电池E的负极SB-端接光伏电池PV的负极PV-端。其中，光伏电池PV、MOSFET管T1、PWM控制电路、二极管D4、电感L1和电容C1构成降压变换电路，降压变换电路在PWM控制电路的脉宽调制下进行降压变换，使光伏电池PV与储能蓄电池E之间实现阻抗匹配和最大功率传输，即实现最大功率跟踪充电。
请参阅图2，所述的同步反向隔离电路包括互感线圈L2、MOSFET管T2、二极管D1、D2、稳压二极管D3、电阻R1、R2，互感线圈L2与电感L1绕在同一磁环上，实现紧密耦合。互感线圈L2的03端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极和电阻R1的一端，二极管D2的阳极接互感线圈L2的05端，电阻R1的另一端接MOSFET管T2的栅极G、电阻R2的一端和稳压二极管D3的阴极，MOSFET管T2的漏极D设为06端，MOSFET管T2的源极S与互感线圈L2的04端、电阻R2的另一端和稳压二极管D3的阳极连接，成为07端，其中，二极管D1和二极管D2组成互感线圈L2输出的全波整流电路，通过电阻R1输出同步控制电压Vgs为MOSFET管T2提供同步驱动电压，电阻R1为限流电阻，电阻R2为泄露电阻，稳压二极管D3为MOSFET管T2的栅极的限幅保护电路。
请参阅图3，所述的PWM控制电路包括微处理芯片IC、电阻R3、R4、R5和电容C2，在本发明中，微处理芯片IC采用C8051。电阻R4的一端接光伏电池PV的正极PV+端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电容C2的一端和微处理芯片IC的AD1脚连接，微处理芯片IC的P1.2脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接上述光伏充电电路中的MOSFET管T1的栅极G，电容C2的另一端和电阻R5的另一端共同接光伏电池PV的负极PV-端。其中，电阻R4、R5为光伏电池PV的开路电压的采样电阻，经电容C2滤波后为微处理芯片IC的A/D转换通道AD1提供一个稳定的采样电压Voc，微处理芯片IC将Voc与内部基准电压进行比较产生一个正比于Vi的PWM脉宽调制信号在P1.2口输出，控制MOSFET管T1工作，使光伏电池PV始终工作于实时的额定输出电压，实现实时的最大功率跟踪调制。
本发明的工作原理：当有足够的光照时，光伏电池PV的输出电压高于储能蓄电池E的电压，MOSFET管T1在PWM控制电路的脉宽调制下进行降压变换，通过电感L1对互感线圈L2的感应作用使互感线圈L2的两端产生同步脉冲感应电压，并在二极管D1、D2的全波整流下通过限流电阻R1输出同步控制电压Vgs，给MOSFET管T2的栅极提供一个合适的直流驱动电压，使MOSFET管T2导通，充电电路对储能蓄电池E进行正常充电；当光照不足时，在光伏电池PV的输出电压较低但仍可能略大于储能蓄电池E的电压的情况下，在互感线圈L2上感应的电压也较低，同时又由于泄露电阻R2的负载作用，使得R1输出的同步驱动电压Vgs低于MOSFET管T2的栅极的门槛电压，不足以驱动MOSFET管T2导通，此时由MOSFET管T2的寄生二极管的正向导通作用实现充电；当光照量不足或无光照时，在光伏电池PV的输出电压低于储能蓄电池E的电压或为零的情况下，此时降压变换电路不工作，互感线圈L2的两端无感应电压，MOSFET管T2的栅极无驱动电压，使MOSFET管T2变成截止状态，MOSFET管T2的寄生二极管也不导通，阻止了储能蓄电池E对的光伏电池PV的倒灌，实现了同步反向隔离作用。
综上所述，本发明提供的技术方案克服了已有技术中的欠缺，达到了发明目的，体现了申请人所述的技术效果。

Claims (3)

1.一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，其特征在于包括光伏电池PV、MOSFET管T1、储能蓄电池E、同步反向隔离电路、PWM控制电路、二极管D4、电感L1和电容C1，光伏电池PV的正极PV+端接MOSFET管T1的漏极D，MOSFET管T1的源极S接二极管D4的阴极和电感L1的01端，电感L1的02端接电容C1的一端和同步反向隔离电路的06端，同步反向隔离电路的07端接储能蓄电池E的正极SB+端，MOSFET管T1的栅极G接PWM控制电路的输出，二极管D4的阳极、电容C1的另一端、和储能蓄电池E的负极SB-端接光伏电池PV的负极PV-端。
2.根据权利要求1所述的一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，其特征在于所述的同步反向隔离电路包括互感线圈L2、MOSFET管T2、二极管D1、D2、稳压二极管D3、电阻R1、R2，互感线圈L2的03端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极和电阻R1的一端，二极管D2的阳极接互感线圈L2的05端，电阻R1的另一端接MOSFET管T2的栅极G、电阻R2的一端和稳压二极管D3的阴极，MOSFET管T2的漏极D设为06端，MOSFET管T2的源极S与互感线圈L2的04端、电阻R2的另一端和稳压二极管D3的阳极连接并成为07端。
3.根据权利要求1所述的一种具有同步反向隔离功能的光伏充电电路，其特征在于所述的PWM控制电路包括微处理芯片IC、电阻R3、R4、R5和电容C2，电阻R4的一端接光伏电池PV的正极PV+端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电容C2的一端和微处理芯片IC的AD1脚连接，微处理芯片IC的P1.2脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接上述光伏充电电路中的MOSFET管T1的栅极G，电容C2的另一端和电阻R5的另一端共同接光伏电池PV的负极PV-端。
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