CN115173529A - 一种太阳能充电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种太阳能充电系统及方法，包括：太阳能组件、升压模块、能量暂存单元、降压模块和控制单元，其中，所述太阳能组件用于将太阳能转换为电能，并将所述电能输送至所述升压模块，所述升压模块接收所述电能，将所述电能进行升压，以使所述电能达到第一预设电压，并将升压后的电能输送至所述能量暂存单元，所述能量暂存单元用于对升压后的电能进行存储，并将升压后的电能输送至所述降压模块，所述降压模块用于根据对升压后的电能进行降压处理，以使所述电能达到第二预设电压，并将降压后的电能输出，所述控制模块用于设置所述第一预设电压和第二预设电压，并监测所述电能的流动过程。
Description
技术领域
本申请涉及新能源技术领域，尤其涉及一种太阳能充电系统及方法。
背景技术
随着太阳能技术的普及，太阳能充电成为便携储能产品的必备技术，充电方式也五花八门，其中以升压方式降压方式升降压方式居多，出现在大大小小的便携储能产品中，升压方式只能利用低于太阳能的电压给电池充电，但可有效利用太阳能，但太阳能组串大多只用采用并联方式，就需要更多的太阳能连接线材，造成成本的提升，且由于低压大电流电源本身效率的问题，导致充电效率也会偏低；降压式只能利用高于太阳能板的电压来给电池充电，当光线比较弱就无法充电且必须采用多串的太阳能板对电池进行充电，对电池的组串方式要求比较高且利用率不高；升降压式解决了降压式的问题，可宽范围利用太阳能的电压，在低功率广泛应用，但由于不能同时工作在升压或者降压模式，总有多余的控制单元处于不工作状态，且所有的主功率器件都必须满足最高压最大电流的要求，应用于大功率充电成本会很高，违背了现在提高太阳能充电功率的趋势，控制也比较复杂，且由于非隔离结构导致无法实现充电设备和电池的电气隔离，有一定的安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种太阳能充电系统及方法，采用升压后降压技术，可实现超宽范围内的太阳能充电，解决了降压变压输入范围窄的问题，同时解决了升压变压器组装升本高，效率低的问题，还解决升降压变压器大功率应用的问题，且实现了电气隔离，还解决了电池反灌太阳能的问题，同时控制简单，可移植性很强，简单更改就可以实现所有功率段的充电需求。
本申请的技术方案是一种太阳能充电系统，包括：
太阳能组件、升压模块、能量暂存单元、降压模块和控制单元；
其中，所述太阳能组件用于将太阳能转换为电能，并将所述电能输送至所述升压模块，所述升压模块接收所述电能，将所述电能进行升压，以使所述电能达到第一预设电压，并将升压后的电能输送至所述能量暂存单元，所述能量暂存单元用于对升压后的电能进行存储，并将升压后的电能输送至所述降压模块，所述降压模块用于根据对升压后的电能进行降压处理，以使所述电能达到第二预设电压，并将降压后的电能输出，所述控制模块用于设置所述第一预设电压和第二预设电压，并监测所述电能的流动过程。
可选的，所述升压模块利用同步整流以及二极管整流升压的方式将所述太阳能组件输出的不同电压的电能升压至满足所述第一预设电压。
可选的，所述升压模块采用boost升压模块。
可选的，所述降压模块利用半桥全桥同步整流以及二极管整流降压的方式将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
可选的，所述降压模块用LLC高效拓扑方法将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
另一方面，本申请实施例提供了一种太阳能充电方法，包括以下步骤：
获取太阳能组件输出的电能和预设充电规则，其中，所述预设规则包括第一预设电压、第二预设电压和预设充电方式；
基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理，得到满足所述第一预设电压的初始电能；
基于所述第二预设电压将所述初始电能进行降压处理，得到满足所述第二预设电压的目标电能；
基于所述目标电能和所述预设充电方式完成充电过程。
可选的，所述基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理的步骤，包括：
获取所述太阳能组件的输出电压；
基于所述输出电压和所述第一预设电压制定升压规则，按照所述升压规则对所述电能进行升压处理。
可选的，所述方法还包括：
分别获取所述太阳能组件、所述升压模块、所述能量暂存单元和所述降压模块的电能信号，其中，所述电能信号包括电压信号和电流信号；
基于所述各电能信号构建所述预设充电方式。
有益效果：
利用升压模块可以增加允许输入电压的电压值范围，由于采用多串联结构解决了升压太阳能充电器的组装并联的问题，增加允许输入电压的电压值范围解决了功率限制的问题，采用两级结构，后级即降压模块采用变压器隔离，不但实现了电气隔离，同时解决了电池反灌太阳能板的问题，拓扑理论可以接受多个太阳能板的级联，不受功率限制，所以移植性很强，可以满足不同电压和功率的充电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中一种太阳能充电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中一种太阳能充电方法流程图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
如图1所示，所示，本申请提供了一种太阳能充电系统，包括：
太阳能组件、升压模块、能量暂存单元、降压模块和控制单元；
其中，所述太阳能组件用于将太阳能转换为电能，并将所述电能输送至所述升压模块，所述升压模块接收所述电能，将所述电能进行升压，以使所述电能达到第一预设电压，并将升压后的电能输送至所述能量暂存单元，所述能量暂存单元用于对升压后的电能进行存储，并将升压后的电能输送至所述降压模块，所述降压模块用于根据对升压后的电能进行降压处理，以使所述电能达到第二预设电压，并将降压后的电能输出，所述控制模块用于设置所述第一预设电压和第二预设电压，并监测所述电能的流动过程。
可选的，所述升压模块利用同步整流以及二极管整流升压的方式将所述太阳能组件输出的不同电压的电能升压至满足所述第一预设电压。
可选的，所述升压模块采用boost升压模块。
可选的，所述降压模块利用半桥全桥同步整流以及二极管整流降压的方式将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
可选的，所述降压模块用LLC高效拓扑方法将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
另一方面，如图2所示，本申请实施例提供了一种太阳能充电方法，包括以下步骤：
S101、获取太阳能组件输出的电能和预设充电规则，其中，所述预设规则包括第一预设电压、第二预设电压和预设充电方式；
S102、基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理，得到满足所述第一预设电压的初始电能；
S103、基于所述第二预设电压将所述初始电能进行降压处理，得到满足所述第二预设电压的目标电能；
S104、基于所述目标电能和所述预设充电方式完成充电过程。
可选的，所述基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理的步骤，包括：
获取所述太阳能组件的输出电压；
基于所述输出电压和所述第一预设电压制定升压规则，按照所述升压规则对所述电能进行升压处理。
可选的，所述方法还包括：
分别获取所述太阳能组件、所述升压模块、所述能量暂存单元和所述降压模块的电能信号，其中，所述电能信号包括电压信号和电流信号；
基于所述各电能信号构建所述预设充电方式。
示例性的，所述升压模块包括：包含且不限于同步整流以及二极管整流升压，利用boost升压模块，将不同的输入电压升压到需要的母线电压，即，第一预设电压。
示例性的，所述存储模块：电容储能模块。
示例性的，降压模块包括：包含且不限于半桥全桥同步整流以及二极管整流降压，利用LLC等高效拓扑实现母线电压与充电电压，即，第二预设电压，的转换，同时实现隔离。
示例性的，检测模块设置于所述控制模块内，包括：包含且不限于连接与纯硬件控制模块或者MCU类控制单元，通过差分或者非差分采样实现采样。
示例性的，控制模块包括：包含且不限于纯硬件控制模块或者MCU类控制单元，纯硬件控制模块指无MCU的纯逻辑电路或者模块，可以由多个分立元件构成，控制模块通过检测太阳能包含且不限于太阳能输入电压输入电流母线电压电池电压等采样信号，通过纯硬件或者MCU控制实现需要的充电方式和MPPT。
利用升压模块可以增加允许输入电压的电压值范围，由于采用多串联结构解决了升压太阳能充电器的组装并联的问题，增加允许输入电压的电压值范围解决了功率限制的问题，采用两级结构，后级即降压模块采用变压器隔离，不但实现了电气隔离，同时解决了电池反灌太阳能板的问题，拓扑理论可以接受多个太阳能板的级联，不受功率限制，所以移植性很强，可以满足不同电压和功率的充电需求。
以上对本申请的实施例进行了详细说明，但内容仅为本申请的较佳实施例，不能被认为用于限定本申请的实施范围。凡依本申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本申请的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能充电系统，其特征在于，包括：
太阳能组件、升压模块、能量暂存单元、降压模块和控制单元；
其中，所述太阳能组件用于将太阳能转换为电能，并将所述电能输送至所述升压模块，所述升压模块接收所述电能，将所述电能进行升压，以使所述电能达到第一预设电压，并将升压后的电能输送至所述能量暂存单元，所述能量暂存单元用于对升压后的电能进行存储，并将升压后的电能输送至所述降压模块，所述降压模块用于根据对升压后的电能进行降压处理，以使所述电能达到第二预设电压，并将降压后的电能输出，所述控制模块用于设置所述第一预设电压和第二预设电压，并监测所述电能的流动过程。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电系统，其特征在于，所述升压模块利用同步整流以及二极管整流升压的方式将所述太阳能组件输出的不同电压的电能升压至满足所述第一预设电压。
3.根据权利要求2所述的太阳能充电系统，其特征在于，所述升压模块采用boost升压模块。
4.根据权利要求1所述的太阳能充电系统，其特征在于，所述降压模块利用半桥全桥同步整流以及二极管整流降压的方式将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
5.根据权利要求4所述的太阳能充电系统，其特征在于，所述降压模块用LLC高效拓扑方法将所述能量暂存单元输出的电能进行降压至满足所述第二预设电压。
6.一种太阳能充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取太阳能组件输出的电能和预设充电规则，其中，所述预设规则包括第一预设电压、第二预设电压和预设充电方式；
基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理，得到满足所述第一预设电压的初始电能；
基于所述第二预设电压将所述初始电能进行降压处理，得到满足所述第二预设电压的目标电能；
基于所述目标电能和所述预设充电方式完成充电过程。
7.根据权利要求6所述的太阳能充电方法，其特征在于，所述基于所述第一预设电压对所述电能进行升压处理的步骤，包括：
获取所述太阳能组件的输出电压；
基于所述输出电压和所述第一预设电压制定升压规则，按照所述升压规则对所述电能进行升压处理。
8.根据权利要求6所述的太阳能充电方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别获取所述太阳能组件、所述升压模块、所述能量暂存单元和所述降压模块的电能信号，其中，所述电能信号包括电压信号和电流信号；
基于所述各电能信号构建所述预设充电方式。
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