CN201134693Y - 风光互补充电控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风光互补充电控制器，其包括太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、充电器，所述充电器采用DC/DC高频充电电路，该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路进行充电的MCU控制电路，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板后，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。该充电控制器可有效提高蓄电池充电效率、最大限度的利用风力发电机和太阳能电池板发出的电能进行充电。

Description

风光互补充电控制器
技术领域
本实用新型涉及一种通过风力发电机和太阳能电池板对蓄电池进行充电的装置，具体涉及一种风光互补充电控制器。
背景技术
太阳能和风能都是清洁的、取之不尽的可再生能源资源，对环境也不会造成污染，大力推广和利用太阳能、风能发电技术和产品是一种长远的、经济的环保投资。现在我国还有很多地区处于缺电状态，这些地区离电网较远，用电分散，并网发电难度很大，特别是在旅游地区、边远地区生活照明用电也比较困难。而利用太阳能和风能互补发电技术是解决这一问题的最佳方案。
目前国内外使用的风光互补充电器多采用将太阳能电池板或风力发电机发出的电能通过一个防止反向电流的二极管对蓄电池充电。当蓄电池电压达到浮充电压后，通过控制开关断开充电回路停止充电。但由于蓄电池内阻比较小，在与风力发电机和太阳能电池板直接连接后，风力发电机和太阳能电池板的输出电压会被钳制到与蓄电池电压相等，小于额定电压，这种情况下风力发电机和太阳能电池板都无法达到最大功率输出，充电效率低下，蓄电池充电速度也比较慢，不利于对风能和太阳能这两种环保能源的合理使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种可有效提高蓄电池充电效率、最大限度的利用风力发电机和太阳能电池板发出的电能进行充电的风光互补充电控制器。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该风光互补充电控制器包括蓄电池、可分别与太阳能电池板或风力发电机连接从而对蓄电池充电的充电器，其中，所述充电器采用DC/DC高频充电电路，该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路进行充电的MCU控制电路，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，风力发电机输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板时，太阳能电池板输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。
优选的是，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板后，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。
其中，所述MCU控制电路包括PIC单片机、电压采样电路、电流采样电路，PIC单片机的一个模/数转换端口用于采集电压采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电压，其另一个模/数转换端口用于采集电流采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电流，再由PIC单片机计算出当前的充电功率，并对DC/DC高频充电电路进行动态调节使蓄电池的充电功率始终保持在最大值。
所述电压采样电路可包括两个串联于蓄电池两侧的电阻R1、电阻R2，由PIC单片机中一个模/数转换端口对上述两个分压点即电阻R1、R2的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压后通过运算判断蓄电池当前的实际电压。
所述电流采样电路包括可采集蓄电池的充电电流的电流传感器以及电阻RT，所述电流传感器输出的支流信号通过电阻RT转换成电压信号，由PIC单片机中一个模/数转换端口对该电压信号进行采样，PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池当前实际的充电电流。
所述DC/DC高频充电电路包括MOSFET开关管T1、电感L1、二极管D1、电容C1和电容C2，所述电路构成一个BUCK型高频开关电源电路。
优选的是，MCU控制电路通过产生PWM调制信号来控制DC/DC高频充电电路，采用PWM方式调节其输出电压和电流，这样DC/DC高频充电电路就能根据MCU控制电路的控制进行充电电流调节。其中，MCU控制电路产生的PWM信号通过控制DC/DC高频充电电路中MOSFET开关管T1的导通和关断来控制DC/DC高频充电电路，通过电流采样电路采集充电电流并由MCU控制电路中的PIC单片机进行最大功率运算，根据运算结果改变输出的PWM调制信号占空比，调节输出电压和电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果，达到最大功率充电。
在将DC/DC高频充电电路接入风力发电机时，通过采用电阻箱对风力发电机发出的多余电能进行泄放，所述电阻箱与MCU控制电路相连。
由于太阳能电池板和风力发电机属于电流型电源，在其输出端上连接很大负载时，输出电流变大，由于风力发电机和电池板的特性，其输出电压会降低，这样根据功率公式P＝U×I，输出功率并不是最大。本实用新型高效率充电控制器，它将风力发电机和太阳能电池板发出的电能，采用最大功率跟踪方式储存到蓄电池，从而提高风力发电机和太阳能电池板对蓄电池充电的效率，采用最大功率跟踪方式，就是不断的调节输出电压和电流的关系，使输出功率最大。
当蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电路将充电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电，从而延长蓄电池使用寿命。
本实用新型充电控制器外观新颖小巧，保护功能完善，抗冲击性负载能力强，应用范围广泛，使用户更好地对风能和太阳能这两种新型能源的使用，是一种环保、节能降耗的产品。
附图说明
图1为本实用新型充电控制器的电路结构图
图2为MCU控制电路的电路原理图
图3为DC/DC高频充电电路的电路原理图
图中：R1-电阻 R2-电阻 RT-电阻 C1、C2、C3-电容T1、T2-MOSFET开关管 L1-电感 D1-二极管 1-太阳能电池板 2-风力发电机 3-DC/DC高频充电电路 4-MCU控制电路5-蓄电池 6-电阻箱 7-电流传感器
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细描述。
下面实施例为本实用新型的非限定性实施例。
实施例1：
图1为本实用新型的电路结构图。如图1所示，本实用新型风光充电控制器包括有蓄电池5、MCU控制电路4，DC/DC高频充电电路3、用于控制风力发电机2进行泄放的电阻箱6。所述DC/DC高频充电电路3可分别与太阳能电池板1、风力发电机2相接，所述电阻箱6与MCU控制电路4电连接。
当DC/DC高频充电电路3与风力发电机2相连后，风力发电机2输出的直流电通过DC/DC高频充电电路3对蓄电池5充电，MCU控制电路4控制DC/DC高频充电电路3按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成高效的风能存储；当本充电控制器连接太阳能电池板1后，太阳能电池板1输出的直流电通过DC/DC高频充电电路3对蓄电池5充电，MCU控制电路4控制DC/DC高频充电电路3按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成高效的太阳能存储。
图2为MCU控制电路的电路原理图。如图2所示，MCU控制电路4主要由PIC单片机、电压采样电路、电流采样电路组成。本实施例中，PIC单片机采用美国Microchip公司出产的型号为PIC16F917的单片机。
所述电压采样电路包括两个串联于蓄电池两侧的电阻R1、电阻R2，由PIC单片机中一个A/D(模/数)转换端口对两个分压点即电阻R1、R2的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压后通过运算判断蓄电池当前的实际电压。
所述电流采样电路包括可采集蓄电池5的充电电流的电流传感器7以及电阻RT，所述电流传感器7输出的支流信号通过电阻RT转换成电压信号，由PIC单片机中一个A/D(模/数)转换端口对该电压信号进行采样，PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池5当前实际的充电电流。
图3为DC/DC高频充电电路的电路原理图。如图3所示，DC/DC高频充电电路主要包括高频低功耗MOSFET开关管T1、电感L1、二极管D1、电容C1和电容C2，上述电路组成一个BUCK型高频开关电源电路。
MCU控制电路通过采集得到的蓄电池5的实际电压和充电电流用于最大功率跟踪运算，不断的调节输出电压和电流的关系，使输出功率最大。通过采用最大功率跟踪方式储存到蓄电池5，从而提高风力发电机2和太阳能电池板1对蓄电池5充电的效率。
MCU控制电路4通过产生PWM信号，控制DC/DC高频充电电路3中的MOSFET开关管T1的导通和关断，从而对DC/DC高频充电电路3进行控制，通过电流采样电路采集充电电流并由MCU控制电路4中的PIC单片机进行最大功率运算，根据运算结果改变输出的PWM调制信号占空比，调节输出电压和电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果，达到最大功率充电。例如，当输出功率变小时，增加PWM调制信号占空比，如果输出功率有增加，就继续增加占空比使输出功率继续增加，直到输出功率开始变小；如果增加占空比后输出功率开始减小，就开始减少占空比，使输出功率增加。
当蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电路将充电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电，这样可以延长蓄电池的使用寿命。

Claims (10)

1.一种风光互补充电控制器，包括蓄电池(5)、可分别与太阳能电池板(1)或风力发电机(2)连接从而对蓄电池充电的充电器，其特征在于所述充电器采用DC/DC高频充电电路(3)，该风光互补充电控制器还包括有可控制DC/DC高频充电电路充电的MCU控制电路(4)，当DC/DC高频充电电路连接风力发电机时，风力发电机输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路连接太阳能电池板时，太阳能电池板输出的直流电通过DC/DC高频充电电路对蓄电池充电，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。
2.根据权利要求1所述的风光互补充电控制器，其特征在于当DC/DC高频充电电路(3)连接风力发电机(2)时，MCU控制电路(4)控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成风能的存储；当DC/DC高频充电电路(3)连接太阳能电池板(1)后，MCU控制电路控制DC/DC高频充电电路按最大功率跟踪方式调节充电电流，完成太阳能的存储。
3.根据权利要求2所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述MCU控制电路(4)包括PIC单片机、电压采样电路、电流采样电路，PIC单片机的一个模/数转换端口用于采集电压采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电压，其另一个模/数转换端口用于采集电流采样电路的采样点电压，从而判断蓄电池的充电电流，再由PIC单片机计算出当前的充电功率，并对DC/DC高频充电电路进行动态调节使蓄电池的充电功率始终保持在最大值。
4.根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述电压采样电路包括两个串联于蓄电池(5)两侧的电阻R1、电阻R2，由PIC单片机中一个模/数转换端口对上述两个分压点即电阻R1、电阻R2上的电压分别进行采样，PIC单片机采集到两分压点的电压后通过运算判断蓄电池当前的实际电压。
5.根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述电流采样电路包括可采集蓄电池(5)的充电电流的电流传感器(7)以及电阻RT，所述电流传感器输出的支流信号通过电阻RT转换成电压信号，由PIC单片机中一个模/数转换端口对该电压信号进行采样，PIC单片机采集到电压后通过运算判断蓄电池当前实际的充电电流。
6.根据权利要求3所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述DC/DC高频充电电路包括MOSFET开关管T1、电感L1、二极管D1、电容C1和电容C2，上述电路构成一个BUCK型高频开关电源电路。
7.根据权利要求6所述的风光互补充电控制器，其特征在于所述MCU控制电路通过产生PWM调制信号来控制DC/DC高频充电电路，采用PWM方式调节DC/DC高频充电电路的输出电压和电流。
8.根据权利要求7所述的风光互补充电控制器，其特征在于MCU控制电路产生的PWM信号通过控制DC/DC高频充电电路中MOSFET开关管T1的导通和关断来控制DC/DC高频充电电路，通过电流采样电路采集充电电流并由MCU控制电路中的PIC单片机进行最大功率运算，根据运算结果改变输出的PWM调制信号占空比，调节输出电压和电流，使输出电流符合最大功率跟踪结果，达到最大功率充电。
9.根据权利要求7所述的风光互补充电控制器，其特征在于当蓄电池容量接近充满时，MCU控制电路通过DC/DC高频充电电路将充电电压控制在浮充电压点，进行小电流浮充充电。
10.根据权利要求1-9之一所述的风光互补充电控制器，其特征在于在将DC/DC高频充电电路(3)接入风力发电机(2)时，通过采用电阻箱(6)对风力发电机(2)发出的多余电能进行泄放，所述电阻箱与MCU控制电路(4)相连。
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