CN202167878U - 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构 - Google Patents

一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构 Download PDF

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宋青华
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Abstract

一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,包括由电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元构成的充电主回路,以及由二极管单元、电感单元、防倒流开关单元构成的充电续流回路,充电续流回路还设有保险管和电流采样单元。本实用新型的电路拓扑采用PWM控制模式,由于续流回路的作用,充电电流连续性好,能有效提高最大功率点跟踪(MPPT)的性能,提高系统的整体效率,尤其适用于太阳能电池输出电压较高而蓄电池电压等级较低的场合。

Description

一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能控制器技术领域,特别是涉及一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构。
背景技术
[0002] 现有的太阳能控制器技术,在太阳能电池对蓄电池的充电主回路中,通常是直接采用开关管控制充电电路的导通与关断,充电电流不连续,充电开关管的冲击电压应力很大,造成充电开关管的热损耗很大,特别是当太阳能电池的输入电压很高而配备的蓄电池电压等级较低时,由于充电电路的输入电压和输出电压压差较大,会造成充电开关管的冲击电压应力很大,充电开关管发热严重,热损耗急剧上升,极易发生充电开关管热损坏或充电开关管被击穿的事故。
[0003] 另一方面,由于充电电流不连续,电流采样困难,太阳能控制器采用最大功率点跟踪(MPPT)算法时,限制了最大功率点跟踪效率的提高。
[0004] 因此,针对现有技术不足,提供一种充电电流平滑、最大功率点跟踪性能好、保证充电控制开关管安全可靠工作的太阳能控制器的充电电路拓扑结构甚为必要。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,该太阳能控制器的充电电路拓扑结构充电电流平滑、最大功率点跟踪效率高、充电控制开关管工作安全可靠。
[0006] 本实用新型的目的通过以下技术措施实现。
[0007] 本实用新型的一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,设置有太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、接成同步整流方式的防倒流开关单元、二极管单元和蓄电池;
[0008] 所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电主回路,所述充电控制开关单元与所述太阳能电池的一端连接;
[0009] 所述二极管单元、电感单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路。
[0010] 上述电感单元设置为一个电感Ll,所述充电控制开关单元设置为一个充电控制开关管VT1,所述防倒流开关单元设置为一个防倒流开关管VT2,所述二极管单元设置为一个二极管Dl。
[0011] 上述电感单元设置有两个或者两个以上的电感,所述电感并联连接或者所述电感串联连接。
[0012] 上述充电控制开关单元设置有两个或者两个以上的充电控制开关管,所述充电控制开关管并联连接。
[0013] 上述充电控制开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
[0014] 上述防倒流开关单元设置有两个或者两个以上的防倒流开关管,所述防倒流开关管并联连接。[0015] 上述防倒流开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
[0016] 上述二级管单元设置有两个或者两个以上的二极管,所述二极管并联连接。
[0017] 上述二极管设置为MOSFET管或IGBT管的寄生体二极管。
[0018] 上述充电主回路还设置有保险管和电流采样电路,所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、保险管、蓄电池和所述电流采样电路串联构成所述充电主回路。
[0019] 本实用新型的一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,设置有太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、接成同步整流方式的防倒流开关单元、二极管单元和蓄电池;所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电主回路,所述充电控制开关单元与所述太阳能电池的一端连接;所述二极管单元、电感单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路。该太阳能控制器的充电电路拓扑结构采用 PWM控制模式,当充电控制开关单元导通时,太阳能电池对蓄电池进行充电,同时对电感单元进行储能。当充电控制开关单元关断时,二极管单元、电感单元、防倒流开关单元构成续流回路,电感单元释放储能,对蓄电池进行充电。由于电感单元对充电电流变化过程的抑制能力,使充电电流较为平滑。
[0020] 本实用新型采用上述技术方案,充电电流连续平滑,充电电流采样方便,提高了最大功率点跟踪的性能。同时,由于续流回路的作用,充电控制开关单元的冲击电压应力很小,消除了充电控制开关单元被过压击穿的风险,同时大大降低了热损耗,保证了充电控制开关单元安全可靠地工作,尤其适用于太阳能电池输出电压很高而蓄电池电压等级较低的场合。
附图说明
[0021] 利用附图对本实用新型作进一步的说明,但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
[0022] 图1是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例1的电路图。
[0023] 图2是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例2的电路图。
[0024] 图3是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构实施例3的电路图。
[0025] 图4是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例4的电路图。
[0026] 图5是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例5的电路图。
[0027] 图6是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例6的电路图。
[0028] 图7是本实用新型一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构的实施例7的电路图。
[0029] 在图1至图7中包括:
[0030] 太阳能电池100、
[0031] 电感单元200、
[0032] 充电控制开关单元300、
[0033] 防倒流开关单元400、
[0034] 二极管单元500、
[0035]蓄电池 600、
[0036]保险管 700、[0037] 电流采样单元800。 具体实施方式
[0038] 结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
[0039] 实施例1。
[0040] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图1所示,设置有太阳能电池100、电感单元200、充电控制开关单元300、防倒流开关单元400、二极管单元500和蓄电池600,充电控制开关单元300与防倒流开关单元400接成同步整流方式。
[0041] 太阳能电池100、电感单元200、充电控制开关单元300、防倒流开关单元400和蓄电池600串联构成充电主回路,充电控制开关单元300与太阳能电池100的一端连接。
[0042] 二极管单元500、电感单元200、防倒流开关单元400和蓄电池600串联构成充电
续流回路。
[0043] 该太阳能控制器的充电电路拓扑结构采用PWM控制模式,当充电控制开关单元 300导通时,太阳能电池100对蓄电池600进行充电,同时对电感单元200进行储能。当充电控制开关单元300关断时,二极管单元500、电感单元200、防倒流开关单元400构成续流回路,电感单元200释放储能,对蓄电池600进行充电。由于电感单元200对充电电流变化过程的抑制能力,使充电电流较为平滑。
[0044] 该太阳能控制器的充电电路拓扑结构充电电流连续平滑,充电电流采样方便,提高了最大功率点跟踪的效率。同时,由于续流回路的作用,充电控制开关单元300的冲击电压应力很小,大大降低了热损耗,保证了充电控制开关单元300安全可靠地工作,尤其适用于太阳能电池100输出电压很高而蓄电池600电压等级较低的场合。
[0045] 实施例2。
[0046] —种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图2所示,其它结构与实施例1相同, 还具有如下特征:其电感单元200设置为一个电感Li,充电控制开关单元300设置为一个充电控制开关管VTl,防倒流开关单元400设置为一个防倒流开关管VT2,二极管单元500 设置为一个二极管Dl。
[0047] 太阳能电池100、电感Li、充电控制开关管VTl和接成同步整流方式的防倒流开关管VT2、蓄电池600串联构成充电主回路,二极管D1、电感Li、防倒流开关管VT2和蓄电池 600串联构成充电续流回路。充电控制开关管VT1、防倒流开关管VT2采用MOSFET管,太阳能电池100正极输入端PV+和电感Ll的一端、二极管Dl的阴极连接,电感Ll的另一端和蓄电池600的正极连接,蓄电池600的负极和防倒流开关管VT2的源极连接,防倒流开关管 VT2的漏极和充电控制开关管开关管VTl的漏极、二极管Dl的阳极连接,充电控制开关管 VTl的源极和太阳能电池100的负极输入端PV-连接。
[0048] 该太阳能控制器的充电电路拓扑结构采用PWM控制模式,当充电控制开关管VTl 导通时,太阳能电池100对蓄电池600进行充电,同时对电感Ll进行储能。当充电控制开关管VTl关断时,二极管D1、电感Li、防倒流开关管VT2构成续流回路,电感Ll释放储能, 对蓄电池600进行充电。由于电感Ll对充电电流变化过程的抑制能力,使充电电流较为平滑。
[0049] 该太阳能控制器的充电电路拓扑结构,充电电流连续平滑,充电电流采样方便,提高了最大功率点跟踪的效率。同时,由于续流回路的作用,充电控制开关管的冲击电压应力很小,大大降低了热损耗,保证了充电控制开关管安全可靠地工作,尤其适用于太阳能电池 100输出电压很高而蓄电池600电压等级较低的场合。
[0050] 实施例3。
[0051] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图3所示,其它结构与实施例2相同, 不同之处在于:还设置有保险管700和电流采样单元800。太阳能电池100、电感Li、充电控制开关管VTl和接成同步整流方式的防倒流开关管VT2、和蓄电池600串联构成充电主回路,二极管D1、电感Li、防倒流开关管VT2和蓄电池600串联,构成充电续流回路。充电控制开关管VT1、防倒流开关管VT2采用MOSFET管,太阳能电池100正极输入端PV+和电感Ll的一端、二极管Dl的阴极连接,电感Ll的另一端经过保险管700后和蓄电池600的正极连接,蓄电池600的负极经过电流采样单元800和防倒流开关管VT2的源极连接,防倒流开关管VT2的漏极和充电控制开关管VTl的漏极、二极管Dl的阳极连接,充电控制开关管VTl的源极和太阳能电池100的负极输入端PV-连接。保险管700的设置,安全性更高。 电流采样单元800的设置,便于采集。
[0052] 实施例4。
[0053] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图4所示,其它结构与实施例3相同, 不同之处在于:充电控制开关管VTl与太阳能电池100的正极输入端连接。太阳能电池100 正极输入端PV+和充电控制开关管VTl的漏极连接,充电控制开关管VTl的源极和电感Ll 的一端、二极管Dl的阴极连接,电感Ll的另一端经过保险管700和蓄电池600的正极连接, 蓄电池600的负极经过电流采样单元800和防倒流开关管VT2的源极连接,防倒流开关管 VT2的漏极和二极管Dl的阳极、太阳能电池100的负极输入端PV-连接。
[0054] 实施例5。
[0055] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图5所示,其它结构与实施例4相同, 不同之处在于:防倒流开关管VT2、电感Ll的位置不同。太阳能电池100正极输入端PV+ 和充电控制开关管VTl的漏极连接,充电控制开关管VTl的源极和防倒流开关管VT2的源极、二极管Dl的阴极连接,防倒流开关管VT2的漏极经过保险管700和蓄电池600的正极连接,蓄电池600的负极经过电流采样单元800和电感Ll的一端连接,电感Ll的另一端和二极管Dl的阳极、太阳能电池100的负极输入端PV-连接。
[0056] 实施例6。
[0057] —种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图6所示,其它结构与实施例3相同, 不同之处在于:防倒流开关管VT2、电感Ll的位置不同。太阳能电池100正极输入端PV+和二极管Dl的阴极、保险管700的一端连接,保险管700的另一端和蓄电池600的正极连接, 蓄电池600的负极经过电流采样单元800和电感Ll的一端连接,电感Ll的另一端和防倒流开关管VT2的源极连接,防倒流开关管VT2的漏极和充电控制开关管VTl的漏极、二极管 Dl的阳极连接,充电控制开关管VTl的源极和太阳能电池100的负极输入端PV-连接。
[0058] 实施例7。
[0059] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,如图7所示,其它结构与实施例5相同, 不同之处在于:防倒流开关管VT2、电感Ll的位置不同。太阳能电池100正极输入端PV+和充电控制开关管VTl的漏极连接,充电控制开关管VTl的源极和防倒流开关管VT2的源极、二极管Dl的阴极连接,防倒流开关管VT2的漏极和电感Ll的一端连接,电感Ll的另一端经过保险管700和蓄电池600的正极连接,蓄电池600的负极经过电流采样单元800和二极管Dl的阳极、太阳能电池100的负极输入端PV-连接。
[0060] 实施例8。
[0061] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其它结构与实施例1至7中任意一种相同,不同之处在于:充电控制开关管VT1、防倒流开关管VT2均采用IGBT管。需要说明的是, 也可以仅仅将防倒流开关管VT2设置为IGBT管或者仅将充电控制开关管VTl设置为IGBT管。
[0062] 实施例9。
[0063] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其它结构与实施例1至7中任意一种相同,不同之处在于:充电控制开关单元300设置有两个或者两个以上的充电控制开关管,充电控制开关管之间并联连接,充电控制开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
[0064] 实施例10。
[0065] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其它结构与实施例1至9中任意一种相同,不同之处在于:防倒流开关单元400设置有两个或者两个以上的防倒流开关管,防倒流开关管并联连接,防倒流开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
[0066] 实施例11。
[0067] 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其它结构与实施例1至10中任意一种相同,不同之处在于:二级管单元设置有两个或者两个以上的二极管,二极管并联连接。二极管设置为MOSFET管或IGBT管的寄生体二极管。
[0068] 最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1. 一种太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:设置有太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、接成同步整流方式的防倒流开关单元、二极管单元和蓄电池;所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电主回路,所述充电控制开关单元与所述太阳能电池的一端连接;所述二极管单元、电感单元、防倒流开关单元和蓄电池串联构成充电续流回路。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述电感单元设置为一个电感Li,所述充电控制开关单元设置为一个充电控制开关管VT1,所述防倒流开关单元设置为一个防倒流开关管VT2,所述二极管单元设置为一个二极管Dl。
3.根据权利要求1所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述电感单元设置有两个或者两个以上的电感,所述电感并联连接或者所述电感串联连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述充电控制开关单元设置有两个或者两个以上的充电控制开关管,所述充电控制开关管并联连接。
5.根据权利要求2或4所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述充电控制开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
6.根据权利要求1所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述防倒流开关单元设置有两个或者两个以上的防倒流开关管,所述防倒流开关管并联连接。
7.根据权利要求2或6所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述防倒流开关管设置为MOSFET管或IGBT管。
8.根据权利要求1所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述二级管单元设置有两个或者两个以上的二极管,所述二极管并联连接。
9.根据权利要求2或8所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述二极管设置为MOSFET管或IGBT管的寄生体二极管。
10.根据权利要求1或2或3或4或6或8所述的太阳能控制器的充电电路拓扑结构,其特征在于:所述充电主回路还设置有保险管和电流采样电路,所述太阳能电池、电感单元、充电控制开关单元、防倒流开关单元、保险管、蓄电池和所述电流采样电路串联构成所述充电主回路。
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CN110087359A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 深圳市雷摩电子有限公司 一种单串电池太阳能mppt路灯双向控制器

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