CN202524135U - 太阳能充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体涉及太阳能充电电路，包括充电主开关管VT1和储能电感L1，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路；包括与太阳能电池PV并联的续流二极管D1，续流二极管D1、储能电感L1和蓄电池BAT串联形成续流回路；其特征是：续流回路中串接有受蓄电池BAT接入极性控制的电磁开关S1，蓄电池BAT带电接入极性正确则电磁开关S1闭合，蓄电池BAT带电极性反接则电磁开关S1断开。本实用新型电路拓扑简单，系统效率高，同时具有防倒流、防止太阳能电池PV极性反接损坏、防止蓄电池BAT极性反接损坏的保护功能。

Description

太阳能充电电路

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体涉及太阳能充电电路。

背景技术

现有的太阳能充电技术中，一部分电路是直接采用开关管控制充电电路的导通与断开的，在充电主回路中没有续流回路，充电电流不连续，电流采样困难，给最大功率点跟踪性能的提高带来了障碍；充电电流的突变造成充电开关管的冲击电压应力很大，容易造成开关管过压击穿事故的发生；同时蓄电池两端的电压波动剧烈，电磁干扰严重，也降低了蓄电池的使用寿命。为此在太阳能充电电路中增加了储能电感和续流二极管，构成了BUCK型充电电路，但是由于BUCK电路中的续流回路的存在，如果蓄电池不慎极性反接，则会造成蓄电池经过续流回路造成短路，从而引发火灾、人身伤害等严重事故。

发明内容

本实用新型旨在给出一种太阳能充电电路，尤其是一种新的电路拓扑结构，以解决蓄电池不慎带电极性反接造成蓄电池在续流回路中形成短路引发事故的问题。

为此给出太阳能充电电路，

包括充电主开关管VT1和储能电感L1，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路；

包括与太阳能电池PV并联的续流二极管D1，续流二极管D1、储能电感L1和蓄电池BAT串联形成续流回路；

其特征是：

续流回路中串接有受蓄电池BAT接入极性控制的电磁开关S1，蓄电池BAT带电接入极性正确则电磁开关S1闭合，蓄电池BAT带电极性反接则电磁开关S1断开。

本实用新型的工作原理是，太阳能电池PV、充电主开关管VT1、储能电感L1、蓄电池BAT串联形成充电主回路，续流二极管D1、电感L1、蓄电池BAT串联形成续流回路，充电主开关管VT1可以采用PWM控制方式，蓄电池BAT充电电流连续，电流采样方便，提高了最大功率点跟踪（MPPT）的性能；由于续流回路的存在，降低了充电主开关管VT1的冲击电压应力，保证了充电主开关管VT1可靠地工作；同时蓄电池BAT两端的电压波动降低，减小了电磁干扰，有利于延长蓄电池BAT的使用寿命。充电主开关管VT1可以是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。

本实用新型的有益效果是，续流回路中串接有受蓄电池BAT带电接入极性控制的电磁开关S1，构成蓄电池接入极性控制电路，当蓄电池BAT带电正确连接时，电磁开关S1闭合，续流回路功能正常，如果发生蓄电池BAT带电极性反接，则电磁开关S1断开，防止了蓄电池BAT带电极性反接时续流回路短路，从而避免了蓄电池BAT起火造成人身伤害及财产损失事故的发生。电磁开关S1可以是继电器或接触器。

本实用新型优选地，在充电主回路和续流回路的公共部分还串接有用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电的防倒流管VT2，防止了夜间或者没有太阳光时，蓄电池BAT对太阳能电池PV进行反向电流倒灌，避免了蓄电池BAT的能量损失。防倒流管VT2可以是单独的二极管或带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，防倒流管VT2也可以是继电器或接触器。进一步地，充电主开关管VT1可以是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，其不在续流回路中。充电主开关管VT1和续流二极管D1构成太阳能电池极性反接保护电路，当蓄电池BAT正确连接时，如果太阳能电池PV极性反接，主开关管VT1和二极管D1就对太阳能电池PV形成短路通道，太阳能电池PV本身是允许输出短路的，这就避免了蓄电池BAT电压和太阳能电池PV电压正向叠加造成防倒流管VT2过压损坏。

本实用新型中的电磁开关S1可以是常闭开关，优点是当蓄电池BAT带电接入极性正确时电磁开关S1不会耗电，但稍有不足的是当蓄电池BAT带电极性反接时，电磁开关S1从闭合转变成断开这一动作需要有一个反应时间。

本实用新型中的电磁开关S1可以是常开开关，蓄电池BAT极性反接时，常开型电磁开关S1不动作，保持断开，续流回路不会接通，可靠性高；蓄电池BAT极性正确连接时，常开型电磁开关S1动作，续流回路接通。

本实用新型还可以包括二极管VD1和光耦U1，二极管VD1与光耦U1内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦U1实现蓄电池BAT接入极性对电磁开关S1的控制。二极管VD1的作用是防止光耦U1内部的光电二极管反向过压损坏。

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效率。同时，由于续流回路的作用，充电主开关管VT1的冲击电压应力很小，大大降低了热损耗，保证了充电主开关管VT1安全可靠地工作。本实用新型电路拓扑简单，系统效率高，同时具有防倒流、防止太阳能电池PV极性反接损坏、防止蓄电池BAT极性反接损坏的保护功能。

附图说明

图1是采用常开型电磁开关的太阳能充电电路的第一个实施例原理图。

图2是采用常闭型电磁开关的太阳能充电电路的第一个实施例原理图。

图3是采用常开型电磁开关的蓄电池接入极性控制电路原理图。

图4是采用常闭型电磁开关的蓄电池接入极性控制电路原理图。

图5是采用常开型电磁开关的太阳能充电电路的第二个实施例原理图。

图6是采用常闭型电磁开关的太阳能充电电路的第二个实施例原理图。

图7是采用常开型电磁开关的太阳能充电电路的第三个实施例原理图。

图8是采用常闭型电磁开关的太阳能充电电路的第三个实施例原理图。

具体实施方式

如图1、2、5、6、7或8，充电主开关管VT1、储能电感L1、太阳能电池PV和蓄电池BAT串联形成充电主回路，太阳能电池PV在充电主回路中向蓄电池BAT充电。续流二极管D1与太阳能电池PV并联，续流二极管D1、储能电感L1和蓄电池BAT串联形成续流回路。充电主开关管VT1不在续流回路中，防倒流管VT2则串接在充电主回路与续流回路的公共部分。充电主开关管VT1在这些实施例中是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，受太阳能充电电路之外的控制系统控制导通和关断。防倒流管VT2用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电，防倒流管VT2在这些实施例中是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管，受太阳能充电电路之外的控制系统控制；在其它实施例中可以改为是独立的二极管；在其它实施例中也可以改为是继电器或接触器，受太阳能充电电路之外的控制系统控制。

当太阳能电池PV不慎反接时，太阳能电池PV就经充电主开关管VT1和续流二极管D1被短接，避免了蓄电池BAT电压和太阳能电池PV电压正向叠加造成防倒流管VT2的过压损坏。

续流回路中串接有受蓄电池BAT接入极性控制的电磁开关S1，构成蓄电池接入极性控制电路：在如图1或2所示的实施例中，电磁开关S1串接在续流二极管D1旁；在如图5或6所示的实施例中，电磁开关S1串接在储能电感L1旁；在如图7或8所示的实施例中，电磁开关S1串接在防倒流管VT2旁。电磁开关S1可以是继电器或接触器。蓄电池BAT带电接入极性正确则电磁开关S1闭合，蓄电池BAT带电极性反接则电磁开关S1断开。

以下是常开型电磁开关S1实施例。

在如图1、5或7所示的实施例中，电磁开关S1是常开开关，具体地可以如图3所示，二极管VD1与光耦U1内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦U1实现蓄电池BAT接入极性对电磁开关S1的控制：

当蓄电池BAT带电极性反接时，蓄电池正极接线端子BAT+电位低于蓄电池负极接线端子BAT-，施加电压与光耦U1内部的光电二极管方向相反，光耦U1不导通，三极管Q1也就不导通，电磁开关S1的线圈也不导通，电磁开关S1就保持断开，此时，与光耦U1内部的光电二极管同向串联的二极管VD1能够防止光耦U1内部的光电二极管反向过压损坏；

当蓄电池BAT带电正接(即接入极性正确)时，蓄电池正极接线端子BAT+电位高于蓄电池负极接线端子BAT-，光耦U1导通，三极管Q1随之导通，电磁开关S1的线圈同时导通，电磁开关S1闭合。

可见，当蓄电池BAT带电极性反接时，电磁开关S1断开，续流回路就不会接通；当蓄电池BAT带电正接时，电磁开关S1闭合，续流回路接通。

以下是常闭型电磁开关S1实施例。

在如图2、6或8所示的实施例中，电磁开关S1是常闭开关，具体地可以如图4所示，二极管VD1与光耦U1内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦U1实现蓄电池BAT接入极性对电磁开关S1的控制：

当蓄电池BAT带电正接时，蓄电池正极接线端子BAT+电位高于蓄电池负极接线端子BAT-，施加电压与光耦U1内部的光电二极管方向相反，光耦U1不导通，三极管Q1随之不导通，电磁开关S1的线圈也不导通，电磁开关S1就保持闭合，此时，与光耦U1内部的光电二极管同向串联的二极管VD1能够防止光耦U1内部的光电二极管反向过压损坏；

当蓄电池BAT带电极性反接时，蓄电池正极接线端子BAT+电位低于蓄电池负极接线端子BAT-，光耦U1导通，三极管Q1随之导通，电磁开关S1的线圈同时导通，电磁开关S1断开。

可见，当蓄电池BAT带电极性反接时，电磁开关S1断开，续流回路就不会接通；当蓄电池BAT带电正接时，电磁开关S1闭合，续流回路接通。

最后应当说明的是，通过改变充电主回路中的充电主开关管VT1、防倒流管VT2的位置，以及改变电磁开关单元S1在续流回路中所处的拓扑位置，还可以得到其他电路拓扑实施例。

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.太阳能充电电路，

包括充电主开关管VT1和储能电感L1，它们串联后再与所接入的太阳能电池PV和所接入的蓄电池BAT串联形成充电主回路；

包括与太阳能电池PV并联的续流二极管D1，续流二极管D1、储能电感L1和蓄电池BAT串联形成续流回路；

其特征是：

续流回路中串接有受蓄电池BAT接入极性控制的电磁开关S1，蓄电池BAT带电接入极性正确则电磁开关S1闭合，蓄电池BAT带电极性反接则电磁开关S1断开。

2.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征是，电磁开关S1为常闭开关。

3.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征是，电磁开关S1为常开开关。

4.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征是，所述电磁开关S1是继电器或接触器。

5.根据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征是，充电主开关管VT1是带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。

6.根据权利要求5所述的太阳能充电电路，其特征是，充电主开关管VT1不在续流回路中。

7.根据权利要求1或6所述的太阳能充电电路，其特征是，在充电主回路和续流回路的公共部分还串接有用于防止蓄电池BAT向太阳能电池PV放电的防倒流管VT2。

8.根据权利要求7所述的太阳能充电电路，其特征是，防倒流管VT2是单独的二极管或带寄生体二极管的MOSFET管或IGBT管。

9.根据权利要求7所述的太阳能充电电路，其特征是，防倒流管VT2是继电器或接触器。

10.据权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征是，包括二极管VD1和光耦U1，二极管VD1与光耦U1内部的光电二极管同向串联后接在蓄电池BAT的正、负极之间，通过光耦U1实现蓄电池BAT接入极性对电磁开关S1的控制。

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