CN203645383U - 一种基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，包括依次电性连接的太阳能电池板、控制电路和蓄电池；所述控制电路包括依次电性连接输入保护滤波单元、两路交错并联Buck单元和输出保护采样单元。本实用新型可抑制输出电流纹波，有效减小电感量；可降低输出滤波器容量；交错并联的方式可以增大输出电流，有效增大系统输出功率；设置继电器RY1、RY2来取代传统防反充和负载过流保护电路中的MOS管，有效提高电路可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能充电装置技术领域，特别是涉及一种基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置。
背景技术
太阳能充电装置是指太阳能电池板对蓄电池进行充电的装置，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，现有的太阳能控制器技术通常是采用经典Buck电路实现电压的变换和太阳能电池板输出功率的控制。但传统的单路Buck电路存在一些缺点，如电感电流纹波较大、输出滤波器的容量较大、系统输出功率较低。
现有技术一般采用MOS管串联在太阳能电池板与电压变换电路之间，以防止蓄电池向太阳能电池板反向充电，而当MOS管故障损坏时，可能出现MOS管直通而造成电路装置的损坏，可靠性较低。
针对以上不足，提出一种可以抑制输出电流纹波，降低输出滤波器容量，增大系统功率输出，以及提高可靠性的方案甚为必要。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可抑制电流纹波、增大输出功率、电路可靠性高的基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，包括依次电性连接的太阳能电池板、控制电路和蓄电池；所述控制电路包括依次电性连接输入保护滤波单元、两路交错并联Buck单元和输出保护采样单元。
上述技术方案所述两路交错并联Buck单元由MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电感L1、电感L2、电容C2组成；所述 MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容C2组成第一Buck电路；所述MOS管Q2、二极管D2、电感L2、电容C2组成第二Buck电路；所述MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极相连形成两路交错并联Buck单元的输入端，MOS管Q1的源极S和二极管D1的阴极相连后接到电感L1的一端；所述二极管D1的阳极接地；所述MOS管Q2的源极S和二极管D2的阴极相连后接到电感L2的一端；所述二极管D1的阳极接地；所述电感L1的另一端、电感L2的另一端和电容C2的正极性端共同接到输出保护采样单元的正极性端；所述电容C2的负极性端接地。
上述技术方案所述输入保护滤波单元由保险管F1、继电器RY1、电容C1组成；所述保险管F1的一端接太阳能电池板的正极，保险管F1的另一端接继电器RY1的一端；所述继电器RY1的另一端和电容C1的正极性端相连后接两路交错并联Buck单元的输入端；所述电容C1的负极性端同时接太阳能电池板的负极输出端和地端。
上述技术方案所述输出保护采样单元由保险管F2、继电器RY2和电流采样单元组成；所述保险管F2的一端为输出保护采样单元的正极性输入端，保险管F2的另一端接继电器RY2的一端；所述继电器RY2的另一端接蓄电池E的正极端，电流采样单元串联于蓄电池E的负极性端和地端之间。
采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：
（1）本实用新型可抑制输出电流纹波，有效减小电感量；
（2）本实用新型可降低输出滤波器容量；
（3）本实用新型的交错并联的方式可以增大输出电流，有效增大系统输出功率；
（4）本实用新型设置继电器RY1、RY2来取代传统防反充和负载过流保护电路中的MOS管，有效提高电路可靠性。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型的控制电路的原理图；
图3为本实用新型的交错并联Buck电路工作原理图；
图4为本实用新型的两路交错并联Buck电路输出电流归一化纹波幅值与占空比关系图；
附图中标号为：太阳能电池板1、控制电路2、输入保护滤波单元21、两路交错并联Buck单元22、输出保护采样单元23、蓄电池3。
具体实施方式
（实施例1）
见图1和图2，本实用新型包括依次电性连接的太阳能电池板1、控制电路2和蓄电池3；控制电路2包括依次电性连接输入保护滤波单元21、两路交错并联Buck单元22和输出保护采样单元23。
两路交错并联Buck单元22由MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电感L1、电感L2、电容C2组成；MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容C2组成第一Buck电路；MOS管Q2、二极管D2、电感L2、电容C2组成第二Buck电路；MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极相连形成两路交错并联Buck单元22的输入端，MOS管Q1的源极S和二极管D1的阴极相连后接到电感L1的一端；二极管D1的阳极接地；MOS管Q2的源极S和二极管D2的阴极相连后接到电感L2的一端；二极管D1的阳极接地；电感L1的另一端、电感L2的另一端和电容C2的正极性端共同接到输出保护采样单元23的正极性端；电容C2的负极性端接地。
输入保护滤波单元21由保险管F1、继电器RY1、电容C1组成； 保险管F1的一端接太阳能电池板的正极，保险管F1的另一端接继电器RY1的一端；继电器RY1的另一端和电容C1的正极性端相连后接两路交错并联Buck单元22的输入端；电容C1的负极性端同时接太阳能电池板1的负极输出端和地端。
输出保护采样单元23由保险管F2、继电器RY2和电流采样单元组成；保险管F2的一端为输出保护采样单元23的正极性输入端，保险管F2的另一端接继电器RY2的一端；继电器RY2的另一端接蓄电池E的正极端，电流采样单元串联于蓄电池E的负极性端和地端之间。
本实用新型的工作原理为：如图3所示，两路功率管的驱动信号占空比大小相等，相位相差180°，单路Buck电路电流纹波较大，两路交错并联Buck单元22的总电流由两个单路Buck电路电流叠加而成，由于两路电流相位相差180°，叠加后的电流纹波大幅减小，有效减小电感量，从而降低输出滤波器容量，而且交错并联的方式可以增大输出电流，有效增大了系统输出功率。
如图4所示，为输出电流归一化纹波幅值与电路驱动信号占空比的关系图，从图中可以看出，当功率管的驱动信号占空比为0.5时，归一化输出电流纹波大小为0；太阳能电池板1在最大功率点工作时，正常输出电压在17.5V左右，而常规蓄电池3的充电电压在12V左右，因而Buck电路正常工作时的占空比D约为12/17.5=0.686，当采用两路交错并联时，输出电流纹波比单路Buck电路要小，从而有效减小输出电流的纹波幅值。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，其特征在于：包括依次电性连接的太阳能电池板（1）、控制电路（2）和蓄电池（3）；所述控制电路（2）包括依次电性连接输入保护滤波单元（21）、两路交错并联Buck单元（22）和输出保护采样单元（23）。
2.根据权利要求1所述的基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，其特征在于：所述两路交错并联Buck单元（22）由MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电感L1、电感L2、电容C2组成；所述MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容C2组成第一Buck电路；所述MOS管Q2、二极管D2、电感L2、电容C2组成第二Buck电路；所述MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极相连形成两路交错并联Buck单元（22）的输入端，MOS管Q1的源极S和二极管D1的阴极相连后接到电感L1的一端；所述二极管D1的阳极接地；所述MOS管Q2的源极S和二极管D2的阴极相连后接到电感L2的一端；所述二极管D1的阳极接地；所述电感L1的另一端、电感L2的另一端和电容C2的正极性端共同接到输出保护采样单元（23）的正极性端；所述电容C2的负极性端接地。
3.根据权利要求1所述的基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，其特征在于：所述输入保护滤波单元（21）由保险管F1、继电器RY1、电容C1组成；所述保险管F1的一端接太阳能电池板的正极，保险管F1的另一端接继电器RY1的一端；所述继电器RY1的另一端和电容C1的正极性端相连后接两路交错并联Buck单元（22）的输入端；所述电容C1的负极性端同时接太阳能电池板（1）的负极输出端和地端。
4.根据权利要求1所述的基于交错拓扑的低电流纹波太阳能充电装置，其特征在于：所述输出保护采样单元（23）由保险管F2、继电器RY2和电流采样单元组成；所述保险管F2的一端为输出保护采样单元（23）的正极性输入端，保险管F2的另一端接继电器RY2的一端；所述继电器RY2的另一端接蓄电池E的正极端，电流采样单元串联于蓄电池E的负极性端和地端之间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130327A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 洛阳隆盛科技有限责任公司 | 一种低纹波直流降压电路及降压方法 |
| CN112260536A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-22 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种应用于卫星电源的高比功率Buck电路 |
| CN112787511A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 深圳市核达中远通电源技术股份有限公司 | 一种双输入氢燃料电池dc/dc变换器及其控制方法 |
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