CN206742942U - 一种光伏充电、控制及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏充电、控制及驱动装置，包括壳体，壳体上设有光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，壳体内设有与光伏电池接线端口相连的MPPT充电模块，壳体内还设有与蓄电池接线端口相连的电源管理模块和与负载接线端口相连的升压恒流模块，壳体内还设有与MPPT充电模块、电源管理模块和升压恒流模块相连的控制模块。本实用新型通过采用模块化设计思路将光伏电池管理、蓄电池管理及负载驱动等功能进行集成，并在壳体上设置光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，由此可快速、方便地根据需要进行组装；只需外接蓄电池和光伏电池板即可使用，减少了不必要的冗余和安装工作量，大幅降低了系统的整体成本。

Description

一种光伏充电、控制及驱动装置

技术领域

本实用新型涉及光伏新能源技术，尤其是一种光伏充电、控制及驱动装置。

背景技术

当今世界，煤炭及石油日益减少，而且污染也越来越严重，因此世界各国越来越重视光伏发电的发展。太阳能为一种无限量、可清洁实用的可再生能源，随着我国光伏行业的发展，越来越多的地方开始使用光伏发电系统，尤其是在远离电网的地方应用越来越广泛，光伏发电在偏远地区公路照明方面的应用也越来越多。但是，现有的光伏发电装置通常包含多个组成部件，安装费时费力、通用性差、可靠性低，不利于施工安装、维修、更换。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光伏充电、控制及驱动装置，用于解决光伏发电装置施工安装、维修、更换不方便的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种光伏充电、控制及驱动装置，包括壳体，所述壳体上设有光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，所述壳体内设有与所述光伏电池接线端口相连的MPPT充电模块，所述壳体内还设有与所述蓄电池接线端口相连的电源管理模块和与所述负载接线端口相连的升压恒流模块，所述壳体内还设有与所述MPPT充电模块、所述电源管理模块和所述升压恒流模块相连的控制模块。

本实用新型提供的光伏充电、控制及驱动装置还具有以下技术特征：

进一步地，所述控制模块还连接有红外通讯模块。

进一步地，所述控制模块为STM32芯片。

进一步地，所述电源管理模块包括采样电路、保护电路和指示电路以对外接电池进行监测和保护。

进一步地，所述MPPT充电模块包括输入保护单元、反接保护模块和充电单元，所述输入保护单元包括并接在两个输入端子之间的第一电容和第一双向二极管，所述反接保护模块包括与输入端子相连的第一场效应管，所述场效应管的另一端通过第二电容与另一个输入端子相连，所述第二电容的两端还并联有第三电容和第一电阻；所述充电模块包括与输入端子相连的第二场效应管，所述第二场效应管通过第一电感与电池端子相连，所述第二场效应管通过第三场效应管与所述第一场效应管的一个输出端相连。

进一步地，所述升压恒流模块包括连接在两个电池端子之间且并联设置的第四电容和第二双向二极管，两个电池端子之间还连接有反接保护电路，所述反接保护电路包括串联设置的第六电阻和第四场效应管，所述第四场效应管的两端还并联有第七电阻和第一稳压二极管，两个电池端子之间还连接有第五电容；两个电池端子分别通过第五电阻和所述第一电感连接有放电单元，所述放电单元包括串联的第八电阻和第八电容，所述第八电阻和所述第八电容构成的输出支路的两端还并联有由第一续流二极管和第七电阻构成的支路，所述第七电阻的两端还并联有第六电容和第七电容。

本实用新型具有如下有益效果：通过采用模块化设计思路将光伏电池管理、蓄电池管理及负载驱动等功能进行集成，并在壳体上设置光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，由此可快速、方便地根据需要进行组装；只需外接蓄电池和光伏电池板即可使用，减少了不必要的冗余和安装工作量，大幅降低了系统的整体成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光伏充电、控制及驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的MPPT充电模块及升压恒流模块的电路图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图2所示的本实用新型的光伏充电、控制及驱动装置的一个实施例中，该光伏充电、控制及驱动装置包括壳体10，壳体10上设有光伏电池接线端口11、蓄电池接线端口12和负载接线端口13，壳体10内设有与光伏电池接线端口11相连的MPPT充电模块21(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，壳体10内还设有与蓄电池接线端口12相连的电源管理模块22和与负载接线端口13相连的升压恒流模块23，壳体10内还设有与MPPT充电模块21、电源管理模块22和升压恒流模块23相连的控制模块20。该实施例中的光伏充电、控制及驱动装置，通过采用模块化设计思路将光伏电池管理、蓄电池管理及负载驱动等功能进行集成，并在壳体上设置光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，由此可快速、方便地根据需要进行组装；只需外接蓄电池和光伏电池板即可使用，减少了不必要的冗余和安装工作量，大幅降低了系统的整体成本。

在上述实施例中，光伏充电、控制及驱动装置还具有以下技术特征：控制模块20还连接有红外通讯模块24，由此可通过红外通讯模块对控制模块进行参数修改。具体而言，控制模块20采用单片机STM32芯片作为主芯片，其自身带有13位AD通道，实现对系统采样，通过采样值对整个系统做出恒流输出控制操作和降压恒流充电操作。电源管理模块22包括采样电路、保护电路和指示电路以对外接电池进行监测和保护。

在上述实施例中，MPPT充电模块21包括输入保护单元、反接保护模块和充电单元，所述输入保护单元包括并接在两个输入端子X1(PV+)、X2(PV-)之间的第一电容C1和第一双向二极管DTVS1，所述反接保护模块包括与输入端子X2(PV-)相连的第一场效应管Q1，第一场效应管Q1的另一端通过第二电容C2与另一个输入端子X1(PV+)相连，第二电容C2两端还并联有第三电容C3和第一电阻R1；所述充电模块包括与输入端子X1(PV+)相连的第二场效应管Q2，第二场效应管Q2通过第一电感L1与电池端子X3(BAT+)相连，第二场效应管Q2通过第三场效应管Q3与第一场效应管Q1的一个输出端相连。具体而言，第一双向二极管DTVS1起到保护电路的作用，主要原理是TVS为半导体元件，与被保护电路并联，当有高压产生时，TVS呈现短路状态，待电压正常时，恢复高阻抗状态(形同开路)，线路正常启动；所述反接保护单元由图中第一场效应管Q1以及其外围电路构成，可以起到防止在接线过程中PV两端接线正负极接反而烧毁产品的作用；充电过程中Q2与Q3相互交替闭合、断开，当Q2闭合时，Q3断开，输入电流流经第一电感L1，第一电感L1上的电流以一定的比率线性增加，这个比率与电感大小有关，随着第一电感L1电流增加第一电感里储存能量并给电池端子连接的电池(BAT)充电，当Q3闭合时，Q1断开，第一电感L1给BAT充电。

在上述实施例中，升压恒流模块23包括连接在两个电池端子X3(BAT+)、X4(BAT-)之间且并联设置的第四电容C4和第二双向二极管DTVS2，两个电池端子X3(BAT+)、X4(BAT-)之间还连接有反接保护电路，所述反接保护电路包括串联设置的第六电阻R6和第四场效应管Q4，第四场效应管Q4的两端还并联有第七电阻R7和第一稳压二极管DZ1，两个电池端子X3(BAT+)、X4(BAT-)之间还连接有第五电容C5；两个电池端子X3(BAT+)、X4(BAT-)分别通过第五电阻R5和第一电感L1连接有放电单元，所述放电单元包括串联的第八电阻R8和第八电容C8，第八电阻R8和第八电容C8构成的输出支路的两端还并联有由第一续流二极管D1和第七电阻R7构成的支路，第七电阻R7的两端还并联有第六电容C6和第七电容C7。具体而言，第二双向二极管DTVS2起到保护电路的作用，主要原理是TVS为半导体元件，与被保护电路并联，当有高压产生时，TVS呈现短路状态，待电压正常时，恢复高阻抗状态(形同开路)，线路正常启动；图中第四场效应管Q4以及其外围电路构成反接保护单元，可以起到防止在接线过程中电池端子X3(BAT+)、X4(BAT-)接线正负极接反而烧毁产品；放电过程中Q2断开、Q5闭合，当Q3闭合时，BAT给第六电容C6充电并给负载供电，当Q3断开时，BAT与电感通过第一续流二极管D1给第六电容C6充电并给负载供电。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种光伏充电、控制及驱动装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体上设有光伏电池接线端口、蓄电池接线端口和负载接线端口，所述壳体内设有与所述光伏电池接线端口相连的MPPT充电模块，所述壳体内还设有与所述蓄电池接线端口相连的电源管理模块和与所述负载接线端口相连的升压恒流模块，所述壳体内还设有与所述MPPT充电模块、所述电源管理模块和所述升压恒流模块相连的控制模块。

2.根据权利要求1所述的光伏充电、控制及驱动装置，其特征在于，所述控制模块还连接有红外通讯模块。

3.根据权利要求1所述的光伏充电、控制及驱动装置，其特征在于，所述控制模块为STM32芯片。

4.根据权利要求1所述的光伏充电、控制及驱动装置，其特征在于，所述电源管理模块包括采样电路、保护电路和指示电路以对外接电池进行监测和保护。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的光伏充电、控制及驱动装置，其特征在于，所述MPPT充电模块包括输入保护单元、反接保护模块和充电单元，所述输入保护单元包括并接在两个输入端子之间的第一电容和第一稳压二极管，所述反接保护模块包括与输入端子相连的第一场效应管，所述场效应管的另一端通过第二电容与另一个输入端子相连，所述第二电容的两端还并联有第三电容和第一电阻；所述充电模块包括与输入端子相连的第二场效应管，所述第二场效应管通过第一电感与电池端子相连，所述第二场效应管通过第三场效应管与所述第一场效应管的一个输出端相连。

6.根据权利要求5所述的光伏充电、控制及驱动装置，其特征在于，所述升压恒流模块包括连接在两个电池端子之间且并联设置的第四电容和第一稳压二极管，两个电池端子之间还连接有反接保护电路，所述反接保护电路包括串联设置的第六电阻和第四场效应管，所述第四场效应管的两端还并联有第七电阻和第一稳压二极管，两个电池端子之间还连接有第五电容；两个电池端子分别通过第五电阻和所述第一电感连接有放电单元，所述放电单元包括串联的第八电阻和第八电容，所述第八电阻和所述第八电容构成的输出支路的两端还并联有由第一续流二极管和第七电阻构成的支路，所述第七电阻的两端还并联有第六电容和第七电容。