CN207766018U - 一种基于mppt的太阳能智能充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，包括光伏电池组、电压检测单元、同步整流Buck变换器、电池电压充电电流检测单元、数字化控制模块、驱动电路、蓄电池组，该系统在充分利用太阳能电池的同时，满足了蓄电池组的充放电特性，通过数字化控制模块实现了MPPT充电模式、恒流充电模式和恒压浮充模式3种充电方式之间的全自动智能切换和能量管理，充电效率高效、系统结构简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及MPPT充电技术领域，具体是一种基于MPPT的太阳能智能充电系统。
背景技术
独立运行的太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应经太阳光辐射能直接转换为电能并储存在蓄电池中的系统，在利用光伏电池给蓄电池充电的过程中，一方面需要提高光伏电池的利用率，尽可能多地从光伏电池抽取能量给蓄电池，黎以方便需要遵循蓄电池本身的充放电规律，不能长时间地大电流充电以防过充损坏蓄电池。目前的太阳能充电控制系统，充电效率达不到对蓄电池智能充电的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，包括光伏电池组、电压检测单元、同步整流Buck变换器、电池电压充电电流检测单元、数字化控制模块、驱动电路、蓄电池组，所述光伏电池组连接电压检测单元，所述电压检测单元连接同步整流Buck变换器，同步整流Buck变换器通过电池电压充电电流检测单元连接蓄电池组，电池电压充电电流检测单元用于检测蓄电池组的两端电压与充电电流，所述数字化控制模块包括能量管理模式判断单元、MPPT模式PI控制器、恒流充电模式PI控制器、恒压浮充模式PI控制器、模式转换单元、数字化PWM控制单元，所述能量管理模式判断单元分别连接电池电压充电电流检测单元与MPPT模式PI控制器、恒流充电模式PI控制器及恒压浮充模式PI控制器，所述MPPT模式PI控制器、恒流充电模式PI控制器、恒压浮充模式PI控制器与能量管理模式判断单元连接模式转换单元，用于蓄电池组充电模式的转换控制，所述模式转换单元连接数字化PWM控制单元，用于发出PWM波信号，所述数字化PWM控制单元连接驱动电路，所述驱动电路连接同步整流Buck变换器。
作为本实用新型进一步的方案：所述光伏电池组与蓄电池组之间设置有一个NPN型三极管，所述NPN型三极管漏极接光伏电池组输出负极，源极接蓄电池组输入负极，栅极接驱动电路。
作为本实用新型进一步的方案：所述同步整流Buck变换器设置有同步整流Buck电路，所述同步整流Buck电路包括主开关管M1、续流开关管M2、电感L，主开关管M1、续流开关管M2均采用NPN型开关管，所述主开关管M1的源极分别接续流开关管M2漏极与电感L的一端，电感L另一端接输出端正极，主开关管M1的漏极接输入端正极，续流开关管M2源极接输出端负极，主开关管M1与续流开关管M2的栅极连接驱动电路。
作为本实用新型进一步的方案：所述数字化控制模块设置有状态显示LED灯。
作为本实用新型进一步的方案：所述恒压浮充模式PI控制器设置有带温度补偿的恒定电压电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该系统在充分利用太阳能电池的同时，满足了蓄电池组的充放电特性，通过数字化控制模块实现了MPPT充电模式、恒流充电模式和恒压浮充模式3种充电方式之间的全自动智能切换和能量管理，充电效率高效、系统结构简单。
附图说明
图1为一种基于MPPT的太阳能智能充电系统结构框图；
图2为同步整流Buck电路图；
图3为蓄电池充电曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3，一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，包括光伏电池组1、电压检测单元2、同步整流Buck变换器3、电池电压充电电流检测单元4、数字化控制模块5、驱动电路6、蓄电池组7，所述光伏电池组1连接电压检测单元2，用于检测光伏电池组1的实时电压，所述电压检测单元2连接同步整流Buck变换器3，同步整流Buck变换器3通过电池电压充电电流检测单元4连接蓄电池组7，通过对光伏电池组1的输出电路同步整流后，对蓄电池组7进行充电，电池电压充电电流检测单元4用于检测蓄电池组7的两端电压与充电电流，所述数字化控制模块5包括能量管理模式判断单元51、MPPT模式PI控制器52、恒流充电模式PI控制器53、恒压浮充模式PI控制器54、模式转换单元55、数字化PWM控制单元56，所述能量管理模式判断单元51分别连接电池电压充电电流检测单元4与MPPT模式PI控制器52、恒流充电模式PI控制器53及恒压浮充模式PI控制器54，用于能量管理模式判断单元51接收蓄电池组7的两端电压与充电电流信号，并经过能量管理判断，得出蓄电池组7的充电模式，且发出动作信号，所述MPPT模式PI控制器52、恒流充电模式PI控制器53、恒压浮充模式PI控制器54与能量管理模式判断单元51连接模式转换单元55，用于蓄电池组7充电模式的转换控制，所述模式转换单元55连接数字化PWM控制单元56，用于发出PWM波信号，所述数字化PWM控制单元56连接驱动电路6，以PWM波信号通过驱动电路6调整开关管的占空比，所述驱动电路6连接同步整流Buck变换器3，用于控制开关管的导通与关断，完成光伏电池组1对蓄电池组7的智能充电。
所述光伏电池组1与蓄电池组7之间设置有一个NPN型三极管，所述NPN型三极管漏极接光伏电池组1输出负极，源极接蓄电池组7输入负极，栅极接驱动电路6，NPN型三极管将光伏电池组1与蓄电池组7隔离开来，防止反充。
所述同步整流Buck变换器3设置有同步整流Buck电路，所述同步整流Buck电路包括主开关管M1、续流开关管M2、电感L，主开关管M1、续流开关管M2均采用NPN型开关管，所述主开关管M1的源极分别接续流开关管M2漏极与电感L的一端，电感L另一端接输出端正极，主开关管M1的漏极接输入端正极，续流开关管M2源极接输出端负极，主开关管M1与续流开关管M2的栅极连接驱动电路6，用于开关管导通与关断控制，且当主开关管M1关断时触发续流开关管M2导通，为了防止主开关管M1与续流开关管M2同时导通，中间留有一定的死区。
所述数字化控制模块5设置有状态显示LED灯，用于通过中断控制实时显示充电状态。
所述恒压浮充模式PI控制器54设置有带温度补偿的恒定电压电路。
本实用新型蓄电池充电过程为：在充电初期，系统待充蓄电池组端电压较小，电压检测单元2实时检测光伏电池组1的端电压、电池电压充电电流检测单元4实时检测蓄电池组的充电电压充电电流，并将得到的信号，传递给能量管理模式判断单元51，能量管理模式判断单元51经过能量管理判断后输出动作信号给MPPT模式PI控制器52与模式转换单元55，进行充电模式转换控制，并对数字化PWM控制单元56发出指令，数字化PWM控制单元56发出PWM波信号，通过驱动电路6对同步整流Buck变化器3中的开关管的占空比进行调节，控制开关管的导通与关断，完成MPPT模式充电，恒流充电模式与恒压浮充模式控制步骤同理；
当光照强度变强，光伏电池组输出功率上升充电电流随之上升而达到阈值时，中止MPPT模式而转入恒流充电模式；当光照强度变弱以至于恒流充电模式出现困难时在转入MPPT模式充电，如此自由切换直到蓄电池组端电压上升达到饱和电压位置，蓄电池组进入恒压模式充电阶段，通过MPPT模式充电与恒流充电模式的相互配合和自动切换，即可以充分利用太阳能给蓄电池组快速充电，又可以避免蓄电池组被大电流充坏，延长蓄电池组寿命；
恒压模式充电阶段的充电电压恒定，随着蓄电池组内部的电化学反应的进行，充电电流逐渐减少，当充电电流下降到0.01C时，终止恒压模式充电，进入浮充模式阶段，浮充模式阶段是以一个略小于恒压充电的电压对蓄电池组进行浮充电，该阶段主要用于补充蓄电池组自放电所消耗的能量，此时标志着充电过程结束。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，其特征在于，包括光伏电池组（1）、电压检测单元（2）、同步整流Buck变换器（3）、电池电压充电电流检测单元（4）、数字化控制模块（5）、驱动电路（6）、蓄电池组（7），所述光伏电池组（1）连接电压检测单元（2），所述电压检测单元（2）连接同步整流Buck变换器（3），同步整流Buck变换器（3）通过电池电压充电电流检测单元（4）连接蓄电池组（7），电池电压充电电流检测单元（4）用于检测蓄电池组（7）的两端电压与充电电流，所述数字化控制模块（5）包括能量管理模式判断单元（51）、MPPT模式PI控制器（52）、恒流充电模式PI控制器（53）、恒压浮充模式PI控制器（54）、模式转换单元（55）、数字化PWM控制单元（56），所述能量管理模式判断单元（51）分别连接电池电压充电电流检测单元（4）与MPPT模式PI控制器（52）、恒流充电模式PI控制器（53）及恒压浮充模式PI控制器（54），所述MPPT模式PI控制器（52）、恒流充电模式PI控制器（53）、恒压浮充模式PI控制器（54）与能量管理模式判断单元（51）连接模式转换单元（55），用于蓄电池组（7）充电模式的转换控制，所述模式转换单元（55）连接数字化PWM控制单元（56），用于发出PWM波信号，所述数字化PWM控制单元（56）连接驱动电路（6），所述驱动电路（6）连接同步整流Buck变换器（3）。
2.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，其特征在于，所述光伏电池组（1）与蓄电池组（7）之间设置有一个NPN型三极管，所述NPN型三极管漏极接光伏电池组（1）输出负极，源极接蓄电池组（7）输入负极，栅极接驱动电路（6）。
3.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，其特征在于，所述同步整流Buck变换器（3）设置有同步整流Buck电路，所述同步整流Buck电路包括主开关管M1、续流开关管M2、电感L，主开关管M1、续流开关管M2均采用NPN型开关管，所述主开关管M1的源极分别接续流开关管M2漏极与电感L的一端，电感L另一端接输出端正极，主开关管M1的漏极接输入端正极，续流开关管M2源极接输出端负极，主开关管M1与续流开关管M2的栅极连接驱动电路（6）。
4.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，其特征在于，所述数字化控制模块（5）设置有状态显示LED灯。
5.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的太阳能智能充电系统，其特征在于，所述恒压浮充模式PI控制器（54）设置有带温度补偿的恒定电压电路。
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| CN114142585A (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-04 | 南京德朔实业有限公司 | 充电装置及充电方法 |
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