CN214756072U - 一种用于光伏电源的开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光伏电源的开关控制电路，包括降压电路、弱电压吸收电路、吸收开关电路、外接开关控制电路和弱电压采样电路。降压电路用于将光伏电池输出的电能变压后输出给负载。弱电压吸收电路用于当光伏电池输出的电压小于第一预设值时吸收光伏电池输出的电能，并停止向负载供电。吸收开关电路用于向弱电压吸收电路输出吸收电路开启电信号。外接开关控制电路用于响应外接开关控制信号关闭弱电压吸收电路。弱电压采样电路用于当光伏电池输出的电压不小于第一预设值时关闭弱电压吸收电路。当光伏电池输出的电能较低时，通过弱电压吸收电路吸收电能，以减少因电能低负载电路启动和关闭切换现象，进而提高光伏电源系统的使用寿命。

Description

一种用于光伏电源的开关控制电路

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种用于光伏电源的开关控制电路。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。在便携式光伏储能电源的使用过程中，当光线弱的时，太阳电池板提供的电能较低，负载电路就会在启动和关闭间切换，导致整个光伏储能电源系统的寿命缩短。

发明内容

本申请提供一种用于光伏电源的开关控制电路，用于解决现有技术中光伏储能电源系统在光线较弱时，因提供的电能较低会频繁开启和关闭负载电路的技术问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于光伏电源的开关控制电路，包括降压电路、弱电压吸收电路、吸收开关电路、外接开关控制电路和弱电压采样电路；

所述降压电路包括光伏电源正输入端PV+、光伏电源负输入端PV-、负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-；所述光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-用于分别与所述光伏电源的光伏电池正负连接端连接，所述负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-用于与所述光伏电源的负载连接；所述降压电路用于对所述光伏电源的光伏电池输出的电源降压后输出给所述光伏电源的负载；

所述弱电压吸收电路包括开关控制连接端和弱电压输入连接端，所述开关控制连接端与所述吸收开关电路连接，所述弱电压输入连接端与所述光伏电源正输入端PV+连接；所述弱电压吸收电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压小于一第一预设值时，吸收所述光伏电池输出的电能，以停止向所述光伏电源的负载提供电能；

所述吸收开关电路包括开关电源连接端和开关控制信号输出端，所述开关电源连接端与所述光伏电源正输入端PV+连接，所述开关控制信号输出端与所述开关控制连接端连接，所述吸收开关电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压小于所述第一预设值时，向所述弱电压吸收电路输出一吸收电路开启电信号，所述弱电压吸收电路响应所述吸收电路开启电信号，开始吸收所述光伏电池输出的电能；

所述外接开关控制电路包括外接控制信号输出端和外接控制信号输入端，所述外接控制信号输入端用于一外接开关控制信号的输入端，所述外接控制信号输出端与所述开关控制连接端连接；所述外接开关控制电路用于响应所述外接开关控制信号输出一外接开关抑制信号给所述弱电压吸收电路，所述弱电压吸收电路响应所述外接开关控制信号关闭，所述降压电路向所述光伏电源的负载提供电能；

所述弱电压采样电路包括光伏电压采样输入端和采样反馈输出端，所述光伏电压采样输入端与所述光伏电源正输入端PV+连接，所述采样反馈输出端与所述开关控制连接端连接；所述弱电压采样电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压不小于所述第一预设值时，输出一采样反馈抑制信号给所述弱电压吸收电路，所述弱电压吸收电路响应所述采样反馈抑制信号关闭，所述降压电路向所述光伏电源的负载提供电能。

一实施例中，所述降压电路还包括功率开关管G11、二极管D11、电感L11和电容C11；

功率开关管G11的第一极与所述光伏电源正输入端PV+连接，第二极与二极管D11的负极连接，功率开关管G11的控制极用于光伏MPPT控制信号的输入；

二极管D11的正极与所述光伏电源负输入端PV-连接；

电感L11的一端与二极管D11的负极连接，另一端与所述负载正连接端OUT+连接；

电容C11的一端与所述负载正连接端OUT+连接，另一端与所述负载负连接端OUT-连接；

所述光伏电源负输入端PV-与所述负载负连接端OUT-。

一实施例中，所述功率开关管G11为IGBT晶体管。

一实施例中，所述弱电压吸收电路还包括电阻R21、电阻R22和开关晶体管G21；

电阻R21和电阻R22串联，串联后的一端与所述弱电压输入连接端，串联后的另一端与开关晶体管G21的第一极连接；

开关晶体管G21的第二极接地，开关晶体管G21的控制极与所述开关控制连接端连接。

一实施例中，所述开关晶体管G21为MOS晶体管。

一实施例中，所述吸收开关电路还包括电阻R31、电阻R32和二极管D31；

电阻R31的一端与所述开关电源连接端连接，另一端与所述开关控制信号输出端连接；

电阻R32的一端与所述开关控制信号输出端连接，另一端接地；

二极管D31的正极接地，二极管D31的负极与所述开关控制信号输出端连接。

一实施例中，所述外接开关控制电路还包括电阻R41、电阻R42和三极管Q41；

电阻R41的一端与所述外接控制信号输入端连接，另一端与三极管Q41的控制极连接；

三极管Q41的第一极与所述外接控制信号输出端连接，第二极接地；

电阻R42的一端与三极管Q41的控制极连接，另一端接地。

一实施例中，所述弱电压采样电路还包括电阻R51、电阻R52和三极管Q51；

电阻R51的一端与所述光伏电压采样输入端连接，另一端与三极管Q51的控制极连接；

三极管Q51的第一极与所述采样反馈输出端连接，第二极接地；

电阻R52的一端与三极管Q51的控制极连接，另一端接地。

一实施例中，还包括光伏电池，所述光伏电池的正输出端和负输出端分别与所述光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-连接。

一实施例中，还包括光伏MPPT控制器，所述光伏MPPT控制器与所述降压电路连接，用于向所述降压电路输出光伏MPPT控制信号。

依据上述实施例的一种用于光伏电源的开关控制电路，包括降压电路、弱电压吸收电路、吸收开关电路、外接开关控制电路和弱电压采样电路。降压电路用于将光伏电池输出的电能变压后输出给负载。弱电压吸收电路用于当光伏电池输出的电压小于第一预设值时吸收光伏电池输出的电能，并停止向负载供电。吸收开关电路用于向弱电压吸收电路输出吸收电路开启电信号。外接开关控制电路用于响应外接开关控制信号关闭弱电压吸收电路。弱电压采样电路用于当光伏电池输出的电压不小于第一预设值时关闭弱电压吸收电路。当光伏电池输出的电能较低时，通过弱电压吸收电路吸收弱电能，减少了因电能低负载电路启动和关闭频繁切换现象，进而提高光伏电源系统的使用寿命。

附图说明

图1为一种实施例中开关控制电路的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本申请实施例中，由于通过弱电压吸收电路吸收光伏电池弱电时的电能，进而减少负载电路因电能低频繁启动和关闭切换的技术问题，进而提高光伏电源系统的使用寿命。

实施例一：

请参考图1，为一种实施例中开关控制电路的电路示意图，开关控制电路包括降压电路10、弱电压吸收电路20、吸收开关电路30、外接开关控制电路40和弱电压采样电路50。降压电路10包括光伏电源正输入端PV+、光伏电源负输入端PV-、负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-，光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-用于分别与光伏电源的光伏电池正负连接端连接，负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-用于与光伏电源的负载连接。降压电路10用于对光伏电源的光伏电池输出的电源降压后输出给光伏电源的负载。弱电压吸收电路20包括开关控制连接端和弱电压输入连接端，开关控制连接端与吸收开关电路30连接，弱电压输入连接端与光伏电源正输入端PV+连接。弱电压吸收电路20用于当光伏电源的光伏电池输出的电压小于一第一预设值时，吸收光伏电池输出的电能，以停止向光伏电源的负载提供电能。吸收开关电路30包括开关电源连接端和开关控制信号输出端，开关电源连接端与光伏电源正输入端PV+连接，开关控制信号输出端与开关控制连接端连接，吸收开关电路30用于当光伏电源的光伏电池输出的电压小于第一预设值时，向弱电压吸收电路20输出一吸收电路开启电信号，弱电压吸收电路20响应吸收电路开启电信号，开始吸收光伏电池输出的电能。外接开关控制电路40包括外接控制信号输出端和外接控制信号输入端，外接控制信号输入端用于一外接开关控制信号的输入，外接控制信号输出端与开关控制连接端连接。外接开关控制电路40用于响应外接开关控制信号输出一外接开关抑制信号给弱电压吸收电路20，弱电压吸收电路20响应外接开关控制信号关闭，降压电路10向光伏电源的负载提供电能。弱电压采样电路50包括光伏电压采样输入端和采样反馈输出端，光伏电压采样输入端与光伏电源正输入端PV+连接，采样反馈输出端与开关控制连接端连接。弱电压采样电路50用于当光伏电源的光伏电池输出的电压不小于第一预设值时，输出一采样反馈抑制信号给弱电压吸收电路20，弱电压吸收电路20响应采样反馈抑制信号关闭，降压电路10向光伏电源的负载提供电能。

一实施例中，光伏电源的负载包括锂电池，降压电路10的负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-连接到锂电池，对光伏电源实现最大功率点的追踪，同时实现对锂电池的充电控制。

一实施例中，降压电路10还包括功率开关管G11、二极管D11、电感L11和电容C11。功率开关管G11的第一极与光伏电源正输入端PV+连接，第二极与二极管D11的负极连接，功率开关管G11的控制极用于光伏MPPT控制信号的输入。二极管D11的正极与光伏电源负输入端PV-连接。电感L11的一端与二极管D11的负极连接，另一端与负载正连接端OUT+连接。电容C11的一端与负载正连接端OUT+连接，另一端与负载负连接端OUT-连接。光伏电源负输入端PV-与负载负连接端OUT-。一实施例中，功率开关管G11为IGBT晶体管。

一实施例中，弱电压吸收电路20还包括电阻R21、电阻R22和开关晶体管G21。电阻R21和电阻R22串联，串联后的一端与弱电压输入连接端，串联后的另一端与开关晶体管G21的第一极连接。开关晶体管G21的第二极接地，开关晶体管G21的控制极与开关控制连接端连接。一实施例中，开关晶体管G21为MOS晶体管。

一实施例中，吸收开关电路30还包括电阻R31、电阻R32和二极管D31。电阻R31的一端与开关电源连接端连接，另一端与开关控制信号输出端连接。电阻R32的一端与开关控制信号输出端连接，另一端接地。二极管D31的正极接地，二极管D31的负极与开关控制信号输出端连接。

当早上或者傍晚光弱发生时，光伏电源产生的能量不足以支撑整个负载系统的工作，这时负载系统就会出现频繁启动的现象，负载系统的显示屏就会不停的闪烁，系统的使用寿命影响较大。因此通过弱电压吸收电路20吸收光伏电池输出的弱电能。当出现光弱时，光伏电源正输入端PV+输入的正电压信号通过电阻R31和电阻R32分压产生高电平，控制开关晶体管G21导通，光伏电源正输入端PV+输入的正电压信号通过电阻R21和电阻R22消耗掉，负载系统就不会工作。

一实施例中，弱电压采样电路50还包括电阻R51、电阻R52和三极管Q51。电阻R51的一端与光伏电压采样输入端连接，另一端与三极管Q51的控制极连接。三极管Q51的第一极与采样反馈输出端连接，第二极接地。电阻R52的一端与三极管Q51的控制极连接，另一端接地。

当光伏电源的能量由于太阳光增强，输出能量逐渐增强时，光伏电源正输入端PV+输入的正电压信号通过电阻R51和电阻R52分压，产生高电平控制三极管Q51导通，进而控制开关晶体管G21的基极拉到低电平而关断。这样将电阻R21和电阻R22就切离开光伏电源，弱电压吸收电路20停止工作，降压电路10正常向光伏电源的负载提供电能。

一实施例中，外接开关控制电路40还包括电阻R41、电阻R42和三极管Q41。电阻R41的一端与外接控制信号输入端连接，另一端与三极管Q41的控制极连接。三极管Q41的第一极与外接控制信号输出端连接，第二极接地。电阻R42的一端与三极管Q41的控制极连接，另一端接地。

降压电路10正常向光伏电源的负载提供电能后，防止出现光照不稳定时，出现光伏电源能量波动较大，而导致电阻R51、电阻R52和三极管Q51组成的弱电压采样电路50切离光伏电源失效时，此时外接控制信号输入端CONTROL输入的外接开关控制信号通过电阻R41和电阻R42分压产生高电平，控制三极管Q41导通，进而控制开关晶体管G21的基极拉到低电平而关断，这样就完全的确保电阻R21和电阻R22切离开切离开光伏电源，弱电压吸收电路20停止工作，降压电路10正常向光伏电源的负载提供电能。这样本实施例中公开的开关控制电路可以通过硬件和软件两种控制方式保证吸收开关电路完全的切离开光伏电源。

一实施例中，开关控制电路还包括光伏电池，光伏电池的正输出端和负输出端分别与光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-连接。一实施例中，开关控制电路还包括光伏MPPT控制器，光伏MPPT控制器与降压电路连接，用于向降压电路10输出光伏MPPT控制信号。

在本申请实施例中，公开了一种用于光伏电源的开关控制电路，包括降压电路、弱电压吸收电路、吸收开关电路、外接开关控制电路和弱电压采样电路。降压电路用于将光伏电池输出的电能变压后输出给负载。弱电压吸收电路用于当光伏电池输出的电压小于第一预设值时吸收光伏电池输出的电能，并停止向负载供电。吸收开关电路用于向弱电压吸收电路输出吸收电路开启电信号。外接开关控制电路用于响应外接开关控制信号关闭弱电压吸收电路。弱电压采样电路用于当光伏电池输出的电压不小于第一预设值时关闭弱电压吸收电路。当光伏电池输出的电能较低时，通过弱电压吸收电路吸收电能，以减少因电能低负载电路启动和关闭切换现象，进而提高光伏电源系统的使用寿命。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于光伏电源的开关控制电路，其特征在于，包括降压电路、弱电压吸收电路、吸收开关电路、外接开关控制电路和弱电压采样电路；

所述降压电路包括光伏电源正输入端PV+、光伏电源负输入端PV-、负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-；所述光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-用于分别与所述光伏电源的光伏电池正输出端和负输出端连接，所述负载正连接端OUT+和负载负连接端OUT-用于与所述光伏电源的负载连接；所述降压电路用于对所述光伏电源的光伏电池输出的电源降压后输出给所述光伏电源的负载；

所述弱电压吸收电路包括开关控制连接端和弱电压输入连接端，所述开关控制连接端与所述吸收开关电路连接，所述弱电压输入连接端与所述光伏电源正输入端PV+连接；所述弱电压吸收电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压小于一第一预设值时，吸收所述光伏电池输出的电能，以停止向所述光伏电源的负载提供电能；

所述吸收开关电路包括开关电源连接端和开关控制信号输出端，所述开关电源连接端与所述光伏电源正输入端PV+连接，所述开关控制信号输出端与所述开关控制连接端连接，所述吸收开关电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压小于所述第一预设值时，向所述弱电压吸收电路输出一吸收电路开启电信号，所述弱电压吸收电路响应所述吸收电路开启电信号，开始吸收所述光伏电池输出的电能；

所述外接开关控制电路包括外接控制信号输出端和外接控制信号输入端，所述外接控制信号输入端用于一外接开关控制信号的输入，所述外接控制信号输出端与所述开关控制连接端连接；所述外接开关控制电路用于响应所述外接开关控制信号输出一外接开关抑制信号给所述弱电压吸收电路，所述弱电压吸收电路响应所述外接开关控制信号关闭，所述降压电路向所述光伏电源的负载提供电能；

所述弱电压采样电路包括光伏电压采样输入端和采样反馈输出端，所述光伏电压采样输入端与所述光伏电源正输入端PV+连接，所述采样反馈输出端与所述开关控制连接端连接；所述弱电压采样电路用于当所述光伏电源的光伏电池输出的电压不小于所述第一预设值时，输出一采样反馈抑制信号给所述弱电压吸收电路，所述弱电压吸收电路响应所述采样反馈抑制信号关闭，所述降压电路向所述光伏电源的负载提供电能。

2.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述降压电路还包括功率开关管G11、二极管D11、电感L11和电容C11；

功率开关管G11的第一极与所述光伏电源正输入端PV+连接，第二极与二极管D11的负极连接，功率开关管G11的控制极用于光伏MPPT控制信号的输入；

二极管D11的正极与所述光伏电源负输入端PV-连接；

电感L11的一端与二极管D11的负极连接，另一端与所述负载正连接端OUT+连接；

电容C11的一端与所述负载正连接端OUT+连接，另一端与所述负载负连接端OUT-连接；

所述光伏电源负输入端PV-与所述负载负连接端OUT-。

3.如权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，所述功率开关管G11为IGBT晶体管。

4.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述弱电压吸收电路还包括电阻R21、电阻R22和开关晶体管G21；

电阻R21和电阻R22串联，串联后的一端与所述弱电压输入连接端，串联后的另一端与开关晶体管G21的第一极连接；

开关晶体管G21的第二极接地，开关晶体管G21的控制极与所述开关控制连接端连接。

5.如权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关晶体管G21为MOS晶体管。

6.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述吸收开关电路还包括电阻R31、电阻R32和二极管D31；

电阻R31的一端与所述开关电源连接端连接，另一端与所述开关控制信号输出端连接；

电阻R32的一端与所述开关控制信号输出端连接，另一端接地；

二极管D31的正极接地，二极管D31的负极与所述开关控制信号输出端连接。

7.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述外接开关控制电路还包括电阻R41、电阻R42和三极管Q41；

电阻R41的一端与所述外接控制信号输入端连接，另一端与三极管Q41的控制极连接；

三极管Q41的第一极与所述外接控制信号输出端连接，第二极接地；

电阻R42的一端与三极管Q41的控制极连接，另一端接地。

8.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述弱电压采样电路还包括电阻R51、电阻R52和三极管Q51；

电阻R51的一端与所述光伏电压采样输入端连接，另一端与三极管Q51的控制极连接；

三极管Q51的第一极与所述采样反馈输出端连接，第二极接地；

电阻R52的一端与三极管Q51的控制极连接，另一端接地。

9.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，还包括光伏电池，所述光伏电池的正输出端和负输出端分别与所述光伏电源正输入端PV+和光伏电源负输入端PV-连接。

10.如权利要求9所述的开关控制电路，其特征在于，还包括光伏MPPT控制器，所述光伏MPPT控制器与所述降压电路连接，用于向所述降压电路输出光伏MPPT控制信号。

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