專利名稱：一種零損耗的光伏太陽能充電控制裝置及實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光伏太陽能對蓄電池充電控制技術的領域，具體為一種可實現零損耗的光伏太陽能充電控制方法。(背景技術)
隨著能源危機和溫室效應的日益嚴重，國家的產業(yè)逐漸轉向節(jié)能減排。其中，太陽能開發(fā)的應用是所述節(jié)能減排的重要部分，也是可再生能源的重要部分，并已逐漸成為綠色能源的熱點和主流?，F有太陽能系統一般包括太陽能電池、太陽能控制器和蓄電池。目前存在的光伏太陽能電池對蓄電池充電控制方式有兩類，一類是采用接通/斷開方式控制，參考圖1，在光伏太陽能對蓄電池充電控制的系統中，為了避免在無太陽光的情況下蓄電池通過太陽能電池組件反向放電，通常在太陽能電池組件正極與蓄電池正極的相連接回路中加串二極管，而在太陽能電池組件負極與蓄電池負極的相連接回路中加串機械開關或者起開關作用的晶體管，用于控制充電。當太陽光照射在光伏太陽能電池板上時，由于光電效應，太陽能電池板上產生直流電壓，利用太陽能電池組件所產生的直流電壓給蓄電池充電。在充電過程中，當蓄電池的電壓被充電額定值(稱被充滿) 時，控制回路自動斷開；只有在蓄電池電壓回落到一定值時，控制回路才重新接通充電。此類設計方法存在的問題是①由于正極回路中有防止反充二極管存在，所以在充電過程中該二極管存在一定的壓降，將損耗一定的電能源，這對于本來轉換效率就不高的光電轉換工程而言，要達到同樣的效果就會增加工程的成本；②負極回路中的開關主要是控制被充蓄電池的充電電壓值，常用的控制器件有繼電器或晶體管，繼電器控制雖然沒有回路損耗，但必須要求充電的關閉點(充滿電)和充電的恢復點(停充后電池自然回落)的電壓差大，如果關閉點的電壓值與恢復點的電壓值相差過小，將引起繼電器切換跳動過于頻繁，減少系統的壽命，可如果將這個電壓差加大，又會導致蓄電池電壓未達到恢復點而不充電，這樣容易錯過太陽光正常時的最佳充電機會；而晶體管控制雖然不存在切換導致影響系統壽命的問題，但晶體管導通充電時會產生管耗，同樣也不理想。另一類是采用脈寬調制型控制，參考圖2，在大電流充電的控制系統中，使用回路中串接二極管來防止蓄電池通過太陽能電池組件反向放電顯然是不現實的。為此采用了由晶體管組成的開關電路隔離轉換(即DC-DC)，通過改變晶體管的導通和截止時間來控制太陽能電池對蓄電池充電的電壓和電流，這種控制方式可以很好的捕捉到太陽光正常時給蓄電池充電的機會。只要太陽能電池能量足夠，便可隨時向蓄電池維持浮充電能。脈寬調制型控制設計方法存在的問題是由于采用開關電源工作模式，而開關電源的故障率偏高，從而降低了系統的可靠性。此外，雖然晶體管是工作在飽和區(qū)和截止區(qū)， 但晶體管同樣存在開關損耗、飽和壓降損耗等，同時轉換電路中也存在轉換效率的問題， 所以仍然造成無功消耗太陽能電池板的珍貴電能源。另外，通常太陽能充電控制系統中防止反向放電的二極管采用鍺管，對于一個 10安培的充電控制系統來講，防止反向放電的二極管損耗就高達2—5瓦，目前太陽能電池
3板的價格在10—30元/瓦，此外，能承受10安培的鍺二極管價格也是很昂貴的。而對于10 安培的繼電器價格也只是幾塊錢左右，因此采用繼電器能降低材料成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決現有技術中的不足，提供一種可實現零損耗的光伏太陽能充電控制裝置及方法，使得光伏太陽能充電系統工作在無損耗、高可靠性狀態(tài)，同時大幅度降低了系統的材料成本，真正達到了低碳、節(jié)能、環(huán)保的控制效果。本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現
一種零損耗的光伏太陽能充電控制裝置，包括太陽能電池板、二極管、晶體管、蓄電池、 及兩個機械繼電器A/B;所述的太陽能電池板的負極與晶體管相連接，正極與二極管的正極相連接；二極管的負極與蓄電池的正極相連接，晶體管與蓄電池的負極相連接；在所述的二極管兩端并聯接入可控的機械繼電器Α，機械繼電器B與晶體管并聯連接。所述的二極管用于防止蓄電池對太陽能電池反向放電，所述的晶體管用于控制太陽能電池對蓄電池充電的電壓和電流。實現零損耗的光伏太陽能充電控制裝置的方法，其特征在于，太陽能電池板所產生的電能由二極管向蓄電池充電，此時回路中對充電電流進行檢測，如果充電電流大于1 安培，則控制并聯在二極管上的機械繼電器A吸合，充電電流流經機械繼電器A給蓄電池充電，此時從太陽能電池板正端到蓄電池正極的電壓差為零；如果充電電流小于1安培時，將控制機械繼電器A脫開，充電電流流經所述二極管給所述蓄電池充電。實現零損耗的光伏太陽能充電控制裝置的方法，其特征在于，蓄電池兩端的電壓未達到充飽時端電壓95%之前，機械繼電器B吸合，充電電流流經機械繼電器B到所述太陽能電池板負端；蓄電池兩端電壓超過充飽時端電壓的95%時，機械繼電器B脫開，由晶體管給蓄電池維持浮充工作，一直維持到把所述蓄電池充分充飽電，此時晶體管停止工作。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用所述的二極管兩端并接可控的所述機械繼電器 Α，所述機械繼電器B與所述晶體管并聯連接，替代開關電源工作控制，不但提高了太陽能充電系統的可靠性，降低了系統的材料成本，而且還充分地利用太陽能電池板所產生的珍貴的能源最大限度的給蓄電池充電，實現了低碳、節(jié)能、環(huán)保的控制效果。


圖1是應用現有技術的光伏太陽能充電控制方法的示意圖。圖2是應用現有技術的光伏太陽能充電控制方法的示意圖。圖3是應用本發(fā)明光伏太陽能充電控制方法的示意圖。
具體實施例方式如圖3所示，零損耗的光伏太陽能充電控制裝置，包括太陽能電池板、二極管、晶體管、蓄電池、及兩個機械繼電器Α/Β;所述的太陽能電池板的負極與晶體管相連接，正極與二極管的正極相連接；二極管的負極與蓄電池的正極相連接，晶體管與蓄電池的負極相連接；在所述的二極管兩端并聯接入可控的機械繼電器Α，機械繼電器B與晶體管并聯連接。
當開啟太陽能充電系統時，所述太陽能電池板所產生的電壓由所述二極管向所述蓄電池充電，此時回路中對充電電流進行檢測，如果充電電流大于1安培，則控制并聯在所述二極管上的所述機械繼電器A吸合，充電電流流經所述機械繼電器A給蓄電池充電，此時從所述太陽能電池板正端到所述蓄電池正極的電壓差為零，如果充電電流小于1安培時， 將控制所述機械繼電器A脫開，充電電流流經所述二極管給所述蓄電池充電。在蓄電池兩端的電壓未達到充飽時端電壓95%之前，機械繼電器B吸合，充電電流流經機械繼電器B到所述太陽能電池板負端；蓄電池兩端電壓超過充飽時端電壓的95%時， 機械繼電器B脫開，由晶體管給蓄電池維持浮充工作，一直維持到把所述蓄電池充分充飽電，此時晶體管停止工作。
權利要求
1.零損耗的光伏太陽能充電控制裝置，包括太陽能電池板、二極管、晶體管、蓄電池、及兩個機械繼電器A/B;所述的太陽能電池板的負極與晶體管相連接，正極與二極管的正極相連接；二極管的負極與蓄電池的正極相連接，晶體管與蓄電池的負極相連接；在所述的二極管兩端并聯接入可控的機械繼電器A，機械繼電器B與晶體管并聯連接。
2.實現如權利要求1所述的零損耗的光伏太陽能充電控制裝置的方法，其特征在于， 太陽能電池板所產生的電能由二極管向蓄電池充電，此時回路中對充電電流進行檢測，如果充電電流大于1安培，則控制并聯在二極管上的機械繼電器A吸合，充電電流流經機械繼電器A給蓄電池充電，此時從太陽能電池板正端到蓄電池正極的電壓差為零；如果充電電流小于1安培時，將控制機械繼電器A脫開，充電電流流經所述二極管給所述蓄電池充電。
3.如權利要求2所述的零損耗的光伏太陽能充電控制的方法，其特征在于，蓄電池兩端的電壓未達到充飽時端電壓95%之前，機械繼電器B吸合，充電電流流經機械繼電器B到所述太陽能電池板負端；蓄電池兩端電壓超過充飽時端電壓的95%時，機械繼電器B脫開， 由晶體管給蓄電池維持浮充工作，一直維持到把所述蓄電池充分充飽電，此時晶體管停止工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及光伏太陽能對蓄電池充電控制技術的領域，具體為一種零損耗的光伏太陽能充電控制裝置及實現方法，包括太陽能電池板、二極管、晶體管、蓄電池、及兩個機械繼電器A/B。所述的裝置在防止反向放電二極管的兩端并接可控的機械繼電器A，使系統在工作時充電電流直接從機械繼電器A觸點流過，而不流經回路中的二極管，這樣二極管本身就不存在管壓降損耗了。為了提高太陽能充電系統的可靠性，充電電壓控制不采用開關電源工作控制模式，而采取可控的機械繼電器B與晶體管并聯組合控制，通過合理控制可使系統既能有效地捕捉到太陽光正常時給蓄電池充電的機會,又能消除回路中晶體管控制器件所帶來的無功損耗,從而達到零損耗控制效果。
文檔編號H02J7/00GK102244398SQ20111004402
公開日2011年11月16日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者廖錦孫 申請人:廣東志成冠軍集團有限公司