專利名稱：一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能充電裝置制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染問題目前已經(jīng)成為全球性問題，全球能源形勢(shì)緊張、氣候變暖，這些都嚴(yán)重威脅著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生活。世界各國(guó)都在尋求新能源和循環(huán)利用等戰(zhàn)略，以保證可持續(xù)發(fā)展并獲取優(yōu)勢(shì)地位。在污染和能源日趨緊張的背景下，太陽(yáng)能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ)量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，太陽(yáng)能的利用越來越受到人們的重視。目前，各種光伏電站普遍采用太陽(yáng)能電池收集太陽(yáng)能，將其儲(chǔ)存于蓄電池中以便在需要時(shí)進(jìn)行電壓變換供給用戶使用，這種器件封裝成太陽(yáng)能電池組件，與儲(chǔ)能裝置、測(cè)量控制裝置及直流_交流變換裝置等相配套，構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)。傳統(tǒng)太陽(yáng)能充電傳遞的方式為太陽(yáng)能電池一蓄電池，需要額定光照強(qiáng)度或強(qiáng)光照下才能對(duì)電池充電。然而，由于太陽(yáng)能電池輸出特性的非線性，使其工作點(diǎn)并不是時(shí)刻處于最大功率點(diǎn)附近。太陽(yáng)能電池接受弱光照射時(shí)，電池充電不足、充電周期變長(zhǎng)、放電周期變短，或者無(wú)法對(duì)蓄電池充電，導(dǎo)致光能利用率偏低，造成太陽(yáng)能電池能量的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決弱光照時(shí)太陽(yáng)能電池能量流失問題，根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出特性曲線的非線性特點(diǎn)，本發(fā)明通過優(yōu)化充電環(huán)節(jié)的控制電路，以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的捕捉。本發(fā)明在太陽(yáng)能電池和蓄電池之間增加充電傳導(dǎo)模塊，實(shí)現(xiàn)蓄電池在弱光下倍壓脈沖充電、強(qiáng)光下直接充電的控制模式，有效提高太陽(yáng)能電池的工作效率，從而在選擇定額太陽(yáng)能電池時(shí)達(dá)到最佳規(guī)格，提高系統(tǒng)安裝的可靠性和適用性，降低成本的同時(shí)改善整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)充電點(diǎn)采用電壓檢測(cè)閉環(huán)控制，該模塊包括比較器1、比較器2、邏輯開關(guān)、泵電源、振蕩器、充電開關(guān)和電池；弱光照時(shí)即輸入電壓小于閾值電壓時(shí)，比較器1、邏輯開關(guān)、振蕩器、泵電源、比較器2、充電開關(guān)、電池依次連接構(gòu)成充電回路；強(qiáng)光照時(shí)即輸入電壓大于或等于閾值電壓時(shí)，比較器1、充電開關(guān)和電池依次連接構(gòu)成充電回路。所述的振蕩器為500kHZ的脈沖信號(hào)，由第六非門(U6)和第五電阻(R5)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再和第七非門(U7)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路再與第二電容 (C2)并聯(lián)組成并聯(lián)電路。所述的比較器1為光強(qiáng)監(jiān)測(cè)比較電路，由第一非門(U1)、第二非門(U2)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與第二電阻(R2)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第一二極管(Ugl)、第一電阻(R1)串聯(lián)組成串聯(lián)電路。
3[0009]所述的比較器2為倍壓充電比較電路，由第三非門(U3)、第四非門(U4)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與第四電阻(R4)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第二二極管(Ug2)、第三電阻(R3)串聯(lián)組成串聯(lián)電路。本發(fā)明研制的光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)充電點(diǎn)采用電壓檢測(cè)閉環(huán)控制，是一種新型太陽(yáng)能充電控制模式，提高了太陽(yáng)能電池的工作效率。完善后的太陽(yáng)能充電傳遞的方式為太陽(yáng)能電池一存儲(chǔ)單元一控制單元一蓄電池，存儲(chǔ)單元將太陽(yáng)能電池輸出的電能存儲(chǔ)于電容器中，控制單元?jiǎng)t完成充電電壓轉(zhuǎn)換。本發(fā)明強(qiáng)、弱光照下的自動(dòng)控制方式，有效地解決了太陽(yáng)能電池的最佳功率點(diǎn)捕捉問題。經(jīng)驗(yàn)證，模塊具有寬電壓工作范圍的優(yōu)勢(shì)性能，弱光照下輸出電壓紋波小，傳送效率高達(dá)98%，靜態(tài)工作電流小于20 μ Α。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蓄電池在弱光下倍壓脈沖充電、強(qiáng)光下直接充電的控制模式，結(jié)構(gòu)緊湊，是一款高效實(shí)用的太陽(yáng)能充電控制模塊。

圖1.光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊功能結(jié)構(gòu)圖。圖2.光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊控制電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1為光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊功能結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示該模塊包括比較器1、比較器2、邏輯開關(guān)、泵電源、振蕩器、充電開關(guān)和電池；弱光照時(shí)即輸入電壓小于閾值電壓時(shí)，比較器1、邏輯開關(guān)、振蕩器、泵電源、比較器2、充電開關(guān)、電池依次連接構(gòu)成充電回路；強(qiáng)光照時(shí)即輸入電壓大于或等于閾值電壓時(shí)，比較器1、充電開關(guān)和電池依次連接構(gòu)成充電回路；其中Uin是模塊的輸入電壓，Uout是模塊的輸出電壓，Ugl表示強(qiáng)光照比較電壓給定，Ug2表示充電開關(guān)動(dòng)作電壓給定。圖2為光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊控制電路原理圖，系統(tǒng)充電點(diǎn)采用電壓檢測(cè)閉環(huán)控制。振蕩器為500kHZ的脈沖信號(hào)，由第六非門U6和第五電阻R5并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再和第七非門U7串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路再與第二電容C2并聯(lián)組成并聯(lián)電路；比較器1為光強(qiáng)監(jiān)測(cè)比較電路，由第一非門U1、第二非門U2串聯(lián)組成串聯(lián)電路， 該串聯(lián)電路與第二電阻R2并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第一二極管Ugl、第一電阻隊(duì)串聯(lián)組成串聯(lián)電路；比較器2為倍壓充電比較電路，由第三非門U3、第四非門U4串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與第四電阻R4并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第二二極管Ug2、第三電阻R3串聯(lián)組成串聯(lián)電路；L為泵升電源電感，Q1為邏輯開關(guān)，Q2為泵升電源開關(guān)管，Q3為充電開關(guān)管。1.倍壓充電弱光照時(shí)電能預(yù)存儲(chǔ)于電容C1,當(dāng)電容端電壓Uin低于比較器1的給定Ugl時(shí)，比較器1輸出Utl為低電平，U5輸出為高電平,Q1關(guān)閉，此刻開啟Q2O振蕩器提供了開關(guān)頻率為500kHz的脈沖信號(hào)，Boost電路工作，輸出電壓開始上升。當(dāng)電壓達(dá)到電池充電電壓兩倍時(shí)(U。ut彡Ug2)，比較器2的輸出U1由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平，D2導(dǎo)通，此刻開啟Q3, 實(shí)現(xiàn)蓄電池的倍壓充電模式。充電過程延時(shí)一定時(shí)間后，Uout下降到充電電壓兩倍以下，比較器2的輸出由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，此刻關(guān)閉Q3。由于充電回路斷開，U。ut又開始上升，[0021]
權(quán)利要求1.一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)充電點(diǎn)采用電壓檢測(cè)閉環(huán)控制，其特征在于，該模塊包括比較器1、比較器2、邏輯開關(guān)、泵電源、振蕩器、充電開關(guān)和電池；弱光照時(shí)即輸入電壓小于閾值電壓時(shí)，比較器1、邏輯開關(guān)、振蕩器、泵電源、比較器2、充電開關(guān)、 電池依次連接構(gòu)成充電回路；強(qiáng)光照時(shí)即輸入電壓大于或等于閾值電壓時(shí)，比較器1、充電開關(guān)和電池依次連接構(gòu)成充電回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，振蕩器為500kHZ的脈沖信號(hào)，由第六非門(U6)和第五電阻(R5)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再和第七非門(U7)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路再與第二電容(C2)并聯(lián)組成并聯(lián)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，比較器1 為光強(qiáng)監(jiān)測(cè)比較電路，由第一非門(U1)、第二非門(U2)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與第二電阻(R2)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第一二極管(Ugl)、第一電阻(R1)串聯(lián)組成串聯(lián)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，比較器2 為倍壓充電比較電路，由第三非門(U3)、第四非門(U4)串聯(lián)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與第四電阻(R4)并聯(lián)組成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路再依次與第二二極管(Ug2)、第三電阻(R3)串聯(lián)組成串聯(lián)電路。
專利摘要一種光強(qiáng)自調(diào)節(jié)太陽(yáng)能充電轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)充電點(diǎn)采用電壓檢測(cè)閉環(huán)控制，該模塊包括比較器1、比較器2、邏輯開關(guān)、泵電源、振蕩器、充電開關(guān)和電池；弱光照時(shí)即輸入電壓小于閾值電壓時(shí)，比較器1、邏輯開關(guān)、振蕩器、泵電源、比較器2、充電開關(guān)、電池依次連接構(gòu)成充電回路；強(qiáng)光照時(shí)即輸入電壓大于或等于閾值電壓時(shí)，比較器1、充電開關(guān)和電池依次連接構(gòu)成充電回路。采用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)蓄電池的常規(guī)充電和倍壓充電，解決了弱光照時(shí)太陽(yáng)能電池能量流失問題，達(dá)到強(qiáng)、弱光下均能充電的效果。
文檔編號(hào)H02M3/07GK201947020SQ20112005749
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者桑元, 邳志剛 申請(qǐng)人:桑元, 邳志剛, 黑龍江科技學(xué)院