專利名稱：一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)是能量的天然來(lái)源，目前全世界尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開始感到能量短缺，因此，人們開始求助于太陽(yáng)能，以解決能源危機(jī)，利用太陽(yáng)能是世界能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。其中，太陽(yáng)能發(fā)電最受矚目，而太陽(yáng)能光伏電池(簡(jiǎn)稱光伏電池)作為把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的功能型器件已被廣泛應(yīng)用。由于太陽(yáng)能的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池才能工作。蓄電池是一種貯存電能的容器，常被用來(lái)為其它電器電路充當(dāng)“能源基地”。 在獨(dú)立太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，為了降低成本、提高效率和可靠性，不僅要使光伏電池輸出最大功率，還要使蓄電池正確充放電，防止其對(duì)光伏電池進(jìn)行反充電?，F(xiàn)有的光伏充電電路，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN102005798A所公開的名稱為“一種太陽(yáng)能充電電路”，在該技術(shù)方案的充電電路中，通過(guò)串接2只二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電池的反向隔離作用，由于2只二極管的壓降大于IV，在充電時(shí)會(huì)有很大損耗。又如，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN101471570A所公開的名稱為一種“太陽(yáng)能充電電路”，雖然采用了場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)來(lái)替代二極管進(jìn)行反向隔離，但需采用單獨(dú)的比較電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，控制復(fù)雜，且不能可靠實(shí)現(xiàn)快速同步的反向阻斷作用，安全性較差，太陽(yáng)能充電效率低。鑒于上述已有技術(shù)，有必要對(duì)現(xiàn)有的太陽(yáng)能充電電路加以改進(jìn)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是基于該前提產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，它不僅電路簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠性高、且能夠有效阻斷蓄電池對(duì)光伏電池的反向充電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出。本發(fā)明的目的是這樣來(lái)達(dá)到的，一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，其特征在于包括光伏電池PV、MOSFET管Tl、儲(chǔ)能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極管D4、電感LI和電容Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D， MOSFET管Tl的源極S接二極管D4的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲(chǔ)能蓄電池E的正極SB+ 端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極管D4的陽(yáng)極、電容Cl的另一端、和儲(chǔ)能蓄電池E的負(fù)極SB-端接光伏電池PV的負(fù)極PV-端。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、 MOSFET管T2、二極管Dl、D2、穩(wěn)壓二極管D3、電阻Rl、R2，互感線圈L2的03端接二極管Dl 的陽(yáng)極，二極管Dl的陰極接二極管D2的陰極和電阻Rl的一端，二極管D2的陽(yáng)極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩(wěn)壓二極管D3 的陰極，MOSFET管T2的漏極D設(shè)為06端，MOSFET管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的陽(yáng)極連接并成為07端。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的PWM控制電路包括微處理芯片1C、電阻 R3、R4、R5和電容C2，電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理芯片IC的ADl腳連接，微處理芯片IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2 的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV的負(fù)極PV-端。本發(fā)明由于采用上述電路后，能無(wú)時(shí)間延遲地反向阻斷儲(chǔ)能蓄電池對(duì)光伏電池的反充電，且PWM控制電路可結(jié)合光伏電池的最大功率輸出算法實(shí)現(xiàn)光伏電池對(duì)儲(chǔ)能蓄電池的最大功率跟蹤充電，有利于提聞太陽(yáng)能的充電效率。


圖I為本發(fā)明的電原理圖。圖2為本發(fā)明的同步反向隔離電路圖。圖3為本發(fā)明的PWM控制電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。請(qǐng)參閱圖1，一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，包括光伏電池PV、 MOSFET管Tl、儲(chǔ)能蓄電池E、PWM控制電路、同步反向隔離電路、二極管D4、電感LI和電容 Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D，MOSFET管Tl的源極S接二極管D4 的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端， 同步反向隔離電路的07端接儲(chǔ)能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極管D4的陽(yáng)極、電容Cl的另一端和儲(chǔ)能蓄電池E的負(fù)極SB-端接光伏電池PV的負(fù)極PV-端。其中，光伏電池PV、MOSFET管Tl、PWM控制電路、二極管D4、電感LI 和電容Cl構(gòu)成降壓變換電路，降壓變換電路在PWM控制電路的脈寬調(diào)制下進(jìn)行降壓變換， 使光伏電池PV與儲(chǔ)能蓄電池E之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和最大功率傳輸，即實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤充電。請(qǐng)參閱圖2，所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、M0SFET管T2、二極管D1、 D2、穩(wěn)壓二極管D3、電阻R1、R2，互感線圈L2與電感LI繞在同一磁環(huán)上，實(shí)現(xiàn)緊密耦合?；ジ芯€圈L2的03端接二極管Dl的陽(yáng)極，二極管Dl的陰極接二極管D2的陰極和電阻Rl的一端，二極管D2的陽(yáng)極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩(wěn)壓二極管D3的陰極，MOSFET管T2的漏極D設(shè)為06端，MOSFET管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的陽(yáng)極連接，成為07端，其中，二極管Dl和二極管D2組成互感線圈L2輸出的全波整流電路，通過(guò)電阻Rl輸出同步控制電壓Vgs為MOSFET管T2提供同步驅(qū)動(dòng)電壓，電阻Rl為限流電阻，電阻R2為泄露電阻， 穩(wěn)壓二極管D3為MOSFET管T2的柵極的限幅保護(hù)電路。
請(qǐng)參閱圖3，所述的PWM控制電路包括微處理芯片1C、電阻R3、R4、R5和電容C2， 在本發(fā)明中，微處理芯片IC采用C8051。電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻 R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理芯片IC的ADl腳連接,微處理芯片 IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV的負(fù)極PV-端。其中，電阻 R4、R5為光伏電池PV的開路電壓的采樣電阻，經(jīng)電容C2濾波后為微處理芯片IC的A/D轉(zhuǎn)換通道ADl提供一個(gè)穩(wěn)定的采樣電壓Koc，微處理芯片IC將Voc與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較產(chǎn)生一個(gè)正比于Ki的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)在Pl. 2 口輸出，控制MOSFET管Tl工作，使光伏電池PV始終工作于實(shí)時(shí)的額定輸出電壓，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的最大功率跟蹤調(diào)制。本發(fā)明的工作原理當(dāng)有足夠的光照時(shí)，光伏電池PV的輸出電壓高于儲(chǔ)能蓄電池 E的電壓，MOSFET管Tl在PWM控制電路的脈寬調(diào)制下進(jìn)行降壓變換，通過(guò)電感LI對(duì)互感線圈L2的感應(yīng)作用使互感線圈L2的兩端產(chǎn)生同步脈沖感應(yīng)電壓，并在二極管Dl、D2的全波整流下通過(guò)限流電阻Rl輸出同步控制電壓Vgs，給MOSFET管T2的柵極提供一個(gè)合適的直流驅(qū)動(dòng)電壓，使MOSFET管T2導(dǎo)通，充電電路對(duì)儲(chǔ)能蓄電池E進(jìn)行正常充電；當(dāng)光照不足時(shí)，在光伏電池PV的輸出電壓較低但仍可能略大于儲(chǔ)能蓄電池E的電壓的情況下，在互感線圈L2上感應(yīng)的電壓也較低，同時(shí)又由于泄露電阻R2的負(fù)載作用，使得Rl輸出的同步驅(qū)動(dòng)電壓Vgs低于MOSFET管T2的柵極的門檻電壓，不足以驅(qū)動(dòng)MOSFET管T2導(dǎo)通，此時(shí)由 MOSFET管T2的寄生二極管的正向?qū)ㄗ饔脤?shí)現(xiàn)充電；當(dāng)光照量不足或無(wú)光照時(shí)，在光伏電池PV的輸出電壓低于儲(chǔ)能蓄電池E的電壓或?yàn)榱愕那闆r下，此時(shí)降壓變換電路不工作，互感線圈L2的兩端無(wú)感應(yīng)電壓，MOSFET管T2的柵極無(wú)驅(qū)動(dòng)電壓，使MOSFET管T2變成截止?fàn)顟B(tài)，MOSFET管T2的寄生二極管也不導(dǎo)通，阻止了儲(chǔ)能蓄電池E對(duì)的光伏電池PV的倒灌， 實(shí)現(xiàn)了同步反向隔離作用。綜上所述，本發(fā)明提供的技術(shù)方案克服了已有技術(shù)中的欠缺，達(dá)到了發(fā)明目的，體現(xiàn)了申請(qǐng)人所述的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，其特征在于包括光伏電池PV、MOSFET 管Tl、儲(chǔ)能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極管D4、電感LI和電容Cl，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管Tl的漏極D，MOSFET管Tl的源極S接二極管D4的陰極和電感LI的01端，電感LI的02端接電容Cl的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲(chǔ)能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管Tl的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極管D4的陽(yáng)極、電容Cl的另一端、和儲(chǔ)能蓄電池E的負(fù)極SB-端接光伏電池PV 的負(fù)極PV-端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，其特征在于所述的同步反向隔離電路包括互感線圈L2、M0SFET管T2、二極管D1、D2、穩(wěn)壓二極管D3、電阻 R1、R2，互感線圈L2的03端接二極管Dl的陽(yáng)極，二極管Dl的陰極接二極管D2的陰極和電阻Rl的一端，二極管D2的陽(yáng)極接互感線圈L2的05端，電阻Rl的另一端接MOSFET管T2的柵極G、電阻R2的一端和穩(wěn)壓二極管D3的陰極，MOSFET管T2的漏極D設(shè)為06端，MOSFET 管T2的源極S與互感線圈L2的04端、電阻R2的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的陽(yáng)極連接并成為07端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，其特征在于所述的PWM控制電路包括微處理芯片1C、電阻R3、R4、R5和電容C2，電阻R4的一端接光伏電池PV的正極PV+端，電阻R4的另一端與電阻R5的一端、電容C2的一端和微處理芯片IC的 ADl腳連接，微處理芯片IC的Pl. 2腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接上述光伏充電電路中的MOSFET管Tl的柵極G，電容C2的另一端和電阻R5的另一端共同接光伏電池PV 的負(fù)極PV-端。
全文摘要
一種具有同步反向隔離功能的光伏充電電路，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。包括光伏電池PV、MOSFET管T1、儲(chǔ)能蓄電池E、同步反向隔離電路、PWM控制電路、二極管D4、電感L1和電容C1，光伏電池PV的正極PV+端接MOSFET管T1的漏極D，MOSFET管T1的源極S接二極管D4的陰極和電感L1的01端，電感L1的02端接電容C1的一端和同步反向隔離電路的06端，同步反向隔離電路的07端接儲(chǔ)能蓄電池E的正極SB+端，MOSFET管T1的柵極G接PWM控制電路的輸出，二極管D4的陽(yáng)極、電容C1的另一端、和儲(chǔ)能蓄電池E的負(fù)極SB-端接光伏電池PV的負(fù)極PV-端。優(yōu)點(diǎn)能無(wú)時(shí)間延遲地反向阻斷儲(chǔ)能蓄電池對(duì)光伏電池的反充電，提高太陽(yáng)能的充電效率。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102593911SQ20121005593
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者張水平, 沈宗根, 鐘黎萍, 顧啟民, 魏泉苗 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院