太陽能光伏充電控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能光伏充電控制裝置。其PWM信號驅(qū)動部件(6)包含串接的RC低通濾波器(61)、PWM芯片(62)和邏輯門電路(63)，用于根據(jù)微處理器(5)的PWM占空比信號，按時序向DC-DC變換部件(3)提供輔助開關(guān)(31)、主開關(guān)(32)和同步整流開關(guān)(33)的驅(qū)動信號；DC-DC變換部件(3)由兩端并聯(lián)第一諧振電容(C1)的主開關(guān)(32)、兩端并聯(lián)第二諧振電容(C2)的同步整流開關(guān)(33)、輔助開關(guān)(31)，以及諧振電感(Lr)和濾波電感(Lf)組成，用于依次使同步整流開關(guān)(33)零電流關(guān)斷、主開關(guān)(32)零電壓開通后按占空比設(shè)定的時間于準零電壓下關(guān)斷，以及同步整流開關(guān)(33)零電壓開通且其穩(wěn)態(tài)壓降≤0.1V。它可廣泛地用于大功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【專利說明】太陽能光伏充電控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種充電控制裝置，尤其是一種太陽能光伏充電控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏充電發(fā)電是利用太陽能電池陣列中的光生伏特效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，并儲存于蓄電池中供負載使用的技術(shù)。該技術(shù)實施時，需在太陽能電池陣列與蓄電池之間配置光伏充電控制器，如在“帶MPPT控制的光伏充電控制器的設(shè)計”(《電氣電子教學(xué)學(xué)報》2011年12月，第33卷第6期,第61?64頁)中所公開的一種光伏發(fā)電充電控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由太陽能電池陣列、蓄電池和控制器組成，其中的控制器主要由DC-DC變換器、充電電流和電池電壓檢測器，以及PWM(脈寬調(diào)制)驅(qū)動器和微處理器等組成。其中，DC-DC變換器選用降壓型BUCK變換器，其主要由以占空比工作的開關(guān)元件一P溝道功率絕緣柵場效應(yīng)(MOS)管、二極管、電感、電容和反饋環(huán)路組成；PWM驅(qū)動器為三極管，其基極與微處理器輸出的PWM信號電連接、集電極與P溝道功率MOS管的柵極電連接。充電時，微處理器一方面通過對蓄電池充電電流與電壓的檢測，以選擇合適的充電控制模式，另一方面判斷光伏電池的工作狀態(tài)，以決定是否進行最大功率跟蹤(MPPT)控制，并通過對DC-DC變換器占空比的調(diào)整，達到控制目標。但是，這種光伏充電控制器雖可通過檢測蓄電池充電電壓、充電電流的大小，在光照強度足夠的情形下，根據(jù)被充蓄電池的特點采用常用的恒流、恒壓和浮充三階段充電控制方法完成對蓄電池的智能控制，并在光照強度不足的條件下，自動地切換到MPPT控制狀態(tài)，以采用擾動觀察控制策略使光伏電池具有最大的功率輸出，從而提高了光伏電池的發(fā)電效率，卻也同時存在著不足之處，首先，僅適用于小型、低功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，而對于大功率，尤其是涉及需有大電流輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則會因其中的二極管的功率損耗過大而導(dǎo)致其系統(tǒng)的效率低下；其次，由于P溝道功率MOS管開通時并非處于零電壓狀態(tài)，因而有著較大的沖擊電流，尤為對于大功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，長期以往，極易造成其早期損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合理，適于大功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能光伏充電控制裝置。
[0004]為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為:太陽能光伏充電控制裝置由光伏板接線端子與蓄電池接線端子之間串接的DC-DC變換部件，以及其輸入端與電壓電流檢測部件電連接、輸出端經(jīng)PWM信號驅(qū)動部件與DC-DC變換部件的控制端電連接的微處理器組成，特別是，
[0005]所述PWM信號驅(qū)動部件包含串接的RC低通濾波器、PWM芯片和邏輯門電路，用于根據(jù)微處理器發(fā)來的PWM占空比信號，按時序向DC-DC變換部件提供輔助開關(guān)、主開關(guān)和同步整流開關(guān)的驅(qū)動信號；
[0006]所述DC-DC變換部件的基本組成為，兩端并聯(lián)有第一諧振電容的主開關(guān)與兩端并聯(lián)有第二諧振電容的同步整流開關(guān)串連后跨接于光伏板接線端子的正、負極兩端，輔助開關(guān)的一端與光伏板接線端子的正極電連接、另一端經(jīng)諧振電感與主開關(guān)和同步整流開關(guān)的接點電連接，所述接點經(jīng)濾波電感與蓄電池接線端子的正極電連接，蓄電池接線端子的負極與光伏板接線端子的負極電連接，用于依次使同步整流開關(guān)零電流關(guān)斷、主開關(guān)零電壓開通后按占空比設(shè)定的時間于準零電壓下關(guān)斷，以及同步整流開關(guān)零電壓開通且其穩(wěn)態(tài)壓降< 0.1V。
[0007]作為太陽能光伏充電控制裝置的進一步改進:
[0008]優(yōu)選地，RC低通濾波器由第五電阻和第四電容組成，用于將來自微處理器的數(shù)字量PWM信號變換成模擬量的P麗信號。
[0009]優(yōu)選地，PWM芯片為集成電路芯片UC3525A，其A引腳、B引腳和GND引腳短接，IN+引腳接RC低通濾波器的輸出端、VDD引腳接邏輯門電路的輸入端，用于輸出O?100%的占空比脈沖信號。
[0010]優(yōu)選地，邏輯門電路分別由主開關(guān)信號驅(qū)動電路、輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路和同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路組成，用于根據(jù)微處理器發(fā)來的占空比脈沖信號先后發(fā)出輔助開關(guān)驅(qū)動信號、主開關(guān)驅(qū)動信號和同步整流開關(guān)驅(qū)動信號；
[0011]所述主開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第一與非門、前死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)、第二與非門、主開關(guān)RCD延時網(wǎng)絡(luò)和第三與非門，其中的第一與非門的兩使能端接集成電路芯片UC3525A的VDD引腳、第二與非門的一使能端接微處理器，用于對主開關(guān)的驅(qū)動，并同時用于由微處理器在待機時或者需要保護的場合禁止對主開關(guān)的驅(qū)動，
[0012]所述輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第四與非門、第五與非門和第六與非門，其中的第四與非門的兩使能端接第三與非門的輸出端、第五與非門的一使能端接第二與非門的輸出端、第六與非門的一使能端接微處理器，用于驅(qū)動輔助開關(guān)先于主開關(guān)導(dǎo)通一段時間，并同時用于由微處理器在待機時或者需要保護的場合禁止對輔助開關(guān)的驅(qū)動，
[0013]所述同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第七與非門、后死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)和第八與非門，其中的第七與非門的兩使能端接第一與非門的輸出端、第八與非門的一使能端接電流檢測電路，用于對同步整流開關(guān)的驅(qū)動，并同時用于DC-DC變換部件在電流斷續(xù)狀態(tài)時關(guān)閉同步整流開關(guān)。
[0014]優(yōu)選地，主開關(guān)為第二絕緣柵場效應(yīng)管，其源極和漏極間并聯(lián)有第二二極管，
[0015]較好的是，第二絕緣柵場效應(yīng)管的源極和柵極間并聯(lián)有第二電阻，確保了第二絕緣柵場效應(yīng)管不被誤導(dǎo)通；
[0016]優(yōu)選地，同步整流開關(guān)為第三絕緣柵場效應(yīng)管，其源極和漏極間并聯(lián)有第三二極管，
[0017]較好的是，第三絕緣柵場效應(yīng)管的源極和柵極間并聯(lián)有第三電阻，確保了第三絕緣柵場效應(yīng)管不被誤導(dǎo)通；
[0018]優(yōu)選地，輔助開關(guān)為第一絕緣柵場效應(yīng)管，其源極和漏極間并聯(lián)有第一二極管，
[0019]較好的是，第一絕緣柵場效應(yīng)管的源極和柵極間并聯(lián)有第一電阻，確保了第一絕緣柵場效應(yīng)管不被誤導(dǎo)通。
[0020]優(yōu)選地，蓄電池接線端子的正、負極間跨接有濾波電容，其為電容量為470yF的電解電容；利于輸往蓄電池的電流更平順。[0021 ] 優(yōu)選地，光伏板接線端子的負極經(jīng)第四電阻接地。
[0022]優(yōu)選地，微處理器為型號為PIC16F887的單片機；具有較高的性價比。
[0023]優(yōu)選地，電壓電流檢測部件由光伏板端電壓檢測器、蓄電池端電壓檢測器和蓄電池充電電流檢測器組成，且其與微處理器間串接有采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件。
[0024]優(yōu)選地，第一諧振電容、第二諧振電容的電容量均為I μ F，諧振電感的電感量為
3.3 u H.
[0025]優(yōu)選地，輔助開關(guān)的導(dǎo)通時間Ta = LrXIK/Uin+Tr/4，其中，Lr為諧振電感、Ik為輸出額定電流、Uin為光伏板電壓、I；為諧振周期。
[0026]優(yōu)選地，濾波電感電感量的設(shè)定為使其輸出的電流峰值≤額定電流的10%。
[0027]相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0028]本發(fā)明采用輔助開關(guān)、主開關(guān)和同步整流開關(guān)，以及諧振電容、諧振電感和濾波電感共同組建的DC-DC變換部件，避免了使用二極管時其功率損耗過大而導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)效率低下的不足，再輔以由RC低通濾波器、PWM芯片和邏輯門電路組成的PWM信號驅(qū)動部件，使輔助開關(guān)、主開關(guān)和同步整流開關(guān)按時序先后開通和關(guān)斷，既使得主開關(guān)于零電壓下開通，又使得主開關(guān)按占空比設(shè)定的時間開通后于準零電壓下關(guān)斷，還使得同步整流開關(guān)于零電壓下開通，且其穩(wěn)態(tài)壓降≤0.1V，更使得同步整流開關(guān)于零電流下關(guān)斷。這種結(jié)構(gòu)合理的DC-DC變換部件和PWM信號驅(qū)動部件及其配合關(guān)系，經(jīng)實際測量，徹底地消除了DC-DC變換部件中各開關(guān)開通和關(guān)斷時會產(chǎn)生較大沖擊電流的缺陷，大大地減少了開關(guān)的損耗，提高了抗電磁干擾的性能，使其極適于大功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤為適用于單相功率≥500W的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可廣泛地應(yīng)用于太陽能光伏充電領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是圖1中PWM信號驅(qū)動部件的一種電路結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖3是本發(fā)明的波形圖。其中，圖3a為圖1中輔助開關(guān)、主開關(guān)和同步整流開關(guān)的工作時序圖；圖3b為本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的輸出電流波形對比圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及其優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例為單項功率為500W的本發(fā)明——太陽能光伏充電控制裝置，僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。其中，蓄電池?的充電電壓為12V，DC-DC變換部件3的最大輸出電壓為14.8V、最大輸出電流為40A。
[0033]參見圖1、圖2和圖3a,太陽能光伏充電控制裝置的基本構(gòu)成由一個微處理器5, —個電壓電流檢測部件2、一個采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件4，一個PWM信號驅(qū)動部件6和一個DC-DC變換部件3組成。該微處理器5的輸入端經(jīng)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件4與電壓電流檢測部件2電連接、輸出端經(jīng)PWM信號驅(qū)動部件6與DC-DC變換部件3電連接。其中，
[0034]微處理器5選用型號為PIC16F887的單片機，其內(nèi)嵌入了現(xiàn)有的智能控制算法，包括最大功率跟蹤及恒壓充電控制方法；用以根據(jù)光伏板I的端電壓、蓄電池7的電壓和電流，計算光伏板I的最大輸出功率，并結(jié)合蓄電池7的充電電壓產(chǎn)生PWM脈沖控制信號，通過PWM信號驅(qū)動部件6形成主、輔和同步整流開關(guān)驅(qū)動信號控制DC-DC變換部件3中的各個開關(guān)的通斷，自動地使DC-DC變換部件3在連續(xù)導(dǎo)通模式和不連續(xù)導(dǎo)通模式間自適應(yīng)地進行切換。
[0035]電壓電流檢測部件2由光伏板端電壓檢測器、蓄電池端電壓檢測器和蓄電池充電電流檢測器組成；用于將采集到的光伏板I的端電壓、蓄電池7的端電壓和充電電流的模擬量信號經(jīng)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件4送往微處理器5進行處理。
[0036]采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件4為模數(shù)轉(zhuǎn)換器；用以將電壓電流檢測部件2送來的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)，以便微處理器5對其進行處理。
[0037]PWM信號驅(qū)動部件6由串接的RC低通濾波器61、PWM芯片62和邏輯門電路63組成；用于根據(jù)微處理器5發(fā)來的PWM占空比信號，按時序向DC-DC變換部件3提供輔助開關(guān)31、主開關(guān)32和同步整流開關(guān)33的驅(qū)動信號。其中，
[0038]RC低通濾波器61由第五電阻R5和第四電容C4組成。
[0039]PWM芯片62為集成電路芯片UC3525A，其A引腳、B引腳和GND引腳短接，IN+引腳接RC低通濾波器61的輸出端、VDD引腳接邏輯門電路63的輸入端，用于輸出O?100%的占空比脈沖信號。
[0040]邏輯門電路63分別由主開關(guān)信號驅(qū)動電路、輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路和同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路組成，用于根據(jù)微處理器5發(fā)來的占空比脈沖信號先后發(fā)出輔助開關(guān)驅(qū)動信號DRV_AUX、主開關(guān)驅(qū)動信號DRV_MAIN和同步整流開關(guān)驅(qū)動信號DRV_SYNC ;其中的
[0041]主開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第一與非門F1、前死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)QSYS、第二與非門F2、主開關(guān)RCD延時網(wǎng)絡(luò)ZKYS和第三與非門F3，其中的第一與非門Fl的兩使能端接集成電路芯片UC3525A的VDD引腳、第二與非門F2的一使能端接微處理器5，用于對主開關(guān)32的驅(qū)動，并同時用于由微處理器5在待機時或者需要保護的場合禁止對主開關(guān)32的驅(qū)動；
[0042]輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第四與非門F4、第五與非門F5和第六與非門F6，其中的第四與非門F4的兩使能端接第三與非門F3的輸出端、第五與非門F5的一使能端接第二與非門F2的輸出端、第六與非門F6的一使能端接微處理器5，用于驅(qū)動輔助開關(guān)31先于主開關(guān)32導(dǎo)通一段時間，并同時用于由微處理器5在待機時或者需要保護的場合禁止對輔助開關(guān)31的驅(qū)動；
[0043]同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第七與非門F7、后死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)HSYS和第八與非門F8，其中的第七與非門F7的兩使能端接第一與非門Fl的輸出端、第八與非門F8的一使能端接電流檢測電路64，用于對同步整流開關(guān)33的驅(qū)動，并同時用于DC-DC變換部件3在電流斷續(xù)狀態(tài)時關(guān)閉同步整流開關(guān)33。
[0044]DC-DC變換部件3的組成為，兩端并聯(lián)有第一諧振電容Cl的主開關(guān)32與兩端并聯(lián)有第二諧振電容C2的同步整流開關(guān)33串連后跨接于光伏板接線端子11的正、負極兩端；其中，主開關(guān)32為第二絕緣柵場效應(yīng)管Q2，其源極和漏極間并聯(lián)有第二二極管D2、源極和柵極間并聯(lián)有第二電阻R2，同步整流開關(guān)33為第三絕緣柵場效應(yīng)管Q3，其源極和漏極間并聯(lián)有第三二極管D3、源極和柵極間并聯(lián)有第三電阻R3，第一諧振電容Cl、第二諧振電容C2的電容量均為I μ F。
[0045]輔助開關(guān)31的一端與光伏板接線端子11的正極電連接、另一端經(jīng)諧振電感Lr與主開關(guān)32和同步整流開關(guān)33的接點34電連接；其中，輔助開關(guān)31為第一絕緣柵場效應(yīng)管Q1，其源極和漏極間并聯(lián)有第一二極管D1、源極和柵極間并聯(lián)有第一電阻R1，諧振電感Lr的電感量為3.3μ H，輔助開關(guān)31的導(dǎo)通時間Ta = LrXIKC/Uin+I；/4，其中，L為諧振電感、Iec為輸出額定電流、Uin為光伏板電壓、I；為諧振周期。
[0046]接點34經(jīng)濾波電感Lf與蓄電池接線端子71的正極電連接；其中，濾波電感Lf電感量的設(shè)定為使其輸出的電流峰值 < 額定電流的10%。
[0047]蓄電池接線端子71的負極與光伏板接線端子11的負極電連接。
[0048]蓄電池接線端子71的正、負極間跨接有濾波電容C3，其為電容量為470 μ F的電解電容。
[0049]光伏板接線端子11的負極經(jīng)第四電阻R4接地GND。
[0050]太陽能光伏充電控制裝置中的PWM信號驅(qū)動部件6在收到微處理器5發(fā)來的PWM脈沖控制信號后，經(jīng)RC低通濾波器61濾波形成一模擬量，作為給定信號送往PWM芯片62，即專用脈寬調(diào)制集成電路芯片UC3525A ;該芯片具備逐波電流保護、電流反饋、基準電壓和斜率補償?shù)裙δ?，由其VDD引腳輸出O?100%的占空比脈沖信號——PWM.PLS信號。
[0051]PWM_PLS信號通過兩個與非門(第一與非門Fl和第七與非門F7)分別形成上(主開關(guān)和輔助開關(guān))、下(同步整流開關(guān))開關(guān)反相的驅(qū)動信號PRE_UP和PRE_D0WN。這兩路信號分別經(jīng)死區(qū)形成RCD網(wǎng)絡(luò)(前死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)QSYS和后死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)HSYS)送往兩路與非門(第二與非門F2和第八與非門F8)，以形成具有死區(qū)的上、下開關(guān)驅(qū)動信號DT_UP和DT_D0WN。該兩路驅(qū)動信號同時分別受控于其對應(yīng)與非門的使能端，而它們的使能端共同連接至微處理器5，可由微處理器5在待機時或者需要保護的場合禁止對其的驅(qū)動。DT_UP和DT_D0WN兩路信號的死區(qū)時間取決于相應(yīng)的RCD網(wǎng)絡(luò)時間常數(shù)。
[0052]帶死區(qū)的上開關(guān)驅(qū)動信號DT_UP再經(jīng)主開關(guān)RCD延時網(wǎng)絡(luò)ZKYS延時，并通過第三與非門F3整形后成為主開關(guān)驅(qū)動信號DRV_MAIN。而輔助開關(guān)驅(qū)動信號DRV_AUX的上升沿則直接來自于上開關(guān)的驅(qū)動信號PRE_UP，但在主開關(guān)驅(qū)動信號DRV_MAIN上升沿到來的時刻被與之相連的第四與非門F4所禁止，因此實現(xiàn)了輔助開關(guān)31先導(dǎo)通一段時間，再進入主開關(guān)32導(dǎo)通周期。
[0053]帶死區(qū)的下開關(guān)驅(qū)動信號DT_D0WN經(jīng)過第八與非門F8，產(chǎn)生同步整流開關(guān)驅(qū)動信號DRV_SYNC，該第八與非門F8的使能端接至電流檢測電路64，可于DC-DC變換部件3在電流斷續(xù)狀態(tài)關(guān)閉同步整流開關(guān)33，確保無環(huán)流。
[0054]太陽能光伏充電控制裝置中的DC-DC變換部件3在PWM信號驅(qū)動部件6發(fā)出的相應(yīng)的開關(guān)驅(qū)動信號的驅(qū)動下，使輔助開關(guān)31、主開關(guān)32和同步整流開關(guān)33于每個開關(guān)周期協(xié)同工作，將光伏板電壓Uin、光伏板電流Iin以合適的充電電流Irat轉(zhuǎn)換成蓄電池端電壓Uwt，其每個開關(guān)周期的具體工作過程如下:
[0055]輔助開關(guān)31經(jīng)輔助開關(guān)驅(qū)動信號DRV_AUX觸發(fā)先導(dǎo)通，因此時的同步整流開關(guān)33仍處于續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài)，故光伏板電壓Uin全部加載到諧振電感L上，使諧振電感電流Ik線性上升。當諧振電感電流Ik >濾波電感電流時，同步整流開關(guān)33的充電電流為零，使其于零電流下關(guān)斷。
[0056]諧振電感電流L不僅提供輸出濾波電感電流Iw，還同時參與第一諧振電容Cl、第二諧振電容C2的諧振，使節(jié)點34的電壓上升至光伏板電壓Uin。之后，輔助開關(guān)31隨即關(guān)斷，為主開關(guān)32創(chuàng)造了零電壓導(dǎo)通的條件。
[0057] 隨著主開關(guān)32經(jīng)主開關(guān)驅(qū)動信號DRV_MAIN觸發(fā)于輔助開關(guān)31關(guān)斷前≤3 μ s導(dǎo)通，諧振過程終止，光伏板I通過主開關(guān)32傳輸能量。主開關(guān)32的導(dǎo)通時間由微處理器5發(fā)出的PWM脈沖控制信號的占空比決定，在主開關(guān)32導(dǎo)通期間，輸出的濾波電感電流Iu由主開關(guān)32直接提供。當主開關(guān)32導(dǎo)通的時間達到設(shè)定的PWM值時，主開關(guān)32關(guān)斷。此時的同步整流開關(guān)33還未開啟，稱為“死區(qū)”。在死區(qū)時間內(nèi)，諧振電容(第一諧振電容Cl和第二諧振電容C2)提供輸出的濾波電感電流I『并使主開關(guān)32兩端的電壓緩慢上升，使主開關(guān)32于準零電壓下關(guān)斷。死區(qū)時段末期，第一諧振電容Cl的電壓升至輸入電壓一光伏板電壓Uin，而第二諧振電容C2的電壓降為零，使同步整流開關(guān)33的端電壓為零。主開關(guān)32的導(dǎo)通是整個開關(guān)周期中最長的過程，其最大可達90%的開關(guān)周期，即30微秒。
[0058]經(jīng)過諧振電感Lr和諧振電容(第一諧振電容Cl和第二諧振電容C2)的諧振(死區(qū)時間)，同步整流開關(guān)33經(jīng)同步整流開關(guān)驅(qū)動信號DRV_SYNC觸發(fā)于零電壓下開通。于是輸出的濾波電感電流由同步整流開關(guān)33續(xù)流，同時由于同步整流開關(guān)驅(qū)動信號DRV_SYNC的繼續(xù)保持，使同步整流開關(guān)33的穩(wěn)態(tài)壓降< 0.1V，而不是現(xiàn)有技術(shù)一二極管的
0.7V。這一過程，光伏板I并未提供能量給蓄電池7，只是DC-DC變換部件3輸出濾波電感Lf的儲能通過同步整流開關(guān)33釋放給蓄電池7。
[0059]蓄電池充電電流Iwt的大小決定于主開關(guān)32、輔助開關(guān)31和同步整流開關(guān)33的導(dǎo)通比。
[0060]觸發(fā)同步整流開關(guān)33的同步整流開關(guān)驅(qū)動信號DRV_SYNC在DC-DC變換部件3固有的開關(guān)周期結(jié)束時撤除。然而，除非充電電流Itjut很小(低于額定電流的10% )，DC-DC變換部件3工作在連續(xù)導(dǎo)通模式時，它仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)。在下一開關(guān)周期開始時，需要輔助開關(guān)31和諧振電感L實現(xiàn)換流。
[0061]使用本發(fā)明的充電波形圖如圖3b中的曲線所示，由其可看出，使用本發(fā)明后，其充電波形平緩，完全消除了尖銳的毛刺，即沖擊電流對裝置中各個元器件的沖擊。
[0062]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的太陽能光伏充電控制裝置進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能光伏充電控制裝置，由光伏板接線端子(11)與蓄電池接線端子(71)之間串接的DC-DC變換部件(3)，以及其輸入端與電壓電流檢測部件⑵電連接、輸出端經(jīng)PWM信號驅(qū)動部件(6)與DC-DC變換部件(3)的控制端電連接的微處理器(5)組成，其特征在于: 所述PWM信號驅(qū)動部件(6)包含串接的RC低通濾波器(61)、PWM芯片(62)和邏輯門電路(63)，用于根據(jù)微處理器(5)發(fā)來的PWM占空比信號，按時序向DC-DC變換部件(3)提供輔助開關(guān)(31)、主開關(guān)(32)和同步整流開關(guān)(33)的驅(qū)動信號； 所述DC-DC變換部件(3)的基本組成為，兩端并聯(lián)有第一諧振電容(Cl)的主開關(guān)(32)與兩端并聯(lián)有第二諧振電容(C2)的同步整流開關(guān)(33)串連后跨接于光伏板接線端子(11)的正、負極兩端，輔助開關(guān)(31)的一端與光伏板接線端子(11)的正極電連接、另一端經(jīng)諧振電感(Lr)與主開關(guān)(32)和同步整流開關(guān)(33)的接點(34)電連接，所述接點(34)經(jīng)濾波電感(Lf)與蓄電池接線端子(71)的正極電連接，蓄電池接線端子(71)的負極與光伏板接線端子(11)的負極電連接，用于依次使同步整流開關(guān)(33)零電流關(guān)斷、主開關(guān)(32)零電壓開通后按占空比設(shè)定的時間于準零電壓下關(guān)斷，以及同步整流開關(guān)(33)零電壓開通且其穩(wěn)態(tài)壓降< 0.1V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是RC低通濾波器(61)由第五電阻(R5)和第四電容(C4)組成，用于將來自微處理器(5)的數(shù)字量PWM信號變換成模擬量的PWM信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是PWM芯片(62)為集成電路芯片UC3525A，其A引腳、B引腳和GND引腳短接，IN+引腳接RC低通濾波器(61)的輸出端、VDD引腳接邏輯門 電路(63)的輸入端，用于輸出O~100%的占空比脈沖信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是邏輯門電路(63)分別由主開關(guān)信號驅(qū)動電路、輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路和同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路組成，用于根據(jù)微處理器(5)發(fā)來的占空比脈沖信號先后發(fā)出輔助開關(guān)驅(qū)動信號(DRV_AUX)、主開關(guān)驅(qū)動信號(DRV_MAIN)和同步整流開關(guān)驅(qū)動信號(DRV_SYNC)； 所述主開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第一與非門(Fl)、前死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)(QSYS)、第二與非門(F2)、主開關(guān)RCD延時網(wǎng)絡(luò)(ZKYS)和第三與非門(F3)，其中的第一與非門(Fl)的兩使能端接集成電路芯片UC3525A的VDD引腳、第二與非門(F2)的一使能端接微處理器(5)，用于對主開關(guān)(32)的驅(qū)動，并同時用于由微處理器(5)在待機時或者需要保護的場合禁止對主開關(guān)(32)的驅(qū)動， 所述輔助開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第四與非門(F4)、第五與非門(F5)和第六與非門(F6),其中的第四與非門(F4)的兩使能端接第三與非門(F3)的輸出端、第五與非門(F5)的一使能端接第二與非門(F2)的輸出端、第六與非門(F6)的一使能端接微處理器(5)，用于驅(qū)動輔助開關(guān)(31)先于主開關(guān)(32)導(dǎo)通一段時間，并同時用于由微處理器(5)在待機時或者需要保護的場合禁止對輔助開關(guān)(31)的驅(qū)動， 所述同步整流開關(guān)信號驅(qū)動電路為依次串接的第七與非門(F7)、后死區(qū)RCD延時網(wǎng)絡(luò)(HSYS)和第八與非門(F8)，其中的第七與非門(F7)的兩使能端接第一與非門(Fl)的輸出端、第八與非門(F8)的一使能端接電流檢測電路(64)，用于對同步整流開關(guān)(33)的驅(qū)動，并同時用于DC-DC變換部件(3)在電流斷續(xù)狀態(tài)時關(guān)閉同步整流開關(guān)(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是主開關(guān)(32)為第二絕緣柵場效應(yīng)管(Q2)，其源極和漏極間并聯(lián)有第二二極管(D2)， 同步整流開關(guān)(33)為第三絕緣柵場效應(yīng)管(Q3)，其源極和漏極間并聯(lián)有第三二極管(D3)， 輔助開關(guān)(31)為第一絕緣柵場效應(yīng)管(Ql)，其源極和漏極間并聯(lián)有第一二極管(Dl)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是蓄電池接線端子(71)的正、負極間跨接有濾波電容(C3)，其為電容量為470 μ F的電解電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是電壓電流檢測部件(2)由光伏板端電壓檢測器、蓄電池端電壓檢測器和蓄電池充電電流檢測器組成，且其與微處理器(5)間串接有采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是第一諧振電容(Cl)、第二諧振電容(C2)的電容量均為I μ F，諧振電感(LJ的電感量為3.3 μ H。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是輔助開關(guān)(31)的導(dǎo)通時間Ta = LXIKC/Uin+Ty4，其中，Lr為諧振電感、Iec為輸出額定電流、Uin為光伏板電壓、I；為諧振周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能光伏充電控制裝置，其特征是濾波電感(Lf)電感量的設(shè)定為使其輸出的電流峰值<額定電流的10%。
【文檔編號】H02J7/00GK103997295SQ201410233055
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】烏云, 陳滋健, 盛鵬, 崔超遠, 王玲 申請人:安徽循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)工程院