具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器的制造方法
【專利摘要】一種具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器，包括Buck變換電路、控制電路，其特征在于：還包括充電保護電路，Buck變換電路輸入端連接太陽能電池陣列輸出端，所述Buck變換電路輸出端連接所述充電保護電路的輸入端，所述充電保護電路的輸出端連接蓄電池，控制電路的輸出端與Buck電路、充電保護電路相連接，用于最大功率跟蹤以及充電控制。本實用新型實現(xiàn)了獨立光伏陣列對蓄電池組充電過程的安全穩(wěn)定運行，本設(shè)計在原有獨立光伏充電控制器的基礎(chǔ)上增加了多功能充電保護電路，使得光伏陣列對蓄電池的充電過程中具有過壓保護、欠壓保護、過流保護、防反接保護、電磁兼容性保護等多種保護功能，提高了光伏充電控制器的可靠性，降低了設(shè)備故障率，延長了蓄電池組的使用壽命，降低了光伏發(fā)電過程的運行成本。
【專利說明】具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源【技術(shù)領(lǐng)域】的一種獨立光伏充電控制器，特別是一種具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種清潔的可再生的新能源，越來越受到人們的青睞，在人們生活、工作中有廣泛的作用，其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，獨立光伏充電控制器是利用太陽能作為能源，對蓄電池進行充電的裝置，對現(xiàn)在經(jīng)濟社會的發(fā)展具有很大的推廣應(yīng)用價值。
[0003]目前常用的獨立光伏充電控制器充電控制電路結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，電路缺乏保護功能，一般存在以下問題:
[0004]1、蓄電池處于長期過充或者過放的狀態(tài)，即蓄電池端電壓長時間高于某一值或者低于某一值。
[0005]2、蓄電池處于強充階段時，充電電流會超過該蓄電池的最大初始充電電流。
[0006]3、缺乏蓄電池組反接保護功能。
[0007]4、光伏電池板是暴露于戶外的，需考慮電磁干擾方面的影響，尤其是對于靜電和雷擊的防護尤為重要，一般的獨立光伏充電控制器缺乏電磁兼容性(EMC)保護。
[0008]以上存在的設(shè)計缺陷會造成蓄電池組使用壽命的非正常損耗以及獨立光伏充電控制器故障率高、工作不穩(wěn)定等問題。
實用新型內(nèi)容
[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型在現(xiàn)有獨立光伏控制器的基礎(chǔ)上，提供一種具有過壓保護、欠壓保護、過流保護、防反接保護、電磁兼容性保護等多種保護功能的獨立光伏充電控制器，在實際應(yīng)用中可以有效的保護光伏充電控制器以及蓄電池安全，并延長蓄電池的使用壽命，使得充電過程始終處于安全狀態(tài)。
[0010]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本實用新型提供一種具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器，包括Buck變換電路、控制電路，其特征在于:還包括充電保護電路，Buck變換電路輸入端連接太陽能電池陣列輸出端，所述Buck變換電路輸出端連接所述充電保護電路的輸入端，所述充電保護電路的輸出端連接蓄電池，控制電路的輸出端與Buck電路、充電保護電路相連接，用于最大功率跟蹤以及充電控制。
[0011 ] 所述控制電路包括單片機、信號采集接口電路和PWM驅(qū)動電路，所述單片機的一個I/o接口連接所述充電保護電路，用于控制充電保護電路的各種保護功能的實現(xiàn)，所述充電保護電路的輸出端通過信號采集接口電路反饋至所述單片機的A/D接口，所述單片機的另一個I/O接口還連接有PWM驅(qū)動電路，所述PWM驅(qū)動電路連接至所述Buck變換電路。
[0012]充電保護電路包括兩部分，一部分是電源端過電壓、過流保護電路，另一部分是電磁干擾防護、反充保護、電池端過流保護以及充電欠壓保護電路，電源端過電壓、過流保護電路中的Vp+和Vp-前端分別與Buck變換電路輸出端的正負極相連接，Vp+后端連有分壓電阻Rl和R2，Rl和R2之間的公共端連接至電壓比較器LM324的正輸入端，在所述電壓比較器的負端接+5v參考電壓，在電壓比較器的正負極兩端之間加電容Cl。電壓比較器LM324后端連接有三極管Ql，此三極管Ql的集電極通過二極管連接至三極管Q2的基極，單片機的OV_C_P接口連接至三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接至三極管Q3的基極，三極管Q3通過電阻R7與功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口連接。
[0013]電磁干擾防護、反充保護、電池端過流保護以及充電欠壓保護電路的Vbat+和Vbat-前端分別與蓄電池正負極相連接，Vbat+后連有TVS管(瞬變電壓抑制二極管)，TVS管后連有熔斷絲F1，0V_C_BAT前端連接至單片機的輸出管腳，0V_C_BAT后端連接至三極管Q6的基極，BAT_CHARGE_H前端連接至單片機的輸出管腳，BAT_CHARGE_H的后端連接至三極管Q5的基極，三極管Q5的發(fā)射極連接至三極管Q6的集電極，三極管Q5的集電極連接至三極管Q4的發(fā)射極，三極管Q4的集電極通過電阻R5與功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口連接。
[0014]本實用新型的有益效果是:實現(xiàn)了獨立光伏陣列對蓄電池組充電過程的安全穩(wěn)定運行，本設(shè)計在原有獨立光伏充電控制器的基礎(chǔ)上增加了多功能充電保護電路，使得光伏陣列對蓄電池的充電過程中具有過壓保護、欠壓保護、過流保護、防反接保護、電磁兼容性保護等多種保護功能，提高了光伏充電控制器的可靠性，降低了設(shè)備故障率，延長了蓄電池組的使用壽命，降低了光伏發(fā)電過程的運行成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為獨立光伏充電控制器總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為電源端過電壓、過流保護電路原理圖；
[0017]圖3為電磁干擾防護、反充保護、電池端過流保護以及充電欠壓保護電路原理圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本實用新型進行詳細說明:
[0019]獨立光伏充電控制器總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，本實用新型包括控制電路、Buck電路、充電保護電路，光伏電池陣列發(fā)出的功率經(jīng)過由Buck電路組成的DC/DC變換器對蓄電池進行充電。光伏陣列的輸出端連接Buck電路的輸入端，Buck電路的輸出端連接充電控制電路的輸入端，充電控制電路的輸出端連接蓄電池組的輸入端，控制電路的輸出端與Buck電路、充電控制電路相連接，起到最大功率跟蹤以及充電控制的作用。如圖2所示，Vp+和Vp-前端分別與Buck變換電路輸出端的正負極相連接，用于檢測Buck變換電路輸出電壓，Vp+連有分壓電阻Rl和R2，Rl和R2將Buck輸出端檢測電壓分壓，其分壓后的電壓值作為Buck變換電路的電壓采樣值送給電壓比較器LM324的正輸入端，在所述電壓比較器的負端接+5v參考電壓，用于和Buck變換電路電壓采樣值作比較，由于電壓比較器正端輸入電壓有電壓噪聲，故在其兩端之間加電容Cl，以減小其噪聲。當Buck變換電路的電壓采樣值大于參考電壓+5v時，比較器LM324輸出高電平，與比較器LM324連接的三極管Ql導(dǎo)通，此時與三極管Ql連接的三極管Q2集電極電位為零，與三極管Q2連接的三極管Q3關(guān)斷，三極管Q3通過電阻R7與功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口連接，因為三極管Q3關(guān)斷，所以功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口對地沒有導(dǎo)通，導(dǎo)致功率開關(guān)管BTS6133D關(guān)斷，Buck變換電路輸出端與蓄電池輸入端之間的電路連接被切斷，實現(xiàn)了電源端過壓保護。
[0020]進一步的，系統(tǒng)正常工作時接到單片機的0V_C_P狀態(tài)為低電平，即三極管Q2為斷開，當單片機收到電源端過電流的命令，對連接0V_C_P的單片機輸出管腳的電平置高，將Q2導(dǎo)通，這樣三極管Q2集電極電位同樣被拉低，三極管Q3關(guān)斷，功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口對地沒有導(dǎo)通，導(dǎo)致功率開關(guān)管BTS6133D關(guān)斷，Buck變換電路輸出端與蓄電池輸入端之間的電路連接被切斷，實現(xiàn)了電源端過電流的保護。
[0021]如圖3所示，Vbat+和Vbat-前端分別與蓄電池正負極相連接，Vbat+后連有TVS管(瞬變電壓抑制二極管)，當其兩端的電壓超過限定值時，TVS管成短路失效模式，將電流導(dǎo)入大地，實現(xiàn)了電磁干擾防護的目的，對于雷擊浪涌起到抑制作用。
[0022]進一步的，TVS管后連有熔斷絲F1，在端子之間安裝二極管，若操作不當，將蓄電池反接，則只是熔斷絲開路，保護后面電路，達到蓄電池反接保護的目的。
[0023]進一步的，0V_C_BAT連接至單片機的輸出管腳，系統(tǒng)正常工作時，單片機將0V_C_BAT置為高電平，當單片機檢測到電源端電流大于限定值時，單片機將0V_C_BAT的電平置低，三極管Q6的基極電壓被拉低，三極管Q6關(guān)斷，功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口對地沒有導(dǎo)通，導(dǎo)致功率開關(guān)管BTS6133D關(guān)斷，Buck變換電路輸出端與蓄電池輸入端之間的電路連接被切斷，實現(xiàn)了電池端過流保護。
[0024]進一步的，BAT_CHARGE_H連接至單片機的輸出管腳，系統(tǒng)正常工作時，單片機將BAT_CHARGE_H置為高電平，接到單片機的BAT_CHARGE_H狀態(tài)為高電平，即Q5導(dǎo)通，當單片機檢測到電源端欠壓時，單片機將與之連接的BAT_CHARGE_H電瓶置低，三極管Q5的基極電壓被拉低，三極管Q5關(guān)斷，功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口對地沒有導(dǎo)通，導(dǎo)致功率開關(guān)管BTS6133D關(guān)斷，Buck變換電路輸出端與蓄電池輸入端之間的電路連接被切斷，實現(xiàn)了充電欠電壓保護。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器，包括Buck變換電路、控制電路，其特征在于:還包括充電保護電路，Buck變換電路輸入端連接太陽能電池陣列輸出端，所述Buck變換電路輸出端連接所述充電保護電路的輸入端，所述充電保護電路的輸出端連接蓄電池，控制電路的輸出端與Buck電路、充電保護電路相連接，用于最大功率跟蹤以及充電控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器，其特征在于:所述控制電路包括單片機、信號采集接口電路和PWM驅(qū)動電路，所述單片機的一個I/O接口連接所述充電保護電路，用于控制充電保護電路的各種保護功能的實現(xiàn)，所述充電保護電路的輸出端通過信號采集接口電路反饋至所述單片機的A/D接口，所述單片機的另一個I/O接口還連接有PWM驅(qū)動電路，所述PWM驅(qū)動電路連接至所述Buck變換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多種保護功能的獨立光伏充電控制器，其特征在于:充電保護電路包括兩部分，一部分是電源端過電壓、過流保護電路，另一部分是電磁干擾防護、反充保護、電池端過流保護以及充電欠壓保護電路，電源端過電壓、過流保護電路中的Vp+和Vp-前端分別與Buck變換電路輸出端的正負極相連接，Vp+后端連有分壓電阻Rl和R2，R1和R2之間的公共端連接至電壓比較器LM324的正輸入端，在所述電壓比較器的負端接+5v參考電壓，在電壓比較器的正負極兩端之間加電容Cl，電壓比較器LM324后端連接有三極管Q1，此三極管Ql的集電極通過二極管連接至三極管Q2的基極，單片機的OV_C_P接口連接至三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接至三極管Q3的基極，三極管Q3通過電阻R7與功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口連接；電磁干擾防護、反充保護、電池端過流保護以及充電欠壓保護電路的Vbat+和Vbat-前端分別與蓄電池正負極相連接，Vbat+后連有TVS管，TVS管后連有熔斷絲Fl，OV_C_BAT前端連接至單片機的輸出管腳，OV_C_BAT后端連接至三極管Q6的基極，BAT_CHARGE_H前端連接至單片機的輸出管腳，BAT_CHARGE_H的后端連接至三極管Q5的基極，三極管Q5的發(fā)射極連接至三極管Q6的集電極，三極管Q5的集電極連接至三極管Q4的發(fā)射極，三極管Q4的集電極通過電阻R5與功率開關(guān)管BTS6133D的IN 口連接。
【文檔編號】H02J7/00GK204068359SQ201420455451
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】劉洋, 張運波, 鄭文, 張紅 申請人:長春工程學(xué)院