一种改进的具有mppt控制器结构的太阳能充电电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能充电电路，特别是一种改进的具有mppt控制器的太阳能充电电路。属于太阳能控制器技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，能源枯竭与环境污染问题日益严重。因此新能源开发与利用尤为重要，太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富的优点逐步得到了开发利用。其中，光伏发电在全世界范围内快速普及，成为当前世界上最具有发展前景的新能源技术。
[0003]传统的光伏发电系统主要由太阳能充电器、太阳能控制器和蓄电池组成。现有技术的太阳能控制器通常采用以下二种控制技术:
[0004 ] 1、P wm控制充电方案，其特点是电路简单。但存在如下缺点:一方面恒流充电时，电流纹波大，电流不易得到控制；另一方面，恒压和浮充阶段时，加在蓄电池两端的瞬间电压过高，蓄电池容易烧毁，导致安全事故。
[0005 ] 2、带mpp t控制器的单相充电回路，存在如下缺点:一方面充电回路输入输出电容承受较高的纹波电流，从而增加了电容发热量造成损耗，降低了电容的使用寿命;另一方面单相控制在考虑功率器件与电感损耗的程度下，功率转换的容量受到限制。
[0006]为此，需要设计一种改进的最大功率点跟踪式太阳能控制器充电电路。
【发明内容】
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[0007]本发明的目的，是为解决现有太阳能充电回路存在充电过程中纹波大、对蓄电池的电容或者两端损耗严重、功率转换容量受到电路器件限制的问题。提供一种改进的具有mppt控制器的太阳能充电电路。具有功率器件温升低、输入输出纹波电流小、电容容量小、电感体积小、成本低和安全性能高的特点。
[0008]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0009]—种改进的具有mppt控制器的太阳能充电电路，包括主电路单元、单片机控制单元和隔离驱动单元，其结构特点在于:所述主电路单元由二个充电回路并联构成，单片机控制单元具有二路异相高频脉冲方波输出端，该二路异相高频脉冲方波输出端连接隔离驱动单元的二个信号输入端，形成隔离驱动单元的二路高频脉冲方波输出结构；隔离驱动单元的二个驱动输出端各连接一路充电回路的控制输入端;二个充电回路的输出端并联构成主电路单元的充电信号输出端连接蓄电池的电极，形成多相并联式控制器充电电路结构；二个充电回路的输出端并联构成主电路单元的太阳能信号输入端连接太阳能板的电信号输出端;单片机控制单元的检测信号输入端连接太阳能板的电信号输出端，单片机控制单元根据采样得到的太阳能板的发电数据，对太阳能板进行mppt跟踪，使其输出在最大功率状态下，构成形成多相并联式mppt控制器充电电路结构。
[0010]本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到:
[0011]进一步地，所述主电路单元由MOS管Q1-Q3、极性电容EC1-EC3、二极管D1-D2、电感L3-L4、电容C1-C5、保险管F1、电阻Rl-RlO组成;Ql构成太阳能充电电路的开关元件，Ql的源极S连接太阳能板的正极PV+，该PV+连接点为太阳能板的电信号输出端，QI的栅极G通过R2连接隔离驱动单元的驱动信号输出端Q1G，Q1的漏极连接Q2、Q3漏极的连接处，形成太阳能充电的开关电路结构；主电路单元的充电回路之一由02、1?-1?5、1?11、(:1-024(:1、01和1^3连接而成，主电路单元的充电回路之二由Q3、R6-R8、R10、C3-C4、EC2、D2和L4连接而成;Q2、Q3的漏极短接后连接Ql的漏极，Q2的源极连接隔离驱动单元的驱动输出端Q2_S及通过L3连接蓄电池的正极BAT+，Q2的栅极通过R3连接隔离驱动单元的驱动输出端Q2_G，R4跨接在Q2的源极与栅极之间，R5与Cl串联后跨接在Q2的源极与漏极之间，Rll与C2串联后与Dl并联跨接在Q2的源极与地之间；Q3的源极连接隔离驱动单元的驱动输出端Q3_S及通过L4连接蓄电池的正极BAT+，Q3的栅极通过R8连接隔离驱动单元的驱动输出端Q3_G，R7跨接在Q3的源极与栅极之间，R6与C3串联后跨接在Q3的源极与漏极之间，R1与C4串联后与D2并联跨接在Q3的源极与地之间；太阳能板的负极PV-通过R9连接蓄电池(5)的负极BAT-及接地BGND。
[0012]进一步地，单片机控制单元由单片机芯片MCU及外围的振荡电路构成，单片机芯片M⑶具有控制信号输出端PWM1、PWM2和检测信号输入端，单片机MCU通过控制信号输出端PWMl、PWM2输出一对相移180度的高频波形，通过隔离驱动单元产生多路相移180度的高频驱动波形，分别驱动Q2、Q3以利用两路相移180度的高频驱动波形对蓄电池进行充电；单片机MCU通过检测输入端采样得到太阳能板的输出电压或电流数据，对太阳能板进行mppt跟踪，使太阳能板工作在输出最大功率状态下。
[0013]进一步地，隔离驱动单元由隔离驱动芯片构成。
[0014]进一步地，所述隔离驱动单元(3)具有与主电路单元的Q1_G、Q2_S、Q2_G、Q3_S、Q3_G信号入口对应的01_6、02_3、02_6、03_3、03_6信号出口作为多路高频脉冲方波输出端之一至之五，隔离驱动单元的PWMl、PWM2信号入口对应连接单片机控制单元的PffMl、PWM2信号出
□ O
[0015]进一步地，所述MOS管Q1-Q3由NPN型MOS管构成。
[0016]本发明具有如下突出的有益效果:
[0017]1、本发明由于采用二相并联电路结构，功率器件MOS管交替工作，功率器件MOS管温升低，能够解决现有太阳能充电回路存在充电过程中纹波大、对蓄电池的电容或者两端损耗严重、功率转换容量受到电路器件限制的问题。具有输入输出纹波电流小，电容容量小、电感体积小、实现大功率、成本低和安全性能高的有益效果。
[0018]2、本发明通过单片机芯片构成的单片机控制模块，输出两路180度相位差的pwm脉冲方波，通过脉冲处理模块，产生多路相移180度的高频驱动波形Q2，Q3，从而减少电流纹波，输入输出电容温升低，大大的提高了电容的使用寿命驱动。
[0019]3、本发明由于多相交替工作，纹波小，电感设计时纹波电流可选取相对较大值，大大的减小电感的体积。具有制造、控制简单，输出纹波小、效率高和安全可靠的有益效果。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构方框图。
[0021]图2为本发明具体实施例的电路结构图。
【具体实施方式】
[0022]具体实施例1:
[0023]参照图1和图2，本实施例包括主电路单元1、单片机控制单元2和隔离驱动单元3，所述主电路单元I由二个充电回路并联构成，单片机控制单元2具有二路异相高频脉冲方波输出端，该二路异相高频脉冲方波输出端连接隔离驱动单元3的二个信号输入端，形成隔离驱动单元3的二路高频脉冲方波输出结构；隔离驱动单元3的二个驱动输出端各连接一路充电回路的控制输入端;二个充电回路的输出端并联构成主电路单元(I)的充电信号输出端连接蓄电池5的电极，形成多相并联式控制器充电电路结构;二个充电回路的输出端并联构成主电路单元I的太阳能信号输入端连接太阳能板4的电信号输出端;单片机控制单元2的检测信号输入端连接太阳能板4的电信号输出端，单片机控制单元2根据采样得到的太阳能板4的发电数据，对太阳能板4进行mppt跟踪，使其输出在最大功率状态下，构成形成多相并联式mppt控制器充电电路结构。
[0024]本实施例中:
[0025]所述主电路单元I由MOS管Q1-Q3、极性电容EC1-EC3、二极管D1-D2、电感L3-L4、电容C1-C5、保险管Fl、电阻Rl-RlO组成;Ql构成太阳能充电电路的开关元件，Ql的源极S连接太阳能板4的正极PV+，该PV+连接点为太阳能板4的电信号输出端，Ql的栅极G通过R2连接隔离驱动单元3的驱动信号输出端Q1G，Q1的漏极连接Q2、Q3漏极的连接处，形成太阳能充电的开关电路结构；主电路单元1的充电回路之一由02、1?3-1?5、1?11、(:1-024(:1、01和1^3连接而成，主电路单元(I)的充电回路之二由03、1?6-1?8、1?10、03-04』02、02和1^4连接而成;02、03的漏极短接后连接Ql的漏极，Q2的源极连接隔离驱动单元3的驱动输出端Q2_S及通过L3连接蓄电池5的正极BAT+，Q2的栅极通过R3连接隔离驱动单元3的驱动输出端Q2_G，R4跨接在Q2的源极与栅极之间，R5与Cl串联后跨接在Q2的源极与漏极之间，Rll与C2串联后与Dl并联跨接在Q2的源极与地之间；Q3的源极连接隔离驱动单元3的驱动输出端Q3_S及通过L4连接蓄电池5的正极BAT+，Q3的栅极通过R8连接隔离驱动单元3的驱动输出端Q3_G，R7跨接在Q3的源极与栅极之间，R6与C3串联后跨接在Q3的源极与漏极之间，RlO与C4串联后与D2并联跨接在Q3的源极与地之间；太阳能板4的负极PV-通过R9连接蓄电池5的负极BAT-及接地BGND。
[0026]单片机控制单元2由常规技术的单片机芯片MCU及外围的振荡电路构成，单片机芯片MCU具有控制信号输出端PWMl、PWM2和检测信号输入端，单片机MCU内