[發(fā)明專利]一種基于分離充電的電源控制器架構(gòu)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310160150.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN103236731A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱洪雨;王騫;張博溫;張東來(lái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 王雨時(shí);熊偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于分離充電的電源控制器（Current-Separated-Based?Power?Conditioning?Unit，CSB-PCU）架構(gòu)及其控制方法，可以應(yīng)用于太陽(yáng)能電池與蓄電池直流電源系統(tǒng)、航天電源系統(tǒng)和石油勘探系統(tǒng)等。

背景技術(shù)

航天電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)和航海電源系統(tǒng)通常都是采用太陽(yáng)能電池陣作為主供電電源，蓄電池作為備用供電電源。當(dāng)處于光照區(qū)時(shí)，由太陽(yáng)能電池陣為母線上的負(fù)載供電；當(dāng)處于陰影區(qū)時(shí)，由蓄電池為母線上的負(fù)載供電；當(dāng)太陽(yáng)能電池陣電量多余而蓄電池電量未滿電量時(shí)，太陽(yáng)能電池陣為蓄電池充電。

但是目前還未出現(xiàn)能夠用于上述系統(tǒng)中進(jìn)行電源控制的基于分離充電的電源控制器。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少能應(yīng)用于上述電源系統(tǒng)中的基于分離充電的電源控制器的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于分離充電的電源控制器架構(gòu)，包括母線負(fù)載端和電池端；其特征在于：還包括供電陣組、充電陣組、控制系統(tǒng)、以及分別受控制系統(tǒng)控制的（Batters?Discharge?Regulator，放電調(diào)節(jié)器）和BCDR（Batters?Charge?and?Discharge?Regulator，充放電調(diào)節(jié)器）；

供電陣組包括若干個(gè)供電陣，供電陣包括相連接的太陽(yáng)能電池和第一功率調(diào)節(jié)電路，第一功率調(diào)節(jié)電路的輸出端與母線負(fù)載端連接，其控制端與控制系統(tǒng)連接；

充電陣組包括若干個(gè)充電陣，充電陣包括相連接的太陽(yáng)能電池和第二功率調(diào)節(jié)電路，第二功率調(diào)節(jié)電路的輸出端以可切換的方式選擇性地分別與母線負(fù)載端或電池端、BDR的輸入端和BCDR的輸入端連接，其一個(gè)控制端與控制系統(tǒng)連接；

BDR和BCDR各自的控制端分別與控制系統(tǒng)連接，各自的輸出端分別與母線負(fù)載端連接；

BDR用于當(dāng)控制系統(tǒng)判斷負(fù)載處于重載或架構(gòu)處于陰影區(qū)時(shí)，控制蓄電池向母線放電；BCDR用于當(dāng)控制系統(tǒng)判斷蓄電池需充電時(shí)，控制蓄電池的充電電流。

進(jìn)一步的，所述架構(gòu)包括分別與控制系統(tǒng)連接且受其控制的晝夜平分點(diǎn)開關(guān)和補(bǔ)充充電支路；所有充電陣的輸出端匯接于充電陣組的輸出端后與晝夜平分點(diǎn)開關(guān)的動(dòng)端連接，晝夜平分點(diǎn)開關(guān)的一個(gè)不動(dòng)端與母線負(fù)載端連接，另一個(gè)不動(dòng)端分別與BDR的輸入端、BCDR的輸入端和電池端連接；補(bǔ)充充電支路包括第一電阻、第一開關(guān)和第二電阻，第一電阻和第一開關(guān)串接后接于母線負(fù)載端和電池端之間，第二電阻與串接后的第一電阻和第一開關(guān)并聯(lián)，第一開關(guān)與控制系統(tǒng)連接且受其控制；

控制系統(tǒng)用于當(dāng)架構(gòu)處于無(wú)陰影區(qū)時(shí)通過控制晝夜平分點(diǎn)開關(guān)將充電陣組連接到母線負(fù)載端，還用于當(dāng)架構(gòu)處于陰影區(qū)時(shí)通過控制晝夜平分點(diǎn)開關(guān)將充電陣組連接到電池端。

進(jìn)一步的，第二功率調(diào)節(jié)電路包括第二N-MOSFET和P-MOSFET，第二N-MOSFET的源級(jí)分別與充電陣的太陽(yáng)能電池和充電陣的第一個(gè)輸出端連接，其柵極與控制系統(tǒng)連接，漏極接地；P-MOSFET的漏極與第二N-MOSFET的源級(jí)相接，其柵極接控制系統(tǒng)，其源級(jí)與充電陣的第二個(gè)輸出端連接；充電陣的第一個(gè)輸出端與母線負(fù)載端連接，其第二個(gè)輸出端分別與蓄電池端、對(duì)應(yīng)的BDR的輸入端和對(duì)應(yīng)的BCDR的輸入端連接。

采用這樣的技術(shù)方案，將集中的晝夜平分點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行分離化處理，分散到各個(gè)太陽(yáng)陣的功率電路中，同時(shí)去掉電池充電電阻，能避免因?yàn)闀円蛊椒贮c(diǎn)開關(guān)故障造成PCU重要故障；晝夜平分點(diǎn)開關(guān)開關(guān)分散化以后，提高了功率分配的靈活性，可以對(duì)每一路太陽(yáng)能進(jìn)行調(diào)度；此外，不再采用電阻充電開關(guān)和電阻，降低設(shè)備重量，降低熱耗。

更進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)包括主控制器、第一調(diào)節(jié)器和第二調(diào)節(jié)器，第一調(diào)節(jié)器和第二調(diào)節(jié)器各自的控制端分別與主控制器連接，第一調(diào)節(jié)器的輸出端與BCDR的控制端連接，第二調(diào)節(jié)器的輸出端分別與第二功率調(diào)節(jié)電路的第二N-MOSFET的柵極和P-MOSFET的柵極連接；主控制器還與第一功率調(diào)節(jié)電路的控制端連接。

本發(fā)明還提供一種基于分離充電的電源控制器架構(gòu)使用的控制方法，包括：

步驟s1：當(dāng)控制系統(tǒng)判斷負(fù)載電流較重、母線過壓保護(hù)被觸發(fā)或小電流充電設(shè)置發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)關(guān)閉BCDR，控制系統(tǒng)控制充電陣的第二N-MOSFET和P-MOSFET的開關(guān)，使得充電陣向電池端進(jìn)行脈沖充電；

步驟s2：當(dāng)控制系統(tǒng)判斷負(fù)載電流較重、母線過壓保護(hù)被觸發(fā)和小電流充電設(shè)置這三種情況均未發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)控制BCDR工作，控制系統(tǒng)控制充電陣的第二N-MOSFET關(guān)斷、P-MOSFET導(dǎo)通，充電陣向電池端連續(xù)充電。

進(jìn)一步的，步驟s1包括：