[發(fā)明專利]一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410199002.8
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN104009533A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡紅專;柏莉;劉勇;洪秋玲
• 申請（專利權(quán)）人: 西京學(xué)院
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池與蓄電池互補(bǔ)供電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，太陽能電池與蓄電池互補(bǔ)供電的控制方法主要有兩種。一種是在負(fù)載工作時由蓄電池為其供電，當(dāng)蓄電池能量不足時由太陽能電池為蓄電池充電。另一種是太陽能電池與蓄電池可切換供電，當(dāng)太陽能電池功率充足時由太陽能電池供電，太陽能電池功率不足時切換到蓄電池供電。

上述兩種供電方法都在一定程度上利用了太陽能，但是也都有各自的局限性。第一種方法本質(zhì)上還是由蓄電池帶動負(fù)載，太陽能電池作為了充電器。第二種方法比第一種方法有很大進(jìn)步，但是當(dāng)太陽能稍有不足時便不能利用太陽能電池帶動負(fù)載，對太陽能的利用不充分。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)，在太陽能電池與蓄電池聯(lián)合為負(fù)載供電時，能夠優(yōu)先使用太陽能，同時當(dāng)太陽能不足時，能夠讓太陽能電池全功率輸出，蓄電池對其不足部分進(jìn)行補(bǔ)償，充分利用太陽能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)，包括太陽能電池組，太陽能電池組輸出與MPPT控制器輸入連接，MPPT控制器輸出和BUCK2模塊的第一輸入連接，太陽能電池組與MPPT控制器共同組成太陽能供電電源，蓄電池組的輸出和BUCK1模塊的第一輸入連接，BUCK1模塊的輸出和BUCK2模塊的第二輸入連接，蓄電池組與BUCK1模塊共同組成蓄電池組供電電源，MPPT控制器的輸出電壓反饋和BUCK1模塊的第二輸入連接，太陽能供電電源與蓄電池組供電電源串聯(lián)后通過BUCK2模塊進(jìn)行降壓，最終產(chǎn)生電壓與功率都穩(wěn)定的電能。

所述的蓄電池組供電電源輸出電壓隨著太陽能供電電源電壓變化而調(diào)節(jié)，當(dāng)太陽能電池組功率充足時，其輸出電壓為恒定值，反饋信號作用于BUCK1模塊，使占空比為零，從而蓄電池組供電電源輸出電壓為零，蓄電池組不輸出電能，由太陽能電池組單獨(dú)為負(fù)載供電；當(dāng)太陽能電池組功率不足時，其輸出電壓下降，反饋信號作用于BUCK1模塊，產(chǎn)生占空比為M，輸出電壓為u_B，從而使蓄電池組供電電源為負(fù)載提供電能，補(bǔ)充太陽能供電電源能量的不足部分。

所述的BUCK2模塊的輸入電壓為變化值，BUCK2模塊輸出電壓恒定、輸出功率恒定。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)方便，通用性強(qiáng)。

2、太陽能供電電源與蓄電池組供電電源串聯(lián)供電，實(shí)現(xiàn)了太陽能的實(shí)時最大功率輸出，僅當(dāng)太陽能不足時由蓄電池組補(bǔ)充其不足部分電能。

3、輸出級采用BUCK電路，使輸出電壓穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明針對太陽能電車的供電要求，設(shè)計(jì)了一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對太陽能電池組優(yōu)先使用，其功率不足部分由蓄電池組提供的供電控制方法。

參照圖1，一種太陽能電池組與蓄電池組互補(bǔ)供電的控制系統(tǒng)，包括太陽能電池組，太陽能電池組輸出與MPPT控制器輸入連接，MPPT控制器輸出和BUCK2模塊的第一輸入連接，太陽能電池組與MPPT控制器共同組成太陽能供電電源，蓄電池組的輸出和BUCK1模塊的第一輸入連接，BUCK1模塊的輸出和BUCK2模塊的第二輸入連接，蓄電池組與BUCK1模塊共同組成蓄電池組供電電源，MPPT控制器的輸出電壓反饋和BUCK1模塊的第二輸入連接，改變其輸出電壓大小，太陽能供電電源與蓄電池組供電電源串聯(lián)后通過BUCK2模塊進(jìn)行降壓，最終產(chǎn)生電壓與功率都穩(wěn)定的電能。

所述的蓄電池組供電電源輸出電壓隨著太陽能供電電源電壓變化而調(diào)節(jié)，當(dāng)太陽能電池組功率充足時，其輸出電壓為恒定值，反饋信號作用于BUCK1模塊，使占空比為零，從而蓄電池組供電電源輸出電壓為零，蓄電池組不輸出電能，由太陽能電池組單獨(dú)為負(fù)載供電；當(dāng)太陽能電池組功率不足時，其輸出電壓下降，反饋信號作用于BUCK1模塊，產(chǎn)生占空比為M，輸出電壓為u_B，從而使蓄電池組供電電源為負(fù)載提供電能，補(bǔ)充太陽能供電電源能量的不足部分。

所述的BUCK2模塊的輸入電壓為變化值，BUCK2模塊輸出電壓恒定、輸出功率恒定，從而帶動負(fù)載工作。

參照圖2，如圖所示電動機(jī)驅(qū)動器為太陽能電車的電機(jī)驅(qū)動裝置，只需接入驅(qū)動器的電壓U與功率P達(dá)到電機(jī)運(yùn)行需要即可使電車運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)太陽能電池組電量充足時，MPPT控制器的輸出電壓Us通過電阻R1、R2采樣輸入PWM1模塊，使占空比為零，BUCK1電路輸出電壓為零，全部由太陽能電池組提供能量，其輸出電壓又經(jīng)過BUCK2電路使輸出電壓Uo符合太陽能電動機(jī)所需電壓要求；當(dāng)太陽能電池組能量不足時，MPPT控制器輸出電壓Us通過電阻R1、R2采樣輸入PWM1模塊，產(chǎn)生占空比為m的驅(qū)動信號，導(dǎo)致BUCK1電路輸出電壓u1，Us與u1串聯(lián)疊加后作為BUCK2的輸入，由于u1的疊加使BUCK2的輸入回路電壓升高，在功率不變的前提下，其輸入回路電流減小，即流過MPPT控制器的電流減小，待達(dá)到穩(wěn)態(tài)時MPPT輸出電壓不變，其電流減小量正變與其功率減小量。而BUCK1的占空比穩(wěn)定為M，輸出電壓穩(wěn)定為U1，且二者都反變與電流減小量或功率減小量，因此，MPPT控制器在太陽能電池組功率減小時保持輸出電壓Us穩(wěn)定，輸出太陽能電池組的全額功率，而蓄電池組通過BUCK1電路補(bǔ)充輸出太陽能電池組功率的不足部分；最后，太陽能電池組與蓄電池組串聯(lián)輸入BUCK2，經(jīng)過電阻R3、R4形成的反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓Uo，輸送給電機(jī)驅(qū)動器，從而驅(qū)動太陽能電車穩(wěn)定運(yùn)行。