[實用新型]一種太陽能光伏發電系統的直流電源

有效

• 申請號: 201520154199.3
• 申請日: 2015-03-17
• 公開（公告）號: CN204928194U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 王秀敏;姜利亭;熊日輝;許建炳
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于太陽能光伏領域，涉及一種太陽能光伏發電系統的直流電源。

背景技術

太陽能作為一種綠色生態能源，具有高效，無污染，不受地域限制等優點。對于光伏發電系統來說，光伏陣列是光伏發電系統的核心部分。由于光伏陣列的伏安特性容易受到光照、溫度等環境變化影響，具有強烈的非線性特點，造成太陽能電池輸出特性與負載電阻之間的不匹配影響，降低太陽能轉化利用效率。最大功率點跟蹤(MPPT)控制技術是提高太陽能電池轉換效率的有效方法。此外鉛酸蓄電池作為能源存儲模塊系統中最薄弱的環節之一，充電方法的好壞將影響鉛酸蓄電池的使用壽命。采用以單片機為控制核心，通過Buck降壓電路將太陽能電池組件的MPPT技術與蓄電池的三段充電法(階段1：MPPT充電，階段2：恒壓充電，階段3：浮壓充電)結合起來，實現太陽能資源最大利用和延長蓄電池的使用壽命。同時為了降低系統對太陽光的依賴性，設計了推挽升壓電路，在沒有太陽光時，將儲存在蓄電池中的能量通過推挽升壓電路給負載供電。因此設計一款高效率、安全穩定低功耗的直流光伏發電系統電源勢在必行。

發明內容

本實用新型的目的主要解決在傳統獨立光伏發電系統中的太陽能電池輸出特性與負載電阻之間的不匹配影響，提高太陽能轉化效率，延長蓄電池的使用壽命。同時為了降低系統對太陽光的依賴性，設計了推挽升壓電路，在沒有太陽光時，單片機系統控制繼電器電路的導通，將光伏發電系統給蓄電池充電儲存能量通過升壓電路給負載供電。本實用新型解決技術問題所采取的技術方案如下：

本實用新型包括太陽能電池模塊，太陽能電池輸出電壓采樣電路模塊、太陽能電池輸出電流采樣電路模塊，Buck降壓電路模塊、PWM驅動電路模塊、5V穩壓電路模塊，蓄電池模塊、蓄電池電壓采樣電路模塊、蓄電池電流采樣電路模塊，繼電器電路模塊、推挽升壓電路模塊，單片機控制電路模塊。

所述的單片機控制電路模塊電源輸入D端接5V穩壓電路模塊的輸出端，太陽能電池輸出電壓采樣電路模塊的輸出端接單片機控制電路模塊A輸入端。太陽能電池輸出電流采樣電路模塊的輸出端接單片機控制電路模塊B輸入端，太陽能電池模塊輸出端接Buck降壓電路模塊的輸入端。PWM驅動電路模塊的輸入端接單片機控制電路模塊的C輸出端，蓄電池模塊輸入端接Buck降壓電路模塊的輸出端。蓄電池電壓采樣電路模塊輸出端接單片機控制電路模塊輸入F端，蓄電池電流采樣電路模塊輸出端接單片機控制電路模塊輸入E端。單片機控制電路模塊G輸出端接繼電器電路模塊輸入端，繼電器電路模塊輸出端接推挽升壓電路模塊輸入端，負載輸入端接推挽升壓電路輸出端。

本實用新型相對于現有技術具有以下有益效果：該設備通過集成常用的直流電源解決了蓄電池的優化充放電管理、延長蓄電池壽命，同時提高了太陽能資源的利用效率。推挽升壓電路性能運行穩定可靠，降低系統對太陽光的依賴性，在沒有太陽光時，單片機系統控制繼電器電路的導通，將光伏發電系統給蓄電池充電儲存能量通過升壓電路給負載供電。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種太陽能光伏發電系統的直流電源，其特征在于包括太陽能電池模塊1，太陽能電池輸出電壓采樣電路模塊2、Buck降壓電路模塊3、PWM驅動電路模塊4，太陽能電池輸出電流采樣電路模塊5、單片機控制電路模塊6，5V穩壓電路模塊7，蓄電池模塊8、蓄電池電壓采樣電路模塊10、蓄電池電流采樣電路模塊9，繼電器電路模塊11、推挽升壓電路模塊12。

該設備的具體工作過程為：當有光照時，太陽能電池經過光伏效應產生的電能，通過Buck降壓電路，給蓄電池充電的同時，通過推挽升壓電路產生直流電壓供直流負載工作。5V穩壓電路通過轉化Buck降壓電路輸出的電壓，提供單片機控制電路模塊正常工作電能。單片機控制電路模塊通過太陽能輸出電壓采樣電路模塊和電流采樣模塊檢測跟蹤太陽能電池輸出能源變化，同時單片機控制電路模塊通過蓄電池輸出電壓采樣電路模塊和電流采樣模塊檢測跟蹤蓄電池充電能源變化。單片機控制電路模塊通過檢測不同狀態時的太陽能電池和蓄電池儲存能量狀態，通過產生不同頻率的PWM波，由單片機控制電路模塊的C端口輸出。系統中的PWM驅動電路，通過調節控制Buck降壓電路中功率開關管的PWM信號導通占空比，來調節Buck降壓電路的等效電阻，使得負載的等效電阻跟隨光伏電池的輸出阻抗變化。變換后的工作點正好和光伏陣列的最大功率點重合，實現MPPT性能。同時以相應的占空比控制蓄電池不同的充電方式，具有優化管理蓄電池的性能，延長蓄電池使用壽命。當沒有光照時，單片機控制電路模塊的G端輸出控制信號控制繼電器電路導通，將蓄電池儲存的能量通過推挽升壓電路獲得負載所需正常工作電壓。