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基于PWM的太陽能充電控制系統(tǒng)

作者: 時間:2011-08-18 來源:網(wǎng)絡 收藏

在獨立發(fā)電系統(tǒng)中,為了降低成本、提高效率和可靠性,既要使光伏電池輸出最大功率,又要使蓄電池正確充放電,同時還要最大限度地利用所發(fā)電能。在目前的光伏系統(tǒng)中,這三者的實現(xiàn)存在矛盾,通常只能兼顧一個方面,例如只追蹤光伏電池最大功率點將會放棄蓄電池的最佳充放電,從而限制了系統(tǒng)的效率和壽命。因此我們在選擇方法時應綜合考慮各種因素、使用場合等來設計性能優(yōu)良的控制器。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178725.htm

  1 控制器原理

  本文所設計的充電控制器采用了斬波式原理,分兩個階段,第一階段為快充階段,第二階段為 階段(慢充階段)。

  圖1所示電路采用斬波式 充電原理,檢測蓄電池的充電端電壓,將檢測得到的蓄電池端電壓與給定點電壓比較,若小于給定電壓,斬波器全通,迅速給蓄電池充電; 當蓄電池的電壓大于給定電壓時,則根據(jù)比例調(diào)整功率管的占空比,充電進入慢充階段,改善充電特性,防止過充。

  

斬波式PWM 充電原理

  2 充電電路的設計

  充電控制的開關管(斬波管)選用POWER MOFFETIRF4905。此管是P 溝道的MOFFET 管, 具有小導通電阻, RON=20mΩ,最大通態(tài)電流ID=74A (條件溫度25℃, VGS=-10V),開關速度快,具有很好的開關性能。當此管柵源電壓VGS-8.0V 時,此管作為開關管就有很好的開關性能。又因為此管為P 溝道,很容易把基準電壓選在一個點上, 則系統(tǒng)的可靠性會得到較大提高。

  (1)IRF4905 MOFFET 管的驅(qū)動電路的設計在圖2所示電路原理圖中,MBR2060 是肖特基二極管,其中正向?qū)▔航禐?.3V,最大導通電流為20A, 完全滿足系統(tǒng)要求。此二極管的作用是防反充,也就是當蓄電池電壓高于太陽電池電壓時,二極管截止,防止了蓄電池向太陽電池反充電。

  D52 是一個防止蓄電池正負極性反接的保護二極管,即當蓄電池反接時,D52正向?qū)?,電流很大,熔斷絲即可燒斷,電路斷開,從而保護了控制器和蓄電池,提高了系統(tǒng)的可靠性。

  圖2 充電控制電路圖單片機(P2.0)給出充電的控制信號,即P2.0=1,NPN 型S9013 的三極管導通,由于此三極管工作于射極輸出狀態(tài), 其發(fā)射極為高電平,Q54 (2SD667)NPN 三極管導通, 由于穩(wěn)壓管D50的作用, 使得IRF4905管的柵源電壓鉗位在-10V,IRF4905 管導通, 太陽電池向蓄電池充電。反之,前兩極三極管均截止VGS=0V,IRF4905 管斷開,太陽電池不能向蓄電池充電。

  

充電控制電路圖的控制信號產(chǎn)生

  3 脈寬調(diào)制充電子程序流程

  脈寬調(diào)制子程序完成太陽電池向蓄電池以脈寬調(diào)制的方式充電,控制器根據(jù)蓄電池的荷電狀態(tài)來控制白天太陽電池向蓄電池充電,其目的是為了改善充電效果和保護蓄電池,防止蓄電池過充。

  

太陽能充電PWM控制子程序流程圖

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