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基于PWM的太阳能充电控制系统
来源：本站整理
作者：网络日 11:59
[导读] 　本文所设计的充电控制器采用了斩波式PWM原理，分两个阶段，第一阶段为快充阶段，第二阶段为PWM 阶段(慢充阶段)。
&&&&&&& 在独立发电系统中，为了降低成本、提高效率和可靠性，既要使光伏电池输出最大功率，又要使蓄电池正确充放电，同时还要最大限度地利用所发电能。在目前的光伏系统中，这三者的实现存在矛盾，通常只能兼顾一个方面，例如只追踪光伏电池最大功率点将会放弃蓄电池的最佳充放电，从而限制了系统的效率和寿命。因此我们在选择充电方法时应综合考虑各种因素、使用场合等来设计性能优良的充电控制器。
　　1 充电控制器原理
　　本文所设计的充电控制器采用了斩波式PWM原理，分两个阶段，第一阶段为快充阶段，第二阶段为PWM 阶段(慢充阶段)。
　　图1所示电路采用斩波式PWM 充电原理，检测蓄电池的充电端电压，将检测得到的蓄电池端电压与给定点电压比较，若小于给定电压，斩波器全通，迅速给蓄电池充电; 当蓄电池的电压大于给定电压时，则根据比例调整功率管的占空比，充电进入慢充阶段，改善充电特性，防止过充。
　　2 充电电路的设计
　　充电控制的开关管(斩波管)选用POWER MOFFETIRF4905。此管是P 沟道的MOFFET 管， 具有小导通电阻， RON=20m&O，最大通态电流ID=74A (条件温度25℃， VGS=-10V)，开关速度快，具有很好的开关性能。当此管栅源电压VGS&-8.0V 时，此管作为开关管就有很好的开关性能。又因为此管为P 沟道，很容易把基准电压选在一个点上， 则系统的可靠性会得到较大提高。
　　(1)IRF4905 MOFFET 管的驱动电路的设计在图2所示电路原理图中，MBR2060 是肖特基二极管，其中正向导通压降为0.3V，最大导通电流为20A， 完全满足系统要求。此二极管的作用是防反充，也就是当蓄电池电压高于太阳电池电压时，二极管截止，防止了蓄电池向太阳电池反充电。
　　D52 是一个防止蓄电池正负极性反接的保护二极管，即当蓄电池反接时，D52正向导通，电流很大，熔断丝即可烧断，电路断开，从而保护了控制器和蓄电池，提高了系统的可靠性。
　　图2 充电控制电路图单片机(P2.0)给出充电的控制信号，即P2.0=1，NPN 型S9013 的三极管导通，由于此三极管工作于射极输出状态， 其发射极为高电平，Q54 (2SD667)NPN 三极管导通， 由于稳压管D50的作用， 使得IRF4905管的栅源电压钳位在-10V，IRF4905 管导通， 太阳电池向蓄电池充电。反之，前两极三极管均截止VGS=0V，IRF4905 管断开，太阳电池不能向蓄电池充电。
　　3 脉宽调制充电子程序流程
　　脉宽调制子程序完成太阳电池向蓄电池以脉宽调制的方式充电，控制器根据蓄电池的荷电状态来控制白天太阳电池向蓄电池充电，其目的是为了改善充电效果和保护蓄电池，防止蓄电池过充。
　　具体方案是，当检测到蓄电池的电压小于13.5V时，开关管始终接通，即采取全通充电方式，如果检测到蓄电池电压大于13.5V 并小于14.4V 时采取脉宽调制方式充电，随着蓄电池电压的增加，脉宽不断的变窄，直到蓄电池端电压上升为14.4V 时，脉宽检校为0，停止充电。脉宽调制方式由软件来实现。
　　我们取脉冲的周期为2ms，MOS管的开关频率为500Hz。
　　当蓄电池的电压Vbat=14.05V时， 其脉宽波形如图4所示。
　　当蓄电池的电压Vbat=14.22V 时，其脉宽波形如图5所示。
　　4 结论
　　对所设计的充电电路进行了充电实验， 验证了电路的预设功能。系统能够有效判断蓄电池的充电状态，并采取相应的充电方式，达到延长蓄电池使用寿命的目的。
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pwm太阳能充电控制器原理是什么？
提问者：杜丝祺| 地点：
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510| 时间：
我来帮他解答
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已有3条回答
回答数：14311
| 被采纳数：3
1、太阳能控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据。此外，太阳能控制器还具有串行通信数据传输功能，可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。
2、太阳能电池板属于光伏设备(主要部分为半导体材料)，它经过光线照射后发生光电效应产生电流。由于材料和光线所具有的属性和局限性，其生成的电流也是具有波动性的曲线，如果将所生成的电流直接充入蓄电池内或直接给负载供电，则容易造成蓄电池和负载的损坏，严重减小了他们的寿命。因此我们必须把电流先送入太阳能控制器，采用一系列专用芯片电路对其进行数字化调节并加入多级充放电保护，同时采用独有的控制技术“自适应三阶段充电模式”，确保电池和负载的运行安全和使用寿命。
3、对负载供电时，也是让蓄电池的电流先流入太阳能控制器，经过它的调节后，再把电流送入负载。这样做的目的：一是为了稳定放电电流；二是为了保证蓄电池不被过放电；三是可对负载和蓄电池进行一系列的监测保护
希望能帮助到你
回答数：1566
| 被采纳数：0
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程。
光—电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
希望我的回答对您有所帮助！
回答数：54248
| 被采纳数：37
首先太阳能电池板吸收阳光转化成直流电，通过汇流箱汇流传输到直流柜，直流柜汇流后有直流电通过逆变器逆变成交流电输出，通过升压变压器升压到所需要的电压并网到主网电路，通过主电路的原理关系设计控制电路就，控制电路的工作原理是根据一次原理来设计的，大同小异。查看: 10540|回复: 48
对太阳能控制器 串联式PWM充电主电路 的疑问
1、 采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统有更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；
(原文件名:1111.jpg)
疑问：1、为何要用两个MOS（Q1,Q2) ,用一个不行么？
(原文件名:222.jpg) &/center
还有图中的2个MOS管如何PWM控制充电？
怎么叫浮充？如何控制呢》？
搞过的给个思路也可以？谢谢
不行，因为它要有防反充功能
一个是充电控制一个是防反接
其中一个是防反接用的
防反充用个二极管不就行了吗？
回复【4楼】xiaorunyi 萧润逸
防反充用个二极管不就行了吗？
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二极管损耗大。
回复【5楼】phone
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是啊&&一个VDS=40V、Ids=220A的MOSFET的Rds_on一般在3m欧& &相比之下损耗可以忽略
能给出Q1，Q2的控制电路吗？
看不明白它的控制原理。。。。。。。。。。
有没有高手解释一下控制过程。
跟同步整流好像
回复【6楼】bbssr&&
回复【5楼】phone
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是啊&&一个vds=40v、ids=220a的mosfet的rds_on一般在3m欧& &相比之下损耗可以忽略
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理解了，谢谢
小弟太笨了，能否指明那个是充电用？那个防反接
控制时怎么处理防反接 ？
PWM控制信号是接到Q1,还是Q2呀？还是Q1,Q2都用PWM控制？
PWM充电如何控制呢？谢谢
这个电路左边检测蓄电池电压电路，不共地能检测准确吗？
回复【11楼】anxiangbo
小弟太笨了，能否指明那个是充电用？那个防反接&&
控制时怎么处理防反接 ？
pwm控制信号是接到q1,还是q2呀？还是q1,q2都用pwm控制？
pwm充电如何控制呢？谢谢
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应该不用区分的吧！！！
不用区分如何测量电池板的电压呢？？？
我认为检测电池板的电压还不如检测蓄电池电压吧！&&LS 检测电池板电压是不是检测到电压低于XXX时停止充电，高于一定电压时给蓄电池充电？？
是的，判断电池板电压就是为了给电池充电用
PWM不知如何控制充电呀？
Q1,Q2中应该有一个是导通的假定为Q1（防止反冲），那么用PWM控制Q2的使得太阳能的负极跟蓄电池的负极接通，从而控制对其充电。
是否需要同时检测太阳能及电池电压？或则能不能通过太阳能电压反应蓄电池上的电压.若只是检测太阳能电压只能检测到太阳能电压的高低，但是蓄电池电压的高低不知道。也就不知道是否过冲或过放。
回复【楼主位】anxiangbo
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是的，要两场效应管，可仔细看一下，两个场效应管接法是不样的。回复【楼主位】anxiangbo
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回复【楼主位】anxiangbo
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我想这两个管子，还得要跟二极管配合使用吧。
电路图我已经抄出来了，但是还是没有分析明白
(原文件名:ourdev_TR0X.jpg)
看着好眼熟，仔细看看，原来是我们公司的电路
呀，遇到真人了，
【23楼】 lihui407
留个联系方式交流下吧、
回复【2楼】Forever
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防反接主要是怎么实现的...
22楼上PDF图片，我没看清楚图片，对这个很感兴趣，上清晰图分析工作原理。最近也有用到
期待23楼的答复，能否提供下完整的控制方案呢？
这里面相当于一个电平迁移电路在里面。
我做的充电器充电用的是P管IRF4905。
前几天改成N管了还没测试。
更简单的接法是,两个N管子S接一起,两个D分别接太阳能板和电池的负极.
因为是速率很低的PWM,所以也不需要那样麻烦的推拉驱动电路,用一个PNP管+电阻驱动就足够了.
(原文件名:s02.JPG)
回复【31楼】gwdong
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请问31楼如何检测太阳能电压？
太阳能的电压需要在开关断开的时候检测的吧? 所以它和这开关无关.
具体点，怎么说呢。能给个联系方式吗？ 31楼！
这东西我程序都写好了。
有交流的请联系我的QQ!
31楼的应该是检测电池和电池板之间的电压差吧！这里面不应是开关判断的吧！
太阳能板接上电池，电压就拉下来了，不断开测的话反应不了太阳板的真实电压。
PWM只在有电流传感器可以测出电流的情况下有用，否则就直接充吧，我是充到14.5V断开,电压掉到13.2V以下继续充.
基站的电池组好像是几个月要大电流充一次.
最近正在研究光伏发电
回复【楼主位】anxiangbo
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回复【38楼】HYLG 西北风
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如果用太阳能电池直接给蓄电池充电不会导致蓄电池寿命大大缩短吗？而且如果是给锂电池充电的话极有可能将锂电池充爆
如果太阳能电池和蓄电池不共地，请问如何能检测到太阳能的电压呢？如何能判断白天和黑夜？
我最近也在研究太阳能控制器，有不清楚的朋友，可以加我QQ ： 一起交流和学习。
太阳能通过PWM充电
通的时候就是直冲
断的时候就是浪费
似乎也没听说有大电容作缓冲的
MRAK。。。
搭车求两个mos管的原理.
gwdong 发表于
(原文件名:s02.JPG)
小弟不才，能分析一下？
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