[发明专利]复合电源系统

说明书

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种复合电源系统。

背景技术

可充电蓄电池是一种最成熟、最常用的简单电源装置，常用的蓄电池类型有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等，但他们普遍具有体积重量大、功率密度低、充电时间长、使用寿命短等缺点。近年，超级电容器作为一种具有良好功率特性的新型储能装置受到了广泛的关注和研究。与常用的蓄电池相比，超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、效率高、循环寿命长等优点，但其能量密度低，一般不能单独作为供电装置来使用。有相关研究将二者结合组成复合储能系统，这种复合电源性能的发挥需要依靠合理可靠的控制装置和能量管理方法。但这些储能装置都没有能量获取功能，不能为电源系统补充能量。在一些应用场合，如移动机器人、智能传感器节点等，要求电源有最大限度的持续工作能力。太阳能是环境中普遍可以被利用的一种能量，太阳能光-电转换及其控制技术已经比较成熟，基于太阳能的能量获取的方式对对很多应用具有实际意义。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种效率高、操作简单的复合电源系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括太阳能电池板、蓄电池、电容器、太阳能控制器（MPPT）、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、直流母线和负载，其结构要点直流母线分别与太阳能控制器、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、负载相连，太阳能控制器与太阳能电池板相连，第一DC/DC转换电路与蓄电池相连，第二DC/DC转换电路与电容器相连。

作为一种优选方案，本发明所述第二DC/DC转换电路采用双向升压/降压电路。

作为另一种优选方案，本发明所述蓄电池采用锂离子蓄电池。

本发明有益效果。

本发明中电容器对蓄电池电流起到了良好的补充和平滑作用，可延长蓄电池的使用寿命，并可利用周围环境的太阳能为负载在线获得能量补充，提高机负载的持续工作能力。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括太阳能电池板、蓄电池、电容器、太阳能控制器（MPPT）、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、直流母线和负载，直流母线分别与太阳能控制器、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、负载相连，太阳能控制器与太阳能电池板相连，第一DC/DC转换电路与蓄电池相连，第二DC/DC转换电路与电容器相连。

所述第二DC/DC转换电路采用双向升压/降压电路。DC/DC变换器的驱动电路采用专用的半桥驱动芯片IR2110，其可分别输出半桥电路高端和低端的两路驱动信号，结构紧凑，外电路设计简单。当驱动低端MOS管时，只需一路PWM信号输入IR2110即可。当驱动高端MOS管时，需要控制器输出一对互补对称的PWM信号给IR2110的输入端，这是因为对高端桥臂的驱动是通过自举方式实现的，低端MOS管的互补导通才能实现对自举电容的充电。

所述蓄电池采用锂离子蓄电池。

本发明由光伏电池、蓄电池和电容器组成的复合电源系统可能有多种结构形式，最简单的结构就是将三者直接并联，但这样太阳能不能被充分利用，蓄电池和电容器的特性也不能充分发挥。将蓄电池和电容器分别通过一个DC/DC变换器接入直流母线，可实现对蓄电池和电容器输出功率的主动控制，实现能量的管理。蓄电池是主储能装置，为了减少电能通过DC/DC变换器时的功率损失，可不采用蓄电池和直流母线间的DC/DC变换器，将蓄电池直接与直流母线相连。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。