[发明专利]一种基于分离充电的电源控制器架构及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于分离充电的电源控制器（Current-Separated-Based Power Conditioning Unit，CSB-PCU）架构及其控制方法，可以应用于太阳能电池与蓄电池直流电源系统、航天电源系统和石油勘探系统等。

背景技术

航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统通常都是采用太阳能电池阵作为主供电电源，蓄电池作为备用供电电源。当处于光照区时，由太阳能电池阵为母线上的负载供电；当处于阴影区时，由蓄电池为母线上的负载供电；当太阳能电池阵电量多余而蓄电池电量未满电量时，太阳能电池阵为蓄电池充电。

但是目前还未出现能够用于上述系统中进行电源控制的基于分离充电的电源控制器。

发明内容

为解决现有技术中缺少能应用于上述电源系统中的基于分离充电的电源控制器的技术问题，本发明提供一种基于分离充电的电源控制器架构，包括母线负载端和电池端；其特征在于：还包括供电阵组、充电阵组、控制系统、以及分别受控制系统控制的（Batters Discharge Regulator，放电调节器）和BCDR（Batters Charge and Discharge Regulator，充放电调节器）；

供电阵组包括若干个供电阵，供电阵包括相连接的太阳能电池和第一功率调节电路，第一功率调节电路的输出端与母线负载端连接，其控制端与控制系统连接；

充电阵组包括若干个充电阵，充电阵包括相连接的太阳能电池和第二功率调节电路，第二功率调节电路的输出端以可切换的方式选择性地分别与母线负载端或电池端、BDR的输入端和BCDR的输入端连接，其一个控制端与控制系统连接；

BDR和BCDR各自的控制端分别与控制系统连接，各自的输出端分别与母线负载端连接；

BDR用于当控制系统判断负载处于重载或架构处于阴影区时，控制蓄电池向母线放电；BCDR用于当控制系统判断蓄电池需充电时，控制蓄电池的充电电流。

进一步的，所述架构包括分别与控制系统连接且受其控制的昼夜平分点开关和补充充电支路；所有充电阵的输出端汇接于充电阵组的输出端后与昼夜平分点开关的动端连接，昼夜平分点开关的一个不动端与母线负载端连接，另一个不动端分别与BDR的输入端、BCDR的输入端和电池端连接；补充充电支路包括第一电阻、第一开关和第二电阻，第一电阻和第一开关串接后接于母线负载端和电池端之间，第二电阻与串接后的第一电阻和第一开关并联，第一开关与控制系统连接且受其控制；

控制系统用于当架构处于无阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组连接到母线负载端，还用于当架构处于阴影区时通过控制昼夜平分点开关将充电阵组连接到电池端。

进一步的，第二功率调节电路包括第二N-MOSFET和P-MOSFET，第二N-MOSFET的源级分别与充电阵的太阳能电池和充电阵的第一个输出端连接，其栅极与控制系统连接，漏极接地；P-MOSFET的漏极与第二N-MOSFET的源级相接，其栅极接控制系统，其源级与充电阵的第二个输出端连接；充电阵的第一个输出端与母线负载端连接，其第二个输出端分别与蓄电池端、对应的BDR的输入端和对应的BCDR的输入端连接。

采用这样的技术方案，将集中的昼夜平分点开关进行分离化处理，分散到各个太阳阵的功率电路中，同时去掉电池充电电阻，能避免因为昼夜平分点开关故障造成PCU重要故障；昼夜平分点开关开关分散化以后，提高了功率分配的灵活性，可以对每一路太阳能进行调度；此外，不再采用电阻充电开关和电阻，降低设备重量，降低热耗。

更进一步的，控制系统包括主控制器、第一调节器和第二调节器，第一调节器和第二调节器各自的控制端分别与主控制器连接，第一调节器的输出端与BCDR的控制端连接，第二调节器的输出端分别与第二功率调节电路的第二N-MOSFET的栅极和P-MOSFET的栅极连接；主控制器还与第一功率调节电路的控制端连接。

本发明还提供一种基于分离充电的电源控制器架构使用的控制方法，包括：

步骤s1：当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发或小电流充电设置发生时，控制系统关闭BCDR，控制系统控制充电阵的第二N-MOSFET和P-MOSFET的开关，使得充电阵向电池端进行脉冲充电；

步骤s2：当控制系统判断负载电流较重、母线过压保护被触发和小电流充电设置这三种情况均未发生时，控制系统控制BCDR工作，控制系统控制充电阵的第二N-MOSFET关断、P-MOSFET导通，充电阵向电池端连续充电。

进一步的，步骤s1包括：