[发明专利]太阳能充电电路及其充电方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及太阳能充电电路及其充电方法。

背景技术

现有技术中较大功率的太阳能光伏(PV)系统的充电器，大功率系统的输入通常为高电压，但受限于日摄量及日摄角度随季节变化，高低瓦数发电差异下电压浮动范围可能相当大，因此低压输入下亦要能够输出电能，而输出为电池一般浮动较小可视为定值。可以采用的电路架构若采用非隔离式，包括如图1所示的降压式转换器及图2所示的升降压式转换器。降压式转换器的优点是控制简单、效率高，缺点是输入电压的高压受限于变流器的输入电压。图2中的升降压式转换器则无此问题，但缺点是需要较多开关，控制较复杂，电路成本较高。图1和图2中两个变换器共同的缺点为非隔离，在高压的设计上需要更高的漏电流等安全性考虑。

隔离式电路则选择性较多，因为电路可以采用单级式(single-stage)亦或双级式(two-stage)来实现，单级式电路虽然电路实现成本较低，但电路在高低压输入下的性能可能有较大差异，开关组件的选择亦较困难，因为组件可能需要承受高压。双级式电路较具弹性，可以应付较宽广的输入电压范围，缺点是控制较复杂，电路成本较高。典型单级式电路，如图3所示，可以采用主动钳位前向式转换器，如图4所示，可以采用半桥式转换器，如图5所示，可以采用全桥式电路及其衍生的类型，考虑输入电压浮动，其变压器匝数比的设计需使用最低电压，而在高输入电压时利用调整占空比的方式进行，因此高低压占空比变化大，系统的性能、效率甚至稳定度都是挑战。因此，现有技术中双级式转换器电路存在转换效率低以及控制复杂的问题。

发明内容

本发明提供的太阳能充电电路及其充电方法，解决现有技术中双级式转换器电路存在转换效率低以及控制复杂的问题。

本发明第一方面提供一种太阳能充电电路，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；

所述光伏模块的输出端分别连接所述两相交错式降压转换器的输入端、所述MPPT控制器的输入端以及所述电压控制器的第一输入端，所述MPPT控制器的输出端连接所述电压控制器的第二输入端，所述电压控制器的输出端连接所述电流控制器的第一输入端，所述电流控制器的第二输入端连接所述两相交错式降压转换器的输出端和所述全桥谐振式转换器的输入端，所述电流控制器的输出端连接所述两相交错式PWM控制器的输入端，所述两相交错式PWM控制器的输出端连接所述两相交错式降压转换器的控制端，所述全桥谐振式转换器的输出端连接电池；

所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；

所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；

所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；

所述电流控制器将所述电流命令信号和所述两相交错式降压转换器输出端的电流信号进行比例积分后获取控制电压信号，并将所述控制电压信号输出给所述两相交错式PWM控制器；

所述两相交错式PWM控制器将所述控制电压信号分别与两个相位不同的锯齿波进行比较后获取PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号调节所述两相交错式降压转换器的输出电流；

所述全桥谐振式转换器对所述两相交错式降压转换器的输出电流进行调整后给所述电池进行充电。

本发明第二方面提供一种太阳能充电电路的充电方法，所述太阳能充电电路包括光伏模块、两相交错式降压转换器、MPPT控制器、电压控制器、电流控制器、两相交错式PWM控制器以及全桥谐振式转换器；

所述充电方法包括以下步骤：

所述光伏模块将太阳能转换为电能，并向所述两相交错式降压转换器输出电流信号，所述两相交错式降压转换器进行电压变换后向所述全桥谐振式转换器输出电流信号；

所述MPPT控制器根据所述两相交错式降压转换器输出的电流信号和电压信号获取电压命令信号，并将所述电压命令信号输出给所述电压控制器；

所述电压控制器将所述电压命令信号与所述两相交错式降压转换器输出的电压信号进行比例积分后获取电流命令信号，并将所述电流命令信号输出给所述电流控制器；