[发明专利]一种可拼接扩展的太阳能光伏充电装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别是涉及一种可拼接扩展的太阳能光伏充电装置及其控制方法。

背景技术

随着社会的进步，人们对手机、笔记本电脑、数码相机等移动通讯设备、数码产品的需求日益增长，这些设备都需要用到电池，因此对充电器的需求也日益增长。近几年手机、笔记本电脑，数码相机等便携式设备的更新换代频繁，导致了这些设备对电池的容量及性能提出更高的要求，但是电池的缓慢发展严重制约了这些便携式设备的待机时间。特别是对于进行户外作业者来说，手机、数码相机、手电筒等移动设备成为了随身携带物品，在户外没有固定的稳压电源对这些设备充电，由于电池容量问题限制了这些设备的工作时间。在全球能源危机的形式下，人们的环保节能意识不断的提高，加上政府对新能源发展的大力扶持，有必要提出一种便携，简单，实用的太阳能光伏充电装置。

现有的太阳充电装置，虽然已经可以实现充电的功能，但是存在几个方面的问题：(1)功率密度低，能量转换效率低，无法充分利用太阳能量；(2)装置的可扩展性和扩展便利性不强；(3)电能质量差，电压和电流稳定性较差，控制精度低，这将成为数码产品和设备的隐形杀手，影响数码产品和设备的使用寿命；(4)最大功率点跟踪功能智能化程度很弱。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种可拼接扩展的太阳能光伏充电装置及其控制方法,实现高效率、高精度、高稳定性和易于扩展的太阳能充电功能，可根据用户的需求实现增加或减少太阳能光伏充电装置和太阳能光伏充电装置母头,扩展输出功率和USB接口数量,以便对更多的手机、笔记本等便携式电子装置进行充电。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种可拼接扩展的太阳能光伏充电装置，由磁性接口的太阳能电 路集成板、智能充电头两个组成部分，磁性接口的太阳能电路集成板与智能充电头通过具有导电功能的磁性导电接口连接，磁性接口的太阳能电路集成板之间通过磁性导电接口连接；

智能充电头包括MCU控制核心模块、DC/DC模块、电流和电压采集模块和充电接口，所述DC/DC模块的输入端与磁性接口的太阳能电路集成板的电压输出端连接，DC/DC模块的控制端与MCU控制核心模块连接；DC/DC模块通过采集端口经电流和电压采集模块与MCU控制核心模块连接；充电接口与DC/DC模块输出端连接；

磁性接口的太阳能电路集成板，采用多边形的结构，将电子线路、磁性接口和太阳能电池片进行集成，形成磁性接口的太阳能电路集成板，在磁性接口的太阳能电路集成板的每个边上设置两个具有导电功能的磁性接口，其中一个是正极，另一个是负极；磁性接口的太阳能电路集成板每条边都可以作为扩展接口与其它磁性接口的太阳能电路集成板进行连接，实现任意方向的扩展拼接。

上述方案中，优选的是智能充电头还包括显示模块，显示模块与MCU控制核心模块连接。

上述方案中，优选的是导电极相同的磁性接口的磁性相同。

上述方案中，优选的是充电接口为USB端口。

本发明智能充电头内的DC/DC模块使用了同步整流和软开关技术进行硬件设计的基础上，采用开关频率追踪法和智能MPPT(最大功率点跟踪)相融合的控制策略，实现高效率的DC/DC转换，进一步提高了太阳能的利用率。

本发明的智能充电头内的DC/DC模块使用同步整流和软开关技术进行硬件电路设计，在此基础上，采用开关频率追踪法和智能MPPT(最大功率点跟踪)相融合的控制策略，其技术方案如下：

基于上述的一种可拼接扩展的太阳能光伏充电装置的控制方法，包括如下步骤:

Step1：利用MCU内部和外部的存储空间，存储系统运行过程中的PWM占空比序列、太阳能光伏电池板的电压Vin序列、充电母头的DC/DC模块输出电压U_i序列，构建系统运行的历史数据；

Step2：建立充电母头的DC/DC模块输出电压和PWM占空比和太阳能电池板输出电压Vin的非线性关系模型：

U(D·Vin)＝a₀+a₁(D·Vin)+a₃(D·Vin)²

式中为充电母头的DC/DC模块输出电压，D为占空比，a₀、a₁、a₂为模型方程系数；

Step3：预测计算太阳能电池输出电压Vin(n+1)＝Vin(n)

+[Vin(n)-Vin(n-1)]