本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術領域，尤其涉及一種充放電控制器及光伏充放電系統(tǒng)。

背景技術：

光伏充放電系統(tǒng)是由光伏電池、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜及太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備組成。其中充放電控制器是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備，是整個光伏充放電系統(tǒng)中的關鍵部件。在光伏充放電系統(tǒng)中，因為光伏電池的輸出特性不穩(wěn)定，受外界環(huán)境如氣候、光照強度及溫度等因素的影響，因此對于蓄電池的充放電管理要比在其他場合復雜。另外，光伏充放電系統(tǒng)所連接的負載功率也會隨時發(fā)生變化，導致蓄電池的電壓管理容易出現(xiàn)漏洞。因此，為盡可能地使光伏電池的能量利用率最大化，同時，還需要實現(xiàn)恒流或恒壓放電輸出，為負載提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，設計一種高效率的充放電控制器對光伏充放電系統(tǒng)顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術中的充放電控制器包括兩個獨立的充電電路和放電電路。充電電路多采用脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)控制，用不同占空比的PWM信號控制場效應晶體管的導通和關斷，實現(xiàn)了對蓄電池的充電，或采用降壓Buck電路形成的直流/直流(DC/DC)變換電路對蓄電池充電。在需要對負載進行供電時，蓄電池通過一個獨立的放電電路對負載供電。例如，負載要求具有恒流輸出且工作電壓高于蓄電池電壓的發(fā)光二極管(LED)照明設備，則放電電路是由Boost升壓電路形成的直流/直流(DC/DC)變換電路。在實際應用中，LED作為新型的高效節(jié)能型照明設備，廣泛應用于城市公路的路燈照明領域。以光伏發(fā)電作為電力的主要來源，以蓄電池作為電力的儲存裝置是當前太陽能LED路燈的主要形式。

在采用LED燈作為路燈照明的情況下，充放電控制系統(tǒng)白天通過太陽能對蓄電池充電，晚上蓄電池放電為LED燈供電，充放電是在不同的時間段時 間的。如果采用獨立的充放電控制電路結構，則會使充放電控制器體積大，不便于在生產(chǎn)生活中廣泛安裝使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種使充電電路和放電電路共用充放電控制電路的充放電控制器及光伏充放電系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術中的充放電控制器器體積大、不便于在生產(chǎn)生活中廣泛安裝使用的技術問題。

本發(fā)明提供一種充放電控制器，包括充放電控制電路、充電截止開關和負載開關；

所述充電截止開關設置在所述充放電控制電路的充電入口端與光伏電池之間的充電電路上；所述負載開關設置在所述充放電控制電路的放電端與負載之間的放電電路上；所述充放電控制電路的充電出口端還與蓄電池連接；

所述充放電控制電路，用于在所述充電截止開關斷開、所述負載開關連接時，控制所述光伏電池對所述蓄電池進行充電；還用于在所述充電截止開關連接、所述負載開關斷開時，控制所述蓄電池對所述負載進行放電。

進一步地，所述充放電控制器還包括防反開關，所述防反開關設置在所述充電截止開關與所述光伏電池之間。

進一步地，所述充放電控制電路包括:電容、電感、第一場效應晶體管、第二場效應晶體管和二極管；

所述第一場效應晶體管的柵極用于接收第一控制信號，源極與所述第二場效應晶體管的漏極連接，使得所述第一場效應晶體管與所述第二場效應晶體管串接在一起；所述電容的正極與所述第一場效應晶體管的漏極連接，所述電容的負極與所述第二場效應晶體管的源極連接，以使得所述電容與所述第一場效應晶體管與所述第二場效應晶體管所形成的串接電路并聯(lián)；所述二極管的陰極與所述第二場效應晶體管的漏極連接，所述二極管的陽極與所述第二場效應晶體管的源極連接，以使得所述二極管與所述第二場效應晶體管并聯(lián)；所述電感的一端與所述第二場效應晶體管的漏極連接，所述電感的另一端與所述蓄電池的正極連接，所述第二場效應晶體管的源極與所述蓄電池的負極連接，所述第二場效應晶體管的源極接地，所述第二場效應晶體管的柵極用于接收第二控制信號。

進一步地，所述防反開關采用第三場效應晶體管實現(xiàn)。

進一步地，所述充電截止開關為第四場效應晶體管實現(xiàn)。

進一步地，所述負載開關為第五場效應晶體管實現(xiàn)。

進一步地，所述第三場效應晶體管的柵極用于接收第三控制信號，所述第三場效應晶體管的漏極連接所述光伏電池，所述第三場效應晶體管的源極連接所述第四場效應晶體管的源極，所述第四場效應晶體管的漏極連接所述電容的正極，所述第四場效應晶體管的柵極用于接收第四控制信號。

進一步地，所述第五場效應晶體管的柵極用于接收第五控制信號，所述第五場效應晶體管的漏極連接所述第一場效應晶體管的漏極，所述第五場效應晶體管的源極連接所述負載。

本發(fā)明還提供一種光伏充放電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括光伏電池、充放電控制器、蓄電池和負載，所述充放電控制器分別與所述光伏電池、所述蓄電池和所述負載電連接；所述充放電控制器用于控制所述光伏電池對所述蓄電池進行充電；還用于控制所述蓄電池對所述負載進行放電；其中所述充放電控制器采用了如上所述的充放電控制器。

本發(fā)明的充放電控制器及光伏充放電系統(tǒng)，通過采用充電和放電共用的充放控制電路，實現(xiàn)在充電截止開關斷開、負載開關連接時，控制光伏電池對蓄電池進行充電，實現(xiàn)在充電截止開關連接、負載開關斷開時，控制蓄電池對負載進行放電。因此，本發(fā)明的充放電控制器，由于采用了充放電一體的充放電控制電路，能夠減小充放電控制器的體積，從而提高充放電控制器的集成度，便于在生產(chǎn)生活中廣泛安裝使用。同時由于將充電和放電的電路集成設計為一體，從而有效地降低了充放電控制器以及光伏充放電系統(tǒng)的成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的充放電控制器的實施例一的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的充放電控制器的實施例二的結構示意圖；

圖3為圖2所示的充放電控制器的充電電路圖；

圖4為圖2所示的充放電控制器的放電電路圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明的充放電控制器的實施例一的結構示意圖，如圖1所示，本實施例的充放電控制器，具體可以包括充放電控制電路11、充電截止開關12和負載開關13。

如圖1所示，本實施例的充放電控制器中的充電截止開關12設置在充放電控制電路11的充電入口端與光伏電池14之間的充電電路上；負載開關13設置在充放電控制電路11的放電端與負載16之間的放電電路上；充放電控制電路11的充電出口端還與蓄電池15連接。在具體實施時，充電截止開關12連接時，負載開關13斷開，充放電控制電路11與光伏電池連通，充放電控制電路11進入充電狀態(tài)，對蓄電池15充電，對負載16不供電。充電截止開關12閉合時，負載開關13連接，充放電控制電路11與負載16連通，充放電控制電路11進入放電狀態(tài)，對負載16供電。

本實施例的充放電控制器中的充放電控制電路11用于在充電截止開關12斷開、負載開關13連接時，控制光伏電池14對蓄電池15進行充電；充放電控制電路11還用于在充電截止開關12連接、負載開關13斷開時，控制蓄電池15對負載16進行放電。在具體實施時，截止開關12和負載開關13不會同時連接或斷開，也就是說充放電控制電路11的充電和放電不能同時進行。

本實施例的充放電控制器的具體工作流程如下：在有太陽光的白天，光伏電池板將太陽光的光能轉化成電能，并存儲在光伏電池14中。然后斷開充電截止開關12、斷開負載開關13，充放電控制電路11可以控制光伏電池14 對蓄電池15進行充電，直到光伏電池14的電壓低于蓄電池15的電壓或蓄電池充滿，光伏電池14停止對蓄電池15進行充電。當負載需要供電的時候，斷開充電截止開關12、斷開負載開關13，充放電控制電路11可以控制蓄電池15對負載16供電。之后，便可以按照上述方式重復實現(xiàn)控制光伏電池14對蓄電池15進行充電，控制蓄電池15對負載16供電，依次類推，實現(xiàn)充放電控制器的功能。

本實施例的充放電控制器，通過采用充電和放電共用的充放控制電路11，實現(xiàn)在充電截止開關12斷開、負載開關13連接時，控制光伏電池對蓄電池15進行充電，實現(xiàn)在充電截止開關12連接、負載開關13斷開時，控制蓄電池15對負載16進行放電。因此，本發(fā)明的充放電控制器，由于采用了充放電一體的充放電控制電路11，能夠減小充放電控制器的體積，從而提高充放電控制器的集成度，便于在生產(chǎn)生活中廣泛安裝使用。同時由于將充電和放電的電路集成設計為一體，從而有效地降低了充放電控制器以及光伏充放電系統(tǒng)的成本。

圖2為本發(fā)明的充放電控制器的實施例二的結構示意圖，如圖2所示，本實施例的充放電控制器在上述實施例一的基礎上，進一步還可以包括防反開關17，防反開關17設置在充電截止開關12與光伏電池14之間。

在實際應用中，充放電控制電路11在控制光伏電池14對蓄電池15進行充電時，若充電一段時間之后，光伏電池14電量不足，導致蓄電池15的電壓大于光伏電池14的電壓，此時，可能存在蓄電池15反向對光伏電池14充電的情形。為了避免這種情形的發(fā)生，本實施例中通過在充電截止開關12與光伏電池14之間增加防反開關17。這樣，在實際應用中防反開關17可以防止充放電控制電路11在控制光伏電池14對蓄電池15充電時，若光伏電池14的電壓小于蓄電池15的電壓，蓄電池15也不會反向給光伏電池14充電。

進一步可選地，如圖2所示，本實施例的充放電控制器中的充放電控制電路11包括:電容C、電感L、第一場效應晶體管Q₁、第二場效應晶體管Q₂和二極管D。第一場效應晶體管Q₁的柵極用于接收第一控制信號，源極與第二場效應晶體管Q₂的漏極連接，使得第一場效應晶體管Q₁的源極與第二場效應晶體管Q₂串接在一起；電容C的正極與第一場效應晶體管Q₁的漏極連接，電容C的負極與第二場效應晶體管Q₂的源極連接，以使得電容C與第一場效 應晶體管Q₁與第二場效應晶體管Q₂所形成的串接電路并聯(lián)；二極管D的陰極與第二場效應晶體管Q₂的漏極連接，二極管D的陽極與第二場效應晶體管Q₂的源極連接，以使得二極管D與第二場效應晶體管Q₂并聯(lián)；電感L的一端與第二場效應晶體管Q₂的漏極連接，電感L的另一端與蓄電池15的正極連接，第二場效應晶體管Q₂的源極與蓄電池15的負極連接，第二場效應晶體管Q₂的源極接地，第二場效應晶體管Q₂的柵極用于接收第二控制信號。

進一步可選地，防反開關17采用第三場效應晶體管Q₃實現(xiàn)；充電截止開關12采用第四場效應晶體管Q₄實現(xiàn)。第三場效應晶體管Q₃的柵極用于接收第三控制信號，漏極連接光伏電池14，第三場效應晶體管Q₃的源極連接第四場效應晶體管Q₄的源極，第四場效應晶體管Q₄的柵極用于接收第四控制信號，漏極連接電容C的負極。第三場效應晶體管Q₃與第四場效應晶體管Q₄是相對放置的，其源級連接在一起，構成了具有雙向阻斷功能的開關，即當?shù)谌龍鲂躋₃和第四場效應管Q₄均處于斷開時，不僅可以阻斷從光伏電池14流向蓄電池15的電流，還可以阻斷從蓄電池15流向光伏電池14的電流。從而用于控制蓄電池15的充電并且防止蓄電池15的電壓反沖給所述光伏電池14。本領域技術人員應當可以知道，防反開關17和充電截止開關12還可以采用其他能夠實現(xiàn)本發(fā)明目的器件，例如二級管，繼電器等。

進一步可選地，負載開關13可以為第五場效應晶體管Q₅實現(xiàn)。第五場效應晶體管Q₅的柵極用于接收第五控制信號，漏極連接第一場效應晶體管Q₁的漏極，第五場效應晶體管Q₅的源極連接負載16。本領域技術人員應當可以知道，負載開關13還可以采用其他能夠實現(xiàn)本發(fā)明目的其他器件，例如二級管，繼電器等。

圖3為圖2所示的充放電控制器的充電電路圖。在實際應用中，在有太陽光的白天，光伏電池14為蓄電池15進行充電，圖2中的第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄分別接收閉合第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄第三控制信號和第四控制信號，以使第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄均處于閉合狀態(tài)，第五場效應晶體管Q₅接收斷開第五場效應晶體管Q₅的第五控制信號，以處于斷開狀態(tài)，以與負載斷開連接，得到圖3所示的充電電路圖。且此時第一場效應晶體管Q₁接收連接第一場效應晶體管Q₁的第一控制信號，也就是脈沖控制信號，從而起到高頻開關管的作用，第二場效 應晶體管Q₂接收斷開第二場效應晶體管Q₂的第二控制信號，以處于關斷狀態(tài)。

本發(fā)明的充放電控制器還具有最大功率點跟蹤功能。微處理器對光伏電池14進行測能，即不斷檢測光伏電池兩端的電壓和電流。光伏電池的特征之一是其輸出的電壓和電流呈非線性變化，且其輸出的電壓越高，電流越小，電壓越低，電流越大，因此，為提高光伏電池14的輸出功率，微處理器計算出光伏電池的最大功率點，以及測量光伏電池在最大功率點時輸出的電流。根據(jù)光伏電池在最大功率點時輸出的電流，給第一場效應晶體管Q₁的柵極輸入第一控制信號，以調(diào)整第一場效應晶體管Q₁源漏極的電流大小，以實現(xiàn)為蓄電池高效率地進行充電。

當光伏電池為蓄電池充電時，Q₁在高速開關動作，其漏極的電壓會發(fā)生波動，電容C起到儲備電能的作用，平滑Q₁漏極的電壓，使蓄電池15能穩(wěn)定地進行充電。本實施例的充放電控制器，在第二場效應晶體管Q₂的兩端并聯(lián)有二極管D，以與電感和蓄電池形成回路，使電感產(chǎn)生的電動勢在回路中電流持續(xù)。以上電路實現(xiàn)了具有最大功率點跟蹤功能的充電Buck電路。

圖4為圖2所示的充放電控制器的放電電路圖。在實際應用時，當負載需要供電的時候，將圖2中的第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄分別接收斷開第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄的第三控制信號和第四控制信號，以第三場效應管Q₃和第四場效應管Q₄使均處于斷開狀態(tài)，以與光伏電池斷開連接第五場效應晶體管Q₅接收閉合第五場效應晶體管Q₅的第五控制信號處于閉合狀態(tài)，以與負載16建立連接，得到圖4所示的放電電路圖。且此時第二場效應晶體管Q₂接收閉合第二場效應晶體管Q₂的第二控制信號，即脈沖控制信號，從而起到高頻開關管的作用，第一場效應晶體管Q₁接收斷開第一場效應晶體管Q₁的第一控制信號，以處于關斷狀態(tài)。

此時，蓄電池15輸出的電流流經(jīng)電感L和第二場效應管Q₂，形成回路，二極管D不起作用。當為負載16供電時，第二場效應晶體管Q₂接收第二控制信號后斷開，第一場效應晶體管Q₁起到二極管的作用，電流流經(jīng)電感L、第一場效應晶體管Q₁和負載16，形成回路。電容C用于平滑對負載16的輸出電壓。以上電路實現(xiàn)了升壓恒流輸出功能的Boost放電電路。

本實施例的充放電控制器，通過采用充電和放電共用的充放控制電路11， 實現(xiàn)在充電截止開關12斷開、負載開關13連接時，控制光伏電池對蓄電池15進行充電，實現(xiàn)在充電截止開關12連接、負載開關13閉時，控制蓄電池15對負載16進行放電。因此，本發(fā)明的充放電控制器，由于采用了充放電一體的充放電控制電路11，能夠減小充放電控制器的體積，從而提高充放電控制器的集成度，便于在生產(chǎn)生活中廣泛安裝使用。同時由于將充電和放電的電路集成設計為一體，從而有效地降低了充放電控制器以及光伏充放電系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明還提供一種光伏充放電系統(tǒng)，本實施例的光伏充放電系統(tǒng)包括光伏電池14、充放電控制器、蓄電池15和負載16。充放電控制器分別與光伏電池14、蓄電池15和負載16電連接；充放電控制器用于控制光伏電池14對所述蓄電池15進行充電；充放電控制器還用于控制蓄電池15對負載16進行放電；其中充放電控制器采用了如圖1或圖2實施例所示的充放電控制器。本實施例的光伏充放電系統(tǒng)參考上述圖1或者圖2所示的整個結構。本實施例的光伏充放電系統(tǒng)的工作流程以及技術效果可以參考如上述圖1或圖2實施例的記載，在此不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。