太阳能电池板充放电控制器 电路图

太阳能作为清洁能源之一，受到了越来越多的重视。

在太阳能发电系统中，充电和放电是其最基本的工作模式。

然而，由于太阳能发电系统的不稳定性，经常会出现光照不足或者夜晚无法继续发电的情况。

设计一种能够自动切换外部供电并进行充放电控制的电路就显得十分必要。

具体来说，太阳能发电系统通常由太阳能电池板、控制器、锂电池和逆变器等部分组成。

其中，太阳能电池板负责将光能转化为电能，充电器控制器则用于监控光照情况和电池充放电状态，而锂电池和逆变器则分别负责储存电能和将直流电转化为交流电以供使用。

为了实现太阳能锂电池充放电及外部供电自动切换的电路，我们需要考虑以下几个方面：1. 充电控制：- 在充电模式下，需要保证太阳能电池板能够将充足的电能输送给锂电池，同时避免过充的情况发生。

- 一般来说，充电控制可以通过控制器来实现，通过监测光照强度和电池电压来调节充电电流和电压，使其达到最佳状态。

2. 放电控制：- 在放电模式下，需要保证锂电池能够为逆变器提供足够的电能，并且避免电池过放造成损坏。

- 放电控制同样可以通过控制器来实现，通过监测负载情况和电池电压来调节放电电流和电压，使其处于安全合适的状态。

3. 外部供电切换：- 当太阳能电池板不能为电池充电时，需要自动切换到外部电源进行充电。

而当太阳能电池板能够继续发电时，则应自动切换回太阳能充电模式。

- 外部供电切换可以通过继电器或者智能控制器来实现，通过监测太阳能电池板输出和外部电源情况来进行切换控制。

要设计一个太阳能锂电池充放电及外部供电自动切换的电路，首先需要根据实际场景和需求确定合适的控制器和传感器，其次需要设计电路连接和控制逻辑，最后通过实验验证其性能和稳定性。

在实际工程中，为了提高系统可靠性和安全性，可以考虑使用多级保护措施，并在电路设计和选型上尽量选择稳定可靠的元器件和设备，另外也可以考虑加入远程监控和故障报警功能，以便及时发现和处理异常情况。

太阳能锂电池充放电及外部供电自动切换的电路设计是一个复杂而又有挑战性的工程，需要综合考虑充放电控制、外部供电切换和系统可靠性等方面，希望能够通过不断努力和创新，为太阳能发电系统的稳定运行和普及做出更大的贡献。

并联模式太阳能／风能充电控制器当连接一个太阳能电池板给可充电电池充电，使用充电控制电路，以防止电池过度充电是很重要的。

充电控制可以由多种不同类型的电路来执行。

低功率的太阳能系统可以使用并联电路充电控制（电压调节器），一个例子被示出为上部这个电路。

更高的电源系统可以使用开关充电控制器，比如这个充电控制电路。

非常大的系统，如电网并列安装，经常使用的最大功率点（MPPT）充电控制器。

这个并联模式电路是最适合用于低功率系统，它比基于串联模式电压调节充电控制器更有效。

当电池达到预设的充满电压，充电控制电路从太阳能电池板吸收电流，中断到电池的充电电流。

该电路是一个并联的开关模式充电控制器。

在并联模式电路，太阳能电池板通过一个串联二极管直接连接到电池。

该二极管防止电池的电流通过PV电池板在夜间回流。

当太阳能电池板为电池充电到所需的全电压，并联电路连接的电阻负载吸收多余的光伏充电电流。

并联模式充电控制器的主要优点是在太阳能电池板和电池之间没有了开关晶体管。

开关晶体管都是非完美的器件，他们以热的形式损失掉一部分电能。

低效率的并联模式控制器的开关晶体管不影响充电效率，它只是打开时将多余的电力消耗掉。

并联模式调节器的主要缺点是，应用在不同的光伏电池板时负载电阻需要被调整到一个特定的值。

这使得它很难以设计为一个通用的设备。

此外，对于高电流的设计中，负载电阻变大，且价格昂贵。

串联方式和并联模式控制器之间的另一个区别在于，动力源（PV 板）连接的负载。

在串联模式控制器，当电池达到满点，电源电流通路被关断。

在并联模式控制器，电源总是连接到一个负载。

这种差别使得并联模式调节器适合于用作DC-输出风力发电机的调节器。

风力发电机应该总是被连接到一个负载，以保持叶片转速在阵风中不会过快。

如果风力发电机空载运行时，快速旋转会损坏刀片和磨损轴承。

规格太阳能电池板开路电压：18V太阳能电池板的短路电流：最大200mA电池电压：12V（标称）电池容量：0.1?20AH原理太阳能电池的电流从光伏面板通过1N5818肖特基二极管对电池进行充电。

R9口04图5.3充电电路困控制器充电电路图如图5.3所示，太阳电池板电压经Rl和R2分压后，送至单片机A/D转换口ADI检测，用来判别光线的强弱。

白天光线充足时，由太阳能电池板给蓄电池充电。

控制器把不断检测蓄电池端电压作为控制充电程度的方法；另外设定转换点的蓄电池端电压值，控制充电各阶段的自动转换和停充。

为了延长蓄电池使用的寿命，提高充电效率，控制器采用浮充和均充相结合的充电方式对蓄电池充电。

如图5.3所示，通过不断检测蓄电池端电压，经R3、R4及IOK电位计Wl分压后送至单片机的ADZ,经刀D转换后，连续变化的电压信号转换为离散的数字信号，使单片机的I/0口发出高、低电平信号来控制三极管TZ的导通与关断及Tl管IRFZ44N的关断与导通［451,从而控制蓄电池的充电状态。

在蓄电池充电初期，TZ导通、Tl关断，太阳电池板经肖特基二极管Dl给Tl持续充电，直到蓄电池端电压充至浮充点，再由单片机I/O口发出PWM信号、快速控制TZ的导通与关断及Tl的关断与导通，实现对蓄电池的脉冲式充电。

当蓄电池电压充至过充点时，由单片机I/O口发出低电平信号，TZ关断、Tl导通，太阳能电池和Tl管形成回路，停止对蓄电池的充电，形成对蓄电池的过充保护。

当蓄电池电压降至浮充电压和恢复电压时，分别对其进行脉冲式充电和全充充电。

5.1.5蓄电池电压检测电路的设计在本课题中，我们需要采样的电压主要是蓄电池和太阳电池的电压，为了保证准确性，整个系统的基准零电位点为同一个点，我们选择为太阳电池的负极。

电压检测电路主要是将蓄电池两端的电压进行采集，如图5.5所示，利用2个电阻分压，将。

一26v的电压转化为O~3.3v的电压，并利用微控制器的刀D输入端读入数据，转换为数字信号，最终将数字信号再转化为模拟信号。

此检测电路主要用到的元器件是电阻和运算放大器，还有稳压二极管。

其中LM358是单电源供电的双运算放大器，在这个电路中，它将它做成一个电压跟随器，以提高电路的驱动能力。

太阳能路灯充放电控制器的电路框图2-1所示。

太阳能电池板接收光照并把太阳能转化为电能，通过充放电控制器为锂蓄电池充电。

锂蓄电池放电同样通过通过控制器来控制L ED 照明电路图2-1单片机作为太阳能路灯控制系统的核心。

太阳能控制器设计的好坏关系到整个系 统能否正常运行。

控制器的核心是PICl6F711。

它是目前世界上片内集成外围模块最多、功能最的单片机品种之一，是高性能的8位单片机。

它采用哈佛总线结构和RISC 技术指令执行效率高．功耗极低．带有FLASH 程序存储器，配置有5个端口33个双向输入输出引脚，这些引脚大部分有第二、第三功能．内嵌8个10位数字精度的AD 转换器，配有2个可实现脉宽涮制波形输出的CCP 模块。

控制器主要的工作是白天实现太阳能电池板对蓄电池充电的控制。

晚上实现蓄电池对负载放电的控制。

太阳能电池板 充放电控制器 （PILC6F711) LED 照明模块 铅蓄电池4.1.1 充电部分的控制本方案采用PWM 脉冲调制控制保护技术，不仅能有效地保护蓄电池，防止过充电现象的发生，还能快速、平稳地为蓄电池充电。

所谓PWM控制就是控制输出波形的占空比，周期并不改变，通过开关管的导通与闭合来控制充放电。

蓄电池的电压低于13V时，单片机输出一个相应占空的脉冲，控制三极管(Q1)通和断的时问，从而控制场效应管IRFZ44(Q3)的通和断，使到充电的电流为0．24A 左右，此时处于预充状态。

蓄电池的电压高于1 3V 时，单片机输出一个高电平(相当于PWM 占空比为1)，三极管(Q1)导通，场效应IRFZ44(Q3)处于截断状态，此时太阳能电池板以最大的电流为蓄电池充电一一恒流充电。

当蓄电池电压接近等于16．8V 时，通过控制占空比，也使场效应管IRFZ44(Q3)实现通断控制，使充电状态处于恒压浮充状态。

当电流小于一个值(0．24A)时，单片机就输出一个低电平，使场效应管IRFZ44(Q3)完全导通，停止给蓄电池充电。

太阳能充电控制器的三组电路说明「奥林斯科技」
太阳能充电控制器能根据蓄电池的电压高低调节充电电流的大小，并决定是否向负载供电，实现以下目标。

1．经常保持蓄电池处在饱满状态。

2．防止蓄电池过度充电。

3．防止蓄电池过度放电。

4．防止夜间蓄电池向太阳能板反向充电。

太阳能控制器由切换电路、充电电路、放电电路三部分组成。

一、切换电路
太阳能电池接在常闭触点，继电器线圈受三极管Q2控制，当太阳能电池受光照时，Q1导通而02截止，使得继电器线圈绝大部分时间不耗电。

在太阳能电池不受光照时，Q1截止而Q2导通，交流电经常开触点送出。

二、充电电路
由UC33906和一些附属元件共同组成了"双电平浮充充电器"。

太阳电池的输入电压加入后．利用电阻R，检测出电流的大小，再利用R2、R3、R4、R5、R6检测蓄电池的工作参数，经过内部电路分忻．进而通过 Q3对输出电压、电流进行控制。

Rs取值为0.025Ω，充电电流最大为10A，根据蓄电池的容量大小．可改变R，以改变充电电流。

三、放电电路
用LM2903接成双迟滞电压比较器，可使电路在比较电压的临界点附近不会产生振荡。

R10、RPl、RP2、LJ2B、Q4、Q5和K2组成过放电压检测比较控制电路。

电位器RPl、RP2起设定过放电压的作用。

文章相关关键词：太阳能控制器
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太阳能草坪灯充放电控制器的设计和电路原理太阳能草坪灯电控制器作为光伏电池和铅酸蓄电池的接口电路，一般都希望让其工作在最大功率点，实现更高的效率，但是在实现最大功率点跟踪的同时，还需要考虑进行蓄电池充电控制。

目前常用的主电路拓扑主要有降压型电路（Buck）变换器、升压型电路（Boost）变换器、丘克电路（Cuk）变换器等。

一般光伏电池输出电压波动较大，而Buck变换器或Boost变换器只能进行降压或升压变换，受此影响，光伏电池不能在大范围内完全工作于最大功率点，从而造成系统效率下降。

同时，Buck变换器输入电流纹波较大，如果输入端不加一个储能电容就会使系统工作在断续状态下，从而导致光伏电池输出电流时断时续，不能处于最佳工作状态；而Boost变换器输出电流纹波较大，用此电流对蓄电池进行充电，不利于蓄电池的使用寿命；Cuk变换器同时具有升压和降压功能，将Cuk变换器应用于光伏系统充电控制器中，可以在较大范围内实现最大功率点跟踪，有利于系统效率的提高。

因此，常选用Cuk变换器作为充电控制器的主电路，其系统拓扑如图7所示。

Cuk变换器在负载电流连续的情况下，其电路的稳态过程有：1、开关管Vr导通期间此期间开关管Vr导通，电容C2上的电压使二极管D2反偏而截止，这时输入电流iL2使Ll储能；C2的放电电流iL2使L2储能，并供电给负载，如图8（a）所示。

2、开关管Vr截止期间此期间开关管Vr截止，二极管D2正偏而导通，电源和Ll的释能电流iLl向C2充电，同时L2的释能电流iL2以维持负载，如图8（b）所示。

因此，Vr截止期间C2充电，Vr导通期间C2向负载放电，C2起能量传递的作用。

太阳能草坪灯的电路原理比较简单。

下面我们具体介绍一种简单的太阳能草坪灯的电路原理。

它的控制器就是采用升压电路来实现的。

元器件选择：BT1选用3.8V/80mA太阳能电池板，单晶硅为好，多晶硅次之；BT2选用两节1.2V/600mA Ni-Cd电池，如需要增大发光度或延长时间，可相应提高太阳能板及电池功率。

太阳能充放电控制器电路图文分析太阳能控制器最主要功能是实现铅酸蓄电池的充放电保护。

下图是一12V蓄电池充放电保护电路的结构原理图。

系统主要由蓄电池充放电回路、充电比较电路、放电比较电路、充电控制电路、放电控制电路、稳压电路模块组成。

图3.21蓄电池充放电保护电路1. 蓄电池充放电回路蓄电池充放电回路由太阳能电池组件、保险丝、蓄电池及继电器组成。

如图3.29所示，当继电器J1加正向电压，则J1-1开关与蓄电池导通，实现12V蓄电池的充电。

如果继电器J1无正向电压，则J1-1开关与电阻R1及LED1导通，不给蓄电池充电，LED1指示灯点亮，表示不充电。

2. 充电比较器电路蓄电池充电比较电路由R2、PR1、比较器A1、R7、ZD1、R6组成。

该电路是一个正向迟滞比较电路。

其中比较器LM393采用单电源接线方式，输出U OH=8V（LM317稳压电路输出8V），U OL=0V；R7为反馈电阻；蓄电池电压变化信号通过R2电阻接入A1同相端；电阻R2及可调电阻RP1构成蓄电池电压采集电路；反相端链接到基准电路，电压为6.2V。

当蓄电池充电电压达到13.5V时，比较器A1的7号管脚输出高电平，通过充电控制电路关闭充电回路；当蓄电池不断的被使用，电压降低到13.1V时，比较器A1的7号管脚输出低电平，蓄电池充电电路被导通。

实现蓄电池过充保护功能。

3. 放电比较器电路蓄电池放电比较电路由R3、PR2、比较器A2、R8、ZD1、R6组成。

该电路也是一个正向迟滞比较电路。

R8为比较电路的反馈电阻；蓄电池电压变化信号通过R3电阻接入A2同相端；电阻R2及可调电阻RP1构成蓄电池电压采集电路；反相端链接到基准电路，电压为6.2V。

当蓄电池通过放电后，电压降低到10.8V时，比较器A2的1号管脚输出低电平，通过放电控制电路关闭放电回路（断开J2-1开关）；当蓄电池电压上升到12.1V时，比较器A2的1号管脚输出高电平，通过放电控制电路导通放电回路（闭合J2-1开关），表示蓄电池可以放电。

太阳能光伏电源充放电控制器培训教材1．控制器的功能：（1）高压（HVD）断开和恢复功能：控制器应具有输入高压断开和恢复连接的功能。

（2）欠压（LVG）告警和恢复功能：当蓄电池电压降到欠压告警点时，控制器应能自动发出声光告警信号。

（3）低压（LVD）断开和恢复功能：这种功能可防止蓄电池过放电。

通过一种继电器或电子开关连结负载，可在某给定低压点自动切断负载。

当电压升到安全运行范围时，负载将自动重新接入或要求手动重新接入。

有时，采用低压报警代替自动切断。

（4）保护功能：①防止任何负载短路的电路保护。

②防止充电控制器内部短路的电路保护。

③防止夜间蓄电池通过太阳电池组件反向放电保护。

④防止负载、太阳电池组件或蓄电池极性反接的电路保护。

⑤在多雷区防止由于雷击引起的击穿保护。

（5）温度补偿功能：当蓄电池温度低于２５℃时，蓄电池应要求较高的充电电压，以便完成充电过程。

相反，高于该温度蓄电池要求充电电压较低。

通常铅酸蓄电池的温度补赏系数为－5mv/ºC/CELL 。

2．控制器的基本技术参数：（1）太阳电池输入路数：1――12路（2）最大充电电流：（3）最大放电电流：（4）控制器最大自身耗电不得超过其额定充电电流的1%（5）通过控制器的电压降不得超过系统额定电压的5% （6）输入输出开关器件：继电器或MOSFET模块（7）箱体结构：台式、壁挂式、柜式（8）工作温度范围：－15 C —＋55 ℃（9）环境湿度：90％3．控制器的分类：光伏充电控制器基本上可分为五种类型：并联型、串联型、脉宽调制型、智能型和最大功率跟踪型。

（1〕并联型控制器：当蓄电池充满时，利用电子部件把光伏阵列的输出分流到内部并联电阻器或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉。

因为这种方式消耗热能，所以一般用于小型、低功率系统，例如电压在１２伏、２０安以内的系统。

这类控制器很可靠，没有如继电器之类的机械部件。

（2〕串联型控制器：利用机械继电器控制充电过程，并在夜间切断光伏阵列。

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简易太阳能电池充放电控制器电路图太阳能电池充放电控制器电路图铅酸蓄电池已普遍应用于太阳能光伏电源系统。

人们知道，铅酸蓄电池的使用寿命与是否过充电或过放电有很大关系，只要在太阳能光伏电源系统工作过程中保持蓄电池不过充电，也不过放电，就能延长使用寿命，让其正常工作5年以上。

本文先容的简易太阳能电池充放电控制器，可有效地防止蓄电池过充电或过放电。

一、电路结构电路如附图所示。

双电压比较器LM393两个反相输进端②脚和⑥脚连接在一起，并由稳压管ZD1 提供6.2V的基准电压做比较电压，两个输出端①脚和⑦脚分另U接反馈电阻，将部分输出信号反馈到同相输进端③脚和⑤脚，这样就把双电压比较器变成了双迟滞电压比较器，可使电路在比较电压的临界点四周不会产生振荡。

R1、RP1、C1、A1、Q1、Q2和J1组成过充电压检测比较控制电路；R3、RP2、C2、A2、Q3、Q4和J2组成过放电压检测比较控制电路。

电位器RP1和RP2起调节设定过充、过放电压的作用。

可调三端稳压器LM371提供给LM393稳定的8 V工作电压。

被充电电池为12V65Ah全密封免维护铅酸蓄电池；太阳电池用一块40W硅太阳电池组件，在标准光照下输出17V、2.3A左右的直流工作电压和电流；D1是防反充二极管，防止硅太阳电池在太阳光较弱时成为耗电器。

二、工作原理当太阳光照射的时候，硅太阳电池组件产生的直流电流经过J 1 - 1常闭触点和R 1 ,使LED 1发光，等待对蓄电池进行充电；K闭合，三端稳压器输出8V 电压，电路开始工作，过充电压检测比较控制电路和过放电压检测比较控制电路同时对蓄电池端电压进行检测比较。

当蓄电池端电压小于预先设定的过充电压值时，A 1的⑥脚电位高于⑤脚电位，⑦脚输出低电位使Q 1截止，Q 2导通，L ED 2发光指示充电，J 1动作，其接点J 1 —1转换位置，硅太阳电池组件通过D 1对蓄电池充电。

蓄电池逐渐被布满，当其端电压大于预先设定的过充电压值时，A 1的⑥ 脚电位低于⑤脚电位，⑦脚输出高电位使Q1导通，Q2截止，L ED 2熄灭，J 1开释，J 1 - 1断开充电回路，L ED 1发光，指示停止充电。

太阳能电池充电控制器电路图(含原理说明)采用专用蓄电池充电管理芯片UC3906设计太阳能充电控制器，经过实验室调试，其各项性能达到要求。

控制器由切换电路、充电电路、放电电路三部分组成(见附图)。

下面分别介绍其各个组成部分。

切换电路：太阳能电池接在常闭触点，继电器线圈受三极管Q2控制，当太阳能电池受光照时，Q1导通而02截止，使得继电器线圈绝大部分时间不耗电。

在太阳能电池不受光照时，Q1截止而Q2导通，交流电经常开触点送出。

充电电路：由UC33906和一些附属元件共同组成了"双电平浮充充电器"。

太阳电池的输入电压加入后．利用电阻R，检测出电流的大小，再利用R2、R3、R4、R5、R6检测蓄电池的工作参数，经过内部电路分忻．进而通过Q3对输出电压、电流进行控制。

Rs取值为0.025Ω，充电电流最大为10A，根据蓄电池的容量大小．可改变R，以改变充电电流。

在恒流快速充电状态下，充电器输出恒定的充电电流Imax，同时充电器监视电池两端电压，当电池电压达到转换电压V12时，电池的电量已恢复到容量的70％～90％，，充电器转入过充电状态，在此状态下，充电器输出电压升高到V。

由于充电器输出电压恒定不变．所以充电电流连续下降．当充电电流下降到Io ct 时，电池容量已达到额定容量的100％，充电器输出电压下降到较低的浮充电压Vf蓄电池进入浮充状态。

此时U C3906的⑩脚输出高电平，LM2903的①脚输出低电平，发光二极管发光，指示蓄电池已充足电。

图中的电路还具有涓流充电的功能，涓流充电的电流值为It,R2为涓流充电的限流电阻。

放电电路：用LM2903接成双迟滞电压比较器，可使电路在比较电压的临界点附近不会产生振荡。

R10、R Pl、RP2、LJ2B、Q4、Q5和K2组成过放电压检测比较控制电路。

电位器RPl、RP2起设定过放电压的作用。

可调三端稳压器LM317给LM2903提供稳定的8V工作电压。

MPPT的智能太阳能充电电路重复利用太阳能，在阳光充足的白天,屋顶的光伏电池将太阳能转化成电能,供人们在夜晚使用。

据专家预测,到2040年,全球的光伏发电量将占世界总发电量的26％,2050年后将成为世界能源的支柱。

太阳能是一种清洁高效的可再生能源。

最大功点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)系统是一种通过调节电气模块的工作状态,使光伏板能够输出更多电能的电气系统。

图1示出光伏电池输出功率Pb与输出电压ub和输出电流ib的关系。

图中A为普通控制器使光伏电池工作在12V,仅输出53W时的功率点(一般功率点);B为MPPT控制器使光伏电池始终工作在最大功率点,从而输出高达75W时的功率点(最大功率点)。

智能太阳能充电最大功率点主要受环境温度和太阳光强的影响。

在太阳光强不变的情况下,随着温度的升高,光伏电池的开路电压降低,最大输出功率随之降低。

当温度不变,太阳光强增加时,光伏电池的开路电压基本不变．短路电流大幅增加,最大输出功率大幅增加。

图2示出线性系统电路图。

首先,计算消耗在R1上的功率为：然后,式(1)两边对R1求导可得：由式(2)可得,当r=R1时,dP1／dR1=0,此时P1取最大值。

由于光伏电池系统受到光强、温度、太阳光入射角等多种因素的影响,其输出电压ub、输出电流ib和内阻r也处于不停变化之中。

只有使用DC／DC变换器实现负载的动态变化,才能保证光伏电池始终输出最大功率。

MPPT需要及时准确地采样蓄电池当前的充电电压和充电电流。

两者相乘得到当前的充电功率,与前一时刻的充电功率相比较,调节PWM的占空比,从而使光伏电池始终工作在最大功率点。

图3示出具体的控制策略。

智能太阳能充电MPPT的硬件设计由于光伏电池的输出特性呈非线性,且变化幅度较大,所以使用单端反激式变换器。

该变换器由升降压变换器加隔离变压器推演而来,能够简单高效地提供直流输出,广泛用于功率100W左右的小型开关电源中。