MPPT大功率太阳能充放电控制器.doc

一、 MPPT大功率太阳能充放电控制器

产品介绍：

SDI-M是MPPT算法控制的大功率太阳能充放电控制器，其中20A以上产品采用了多相位同步整流技术，能快速跟踪到光伏电池板的最大功率点，提高充电效率，降低系统成本。宽屏液晶设计，适用于通用独立光伏系统的太阳能蓄电池充放电管理。可实时显示控制器输入/输出各项参数。

主要特点：

 先进的MPPT最大功率点跟踪，跟踪效率99.5%

 12/24/48V 系统电压自动识别，PV开路电压100V（150V可定制）

 兼容各类型的蓄电池（铅酸、胶体、锂电池或自定义）

 兼容三元锂及磷酸铁锂等锂电池的恒流恒压充电和温度保护

 多种充放电参数可修改（支持面板键盘或红外遥控）

 支持PV\蓄电池\负载关键参数的自动显示及查询

 可调整的手动、光控或自动双时段负载输出

 简洁人机界面，采用点阵式宽屏液晶显示。

 支持RS-485接口，MODBUS通讯，支持上位机远程监控

 支持USB充电接口（5V1A）

 支持外置电池组温度传感器检测和保护

 优良散热设计，全金属外壳散热，高效美观

 最低可达8mA的微功耗静态电流

保护功能：

 光伏阵列输入短路、过压、过流、反接保护

 蓄电池过充、过放、反接、过温保护

 负载短路、反时限过流保护（支持电容性负载启动）

 控制器过温保护

主要参数：

产品系列 SDI-M LCD显示大功率太阳能充放电控制器

额定充电电流 20A 30A 40A 50A 60A

型号 SDI-M20 SDI-M30 SDI-M40 SDI-M50 SDI-M60

系统电压 12/24V（12/24V/48V自识别可定制）

额定负载电流 20A 30A 40A 50A 60A

PV最大开路电压 150Vdc

蓄电池电压范围 10～60Vdc

充电方式 铅酸胶体三段式/锂电池恒流恒压充电

直充电压 胶体: 14.4V, 铅酸: 14.2V, 自定义: 9~17V (12VxN)

太阳能电动车充电控制系统的设计

摘要：本文主要从太阳能电动车充电系统控制的各个技术要素出发，分析mc9s12dg128单片机控制系统，以及其主要控制芯片接收蓄电池两端的电压、电流等分析，并进一步控制充电的电路进程，实现蓄电池的充电效果。并从最大功率点的跟踪控制、蓄电池选择、电源及充电保护电路设计、单片机控制系统设计等方面给予细致的程序分析和技术综合运用，更好的实现太阳能电动车充电控制系统的设计的全面优化。

关键词：太阳能电动车 充电控制系统 设计

在太阳能电动车充电控制系统的设计上，主要围绕基于mc9s12dg128单片机的整体设计，并实现全数字化的太能能电动车控制系统，对电池组件以及相关特性进行全面的研究，尤其是在avr单片机系统控制下，对直流电进行有效的转换，并给与充电保护、过电保护，从而延长蓄电池的寿命，提高整体的性价比和可靠性。

1、太阳能电动车充电控制器系统运用研究

在太阳能电动车控制系统的整体分析上，主要是采用光伏效应的系统应用，并能过将太阳光的辐射直接给予转换，实现电能的运用，并通过控制电路、驱动器行驶的效果，因此，从整体的控制器来看，包括有太阳能电池阵列、蓄电池组和电机控制器等几部分组成。其中，对于充电控制系统采用蓄电池过充、过放的保护措施，更好的提高充电系统的整体效能。其中还包括有阳能光伏电池阵列、蓄电池充放电控制、mc9s12dg128单片机控制系统、遥控模块、

显示以及电机驱动电路等几部分，因此，对于充电控制系统的设计是一个重要的环节。

2、太阳能电动车充电系统控制器硬件设计

2.1 电源与充电系统的电路保护设计

在太阳能电动车的控制器系统的充电功能上，可以选择合适的太阳能电池和蓄电池，在整体的充电功能上，发挥出avr单机片的工作原理，并更好的实现控制系统的硬件需要。其中，avr单机片的工作电压为5v，但是，由于受到太阳光照的影响，尤其是蓄电池电压呈现值数不稳定的现象，在经过lm7805稳压后，可以再一次供给avr单机片，从而实现整体的功能应用。具体操作设计兼图1。

太阳能电池充电器电路图

太阳能电池充电器电路

太阳能稳压电源电路图

太阳能稳压电源电路图

太阳能充电器电路图

太阳能充电器电路

太阳能电池快速充电器电路图

太阳能电池快速充电器电路图

太阳能电池并联充电器电路图

太阳能电池并联充电器电路图

太阳能控制电路

如图所示，双运放LM358与R1、R2构成两个电压比较器，参考电压为VDD(+12V)的1／2。光敏电阻RT1、RT2与电位器RP1和光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2分别构成光敏传感电路，该电路的特殊之处在于能根据环境光线的强弱进行自动补偿。如下图所示，将RT1和RT3安装在垂直遮阳板的一侧，RT4和RT2安装在另一侧。当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光线作用时，RP1和RP2的中心点电压不变。如果只有RT1、RT3受太阳光照射，RT1的内阻减小，LM358的3脚电位升高，1脚输出高电平，三极管VT1饱和导通，继电器K1导通，其转换触点3与触点1闭合，同时RT3内阻减小，LM358的5脚电位下降，K2不动作，其转换触点3与静触点2闭合，电机M正转；同理，如果只有RT2、RT4受太阳光照射，继电器K2导通，K1断开，电机M反转。当转到垂直遮阳板两侧面的光照度相同时，继电器K1、K2都导通，电机M才停转。在太阳不停地偏移过程中，垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化，电机M转-停、转-停，使太阳能接收装置始终面朝太阳。4只光敏电阻这样交叉安排的优点是：LM358的3脚电位升高时，5脚电位则降低，LM358的5脚电位升高时，3脚电位则降低，可使电机的正反转工作既干脆又可靠。可直接用安装电路板的外壳兼作垂直遮阳板，避免将光敏电阻RT2、RT3引至蔽阴处的麻烦。使用该装置，不必担心第二天早晨它能否自动返回。早晨太阳升起时，垂直遮阳板两侧的光照度不可能正好相等，这样，上述控制电路就会控制电机，从而驱动接收装置向东旋转，直至太阳能接收装置对准太阳为止。

太阳能

光伏

太阳能光伏 / MPPT知识详解及算法

MPPT

• MPPT是Maximum Power Point Tracking（最大功率点跟踪）的简称，MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统中非常重要的组件。

MPPT的概述

• 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能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。

光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值。

日照强度为1000W/下，U=24V,I=1A；U=30V,I=0.9A；U=36V,I=0.7A；可见30的电压下输出功率最大。

MPPT的原理

• 给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V。

现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。 理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高 20%-30%。