太阳能控制器教材.docx

在电源网上第一篇帖子《?一位发烧友的光伏历程（近2年总结）》得到了版主的推荐，并置顶。为了再接再厉，在自己光伏发烧3年之际，特地设计了一款礼物献给自己，仅实物在发烧友群中分享。献给自己的礼物，必须有人分享才能精彩，虽然在发烧友群里免费赠送了几片板子，但更多的分享放在电源网论坛里，包括部分设计资料（唯独不公开的就是软件部分的mppt跟踪算法，也请见谅！） ? ? 先介绍下这款礼物的参数情况： ? ? 输入电压：30~100V? ? 输入电流：0~9A ? ? 输出电压：电池种类12、24、36、48V蓄电池或相应锂电池 ? ? 输出电流：限制在20A以内（48V电池组工作时，建议不超过15A输出电流） ? ? 电能转换效率：12V电池（平均93%），24V电池（平均94%），36和48V电池（平均95%）测试功率约150W，损耗中包含 HYPERLINK /H4CGhm \t _blank 单片机供电和液晶等控制系统供电，为实际转换效率。 ? ? 结构极致精简： HYPERLINK /s2Rc6l \t _blank Buck电路（没有上交错并联，是因为电流不大；也没有上同步整流，因为输出电压30V以后，同步整流效率提升有限，但是带来结构上的复杂，反而是稳定性的隐患。）当然，这2中电路我都设计过，并在小范围使用着。 ? ? 整体电路高效：电路结构不是最好的怎么保证高效？那就靠神器了，呵呵。首先是MOS管，IRFP4568(原装拆机管，247大芯片封装)，然后是关键的续流 HYPERLINK /HwNMBC \t _blank 二极管和PV侧防反接二极管40CPQ100（原装拆机管，247大芯片封装，当然也有63CPQ100），驱动使用IR2110驱动。 ? ? 散热采用陶瓷散热片导热，2面都打上很薄的一层硅脂导热，并加上风扇。 ? ? 软件部分：1、液晶显示系统基本参数；2、按键可以设置必备参数如输出电压上限和电池模式（蓄电池或锂电池）。 ? ? 先简单描述下，再慢慢丰富内容和分享资料。 ???新礼物版原理图，今天先上图，有空把原理图里的几个要点稍微讲讲，帮助刚入门的和新手理解（坛里的大神可以飘过，呵呵） 主电路原理图 ? ? 技术要点： ????1、IR2110的高端驱动要点：首先VDD的电压要和 HYPERLINK /eBhzE6 \t _blank PWM输入电压电位一致（此处均为5V，如果VDD是12V那么对不起，不能启动）；其次2110在用作高端驱动时，是通过 HYPERLINK /Ik1cau \t _blank 电容E1预充电后，拉高G极电压开通mos管，（DZ为稳压二极管，保护Vb和Vs间电压小于25V，超过25V烧2110切记）；一旦PWM开关正常后，Buck电路续流时电容E1可以通过D2进行充电，保证下次mos的开通（缺点是PWM有最大占空比限制，一般定义在95%以内）。 ? ? 2、DD2这个肖特基二极管作用就是防止夜间电池对PV放电，避免损坏PV，当然PV有防反接二极管的可以不用。 ? ? 3、LM2576+7805组成了系统供电模块，将输出的电池侧电压变成12V和5V给系统供电。（缺点是电池必须有电才能启动，10V电池可能无法启动；高压上电时输出电容会有个上电冲击，因此接线禁止带电接线，应用直流空开合闸） ? ? 4、输出电压保护由单片机和LM358运放组成双保护（硬件过压保护目的是防止单片机响应不及时或者单片机死机，确保万无一失） ? ? 5、PA0和PA1是采样电流信号，由20mR附近电阻转换电压信号，非常微弱而且是负压差，所以必须用差分方式进行调理和采样。 ? ? 6、由于是PWM主电路，干扰比较大，建议所有IC的 电源部分都安排一颗电容抗干扰用。 ? ? 7、电路中还简化了很多东西，主要是由于管子比较结实余量大所以问题不大，也欢迎大家提意见和建议（比如：门极驱动一般都是小电阻+IN4148进行驱动；风扇和继电器类的驱动并联二极管续流；输出端没有保护，如果电池接反除了烧保险还有炸输出电容的危险；） ? ? mppt使用范围，以开路电压20V板子和12V电池组成系统为例 ????抓紧上图：画PCB时，发现功率管安装方向画反了，导致散热器安装斜着先将就了，呵呵。 背板图，纯手工焊接。 器件安装集中一栏 封装画反了，影响了管子安装，但是清晰可见247大芯片和陶瓷散热片，另外还有2个按键。 调试线路 ? ? 接下来就是自己测试情况图，呵呵。这也是大家最关心的了。大家会看到2组测试，一个是我自己测试的，一个是免费送板给群友测试的。（2个图内软件显示进行了调整，最终版本为群友版本液晶显示，系统数据：第一行为，PV电压、电流、功率；第二行为，电池电压，发电累积度