在獨立太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,，為了降低成本、提高效率和可靠性,，既要使光伏電池輸出最大功率,，又要使蓄電池正確充放電，同時還要最大限度地利用所發(fā)電能,。在目前的光伏系統(tǒng)中,，這三者的實現(xiàn)存在矛盾，通常只能兼顧一個方面,，例如只追蹤光伏電池最大功率點將會放棄蓄電池的最佳充放電,，從而限制了系統(tǒng)的效率和壽命。因此我們在選擇充電方法時應(yīng)綜合考慮各種因素、使用場合等來設(shè)計性能優(yōu)良的充電控制器,。

　　1 充電控制器原理

　　本文所設(shè)計的充電控制器采用了斬波式PWM原理,，分兩個階段，第一階段為快充階段,，第二階段為PWM 階段(慢充階段),。

　　圖1所示電路采用斬波式PWM 充電原理，檢測蓄電池的充電端電壓,，將檢測得到的蓄電池端電壓與給定點電壓比較,，若小于給定電壓，斬波器全通,，迅速給蓄電池充電; 當蓄電池的電壓大于給定電壓時,，則根據(jù)比例調(diào)整功率管的占空比，充電進入慢充階段,，改善充電特性,，防止過充,。

　　2 充電電路的設(shè)計

　　充電控制的開關(guān)管(斬波管)選用POWER MOFFETIRF4905,。此管是P 溝道的MOFFET 管， 具有小導(dǎo)通電阻,， RON=20mΩ,，最大通態(tài)電流ID=74A (條件溫度25℃， VGS=-10V),，開關(guān)速度快,，具有很好的開關(guān)性能。當此管柵源電壓VGS<-8.0V 時,，此管作為開關(guān)管就有很好的開關(guān)性能,。又因為此管為P 溝道，很容易把基準電壓選在一個點上,， 則系統(tǒng)的可靠性會得到較大提高,。

　　(1)IRF4905 MOFFET 管的驅(qū)動電路的設(shè)計在圖2所示電路原理圖中，MBR2060 是肖特基二極管,，其中正向?qū)▔航禐?.3V,，最大導(dǎo)通電流為20A， 完全滿足系統(tǒng)要求,。此二極管的作用是防反充,，也就是當蓄電池電壓高于太陽電池電壓時，二極管截止,，防止了蓄電池向太陽電池反充電,。

　　D52 是一個防止蓄電池正負極性反接的保護二極管，即當蓄電池反接時，D52正向?qū)?，電流很大,，熔斷絲即可燒斷，電路斷開,，從而保護了控制器和蓄電池,，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　圖2 充電控制電路圖單片機(P2.0)給出充電的控制信號,，即P2.0=1,，NPN 型S9013 的三極管導(dǎo)通，由于此三極管工作于射極輸出狀態(tài),， 其發(fā)射極為高電平,，Q54 (2SD667)NPN 三極管導(dǎo)通， 由于穩(wěn)壓管D50的作用,， 使得IRF4905管的柵源電壓鉗位在-10V,，IRF4905 管導(dǎo)通， 太陽電池向蓄電池充電,。反之,，前兩極三極管均截止VGS=0V，IRF4905 管斷開,，太陽電池不能向蓄電池充電,。

　　3 脈寬調(diào)制充電子程序流程

　　脈寬調(diào)制子程序完成太陽電池向蓄電池以脈寬調(diào)制的方式充電，控制器根據(jù)蓄電池的荷電狀態(tài)來控制白天太陽電池向蓄電池充電,，其目的是為了改善充電效果和保護蓄電池,，防止蓄電池過充。

　　具體方案是,，當檢測到蓄電池的電壓小于13.5V時,，開關(guān)管始終接通，即采取全通充電方式,，如果檢測到蓄電池電壓大于13.5V 并小于14.4V 時采取脈寬調(diào)制方式充電,，隨著蓄電池電壓的增加，脈寬不斷的變窄,，直到蓄電池端電壓上升為14.4V 時,，脈寬檢校為0，停止充電,。脈寬調(diào)制方式由軟件來實現(xiàn),。

　　我們?nèi)∶}沖的周期為2ms，MOS管的開關(guān)頻率為500Hz,。

　　當蓄電池的電壓Vbat=14.05V時,， 其脈寬波形如圖4所示。

　　當蓄電池的電壓Vbat=14.22V 時，其脈寬波形如圖5所示,。

　　4 結(jié)論

　　對所設(shè)計的充電電路進行了充電實驗,， 驗證了電路的預(yù)設(shè)功能。系統(tǒng)能夠有效判斷蓄電池的充電狀態(tài),，并采取相應(yīng)的充電方式,，達到延長蓄電池使用壽命的目的。