本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能充電電路及其充電方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中較大功率的太陽(yáng)能光伏(PV)系統(tǒng)的充電器，大功率系統(tǒng)的輸入通常為高電壓，但受限于日攝量及日攝角度隨季節(jié)變化，高低瓦數(shù)發(fā)電差異下電壓浮動(dòng)范圍可能相當(dāng)大，因此低壓輸入下亦要能夠輸出電能，而輸出為電池一般浮動(dòng)較小可視為定值?？梢圆捎玫碾娐芳軜?gòu)若采用非隔離式，包括如圖1所示的降壓式轉(zhuǎn)換器及圖2所示的升降壓式轉(zhuǎn)換器。降壓式轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、效率高，缺點(diǎn)是輸入電壓的高壓受限于變流器的輸入電壓。圖2中的升降壓式轉(zhuǎn)換器則無(wú)此問(wèn)題，但缺點(diǎn)是需要較多開關(guān)，控制較復(fù)雜，電路成本較高。圖1和圖2中兩個(gè)變換器共同的缺點(diǎn)為非隔離，在高壓的設(shè)計(jì)上需要更高的漏電流等安全性考慮。

隔離式電路則選擇性較多，因?yàn)殡娐房梢圆捎脝渭?jí)式(single-stage)亦或雙級(jí)式(two-stage)來(lái)實(shí)現(xiàn)，單級(jí)式電路雖然電路實(shí)現(xiàn)成本較低，但電路在高低壓輸入下的性能可能有較大差異，開關(guān)組件的選擇亦較困難，因?yàn)榻M件可能需要承受高壓。雙級(jí)式電路較具彈性，可以應(yīng)付較寬廣的輸入電壓范圍，缺點(diǎn)是控制較復(fù)雜，電路成本較高。典型單級(jí)式電路，如圖3所示，可以采用主動(dòng)鉗位前向式轉(zhuǎn)換器，如圖4所示，可以采用半橋式轉(zhuǎn)換器，如圖5所示，可以采用全橋式電路及其衍生的類型，考慮輸入電壓浮動(dòng)，其變壓器匝數(shù)比的設(shè)計(jì)需使用最低電壓，而在高輸入電壓時(shí)利用調(diào)整占空比的方式進(jìn)行，因此高低壓占空比變化大，系統(tǒng)的性能、效率甚至穩(wěn)定度都是挑戰(zhàn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中雙級(jí)式轉(zhuǎn)換器電路存在轉(zhuǎn)換效率低以及控制復(fù)雜的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的太陽(yáng)能充電電路及其充電方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中雙級(jí)式轉(zhuǎn)換器電路存在轉(zhuǎn)換效率低以及控制復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明第一方面提供一種太陽(yáng)能充電電路，所述太陽(yáng)能充電電路包括光伏模塊、兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器、MPPT控制器、電壓控制器、電流控制器、兩相交錯(cuò)式PWM控制器以及全橋諧振式轉(zhuǎn)換器；

所述光伏模塊的輸出端分別連接所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸入端、所述MPPT控制器的輸入端以及所述電壓控制器的第一輸入端，所述MPPT控制器的輸出端連接所述電壓控制器的第二輸入端，所述電壓控制器的輸出端連接所述電流控制器的第一輸入端，所述電流控制器的第二輸入端連接所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述電流控制器的輸出端連接所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器的輸入端，所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器的輸出端連接所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的控制端，所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器的輸出端連接電池；

所述光伏模塊將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并向所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)，所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓變換后向所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)；

所述MPPT控制器根據(jù)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)獲取電壓命令信號(hào)，并將所述電壓命令信號(hào)輸出給所述電壓控制器；

所述電壓控制器將所述電壓命令信號(hào)與所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取電流命令信號(hào)，并將所述電流命令信號(hào)輸出給所述電流控制器；

所述電流控制器將所述電流命令信號(hào)和所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出端的電流信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取控制電壓信號(hào)，并將所述控制電壓信號(hào)輸出給所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器；

所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器將所述控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位不同的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流；

所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器對(duì)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流進(jìn)行調(diào)整后給所述電池進(jìn)行充電。

本發(fā)明第二方面提供一種太陽(yáng)能充電電路的充電方法，所述太陽(yáng)能充電電路包括光伏模塊、兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器、MPPT控制器、電壓控制器、電流控制器、兩相交錯(cuò)式PWM控制器以及全橋諧振式轉(zhuǎn)換器；

所述充電方法包括以下步驟：

所述光伏模塊將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并向所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)，所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓變換后向所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)；

所述MPPT控制器根據(jù)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)獲取電壓命令信號(hào)，并將所述電壓命令信號(hào)輸出給所述電壓控制器；

所述電壓控制器將所述電壓命令信號(hào)與所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取電流命令信號(hào)，并將所述電流命令信號(hào)輸出給所述電流控制器；

所述電流控制器將所述電流命令信號(hào)和所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出端的電流信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取控制電壓信號(hào)，并將所述控制電壓信號(hào)輸出給所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器；

所述兩相交錯(cuò)式PWM控制器將所述控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位不同的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流；

所述全橋諧振式轉(zhuǎn)換器對(duì)所述兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流進(jìn)行調(diào)整后給所述電池進(jìn)行充電。

本發(fā)明提供的太陽(yáng)能充電電路及其充電方法，第一級(jí)為兩相交錯(cuò)式降壓式轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)則為同步整流的全橋諧振式轉(zhuǎn)換器，利用光伏模塊的電壓及電流計(jì)算光伏模塊的電壓命令，接著利用光伏模塊的反饋電壓與所給出的電壓命令的誤差經(jīng)由電壓控制器調(diào)整得到降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流命令，最后經(jīng)由一電流控制器使降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流追隨此命令，藉以產(chǎn)生兩相交錯(cuò)式PWM的控制電壓，轉(zhuǎn)換效率高，第二級(jí)全橋諧振式轉(zhuǎn)換器則采用無(wú)需控制的相移方法驅(qū)動(dòng)各開關(guān)，控制上如同一單級(jí)電路，控制器控制簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的降壓式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的升降壓式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)提供的主動(dòng)鉗位前向式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)提供的半橋式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是現(xiàn)有技術(shù)提供的全橋式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路中的兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的等效電路圖；

圖9是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路中的控制電路的電路原理示意圖；

圖10是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路中的全橋諧振式轉(zhuǎn)換器的等效電路圖；

圖11是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路中的全橋諧振式轉(zhuǎn)換器的電壓電流波形圖；

圖12是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路的的電壓電流波形圖；

圖13是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的太陽(yáng)能充電電路的電壓電流波形圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例二提供的太陽(yáng)能充電電路的充電方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例一提供一種太陽(yáng)能充電電路，如圖6所示，太陽(yáng)能充電電路包括光伏模塊101、兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102、MPPT控制器108、電壓控制器107、電流控制器106、兩相交錯(cuò)式PWM控制器105以及全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103；

光伏模塊101的輸出端分別連接兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸入端、MPPT控制器108的輸入端以及電壓控制器107的第一輸入端，MPPT控制器108的輸出端連接電壓控制器107的第二輸入端，電壓控制器107的輸出端連接電流控制器106的第一輸入端，電流控制器106的第二輸入端連接兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸出端和全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103的輸入端，電流控制器106的輸出端連接兩相交錯(cuò)式PWM控制器105的輸入端，兩相交錯(cuò)式PWM控制器105的輸出端連接兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的控制端，全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103的輸出端連接電池104；

光伏模塊101將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并向兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102輸出電流信號(hào)，兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102進(jìn)行電壓變換后向全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103輸出電流信號(hào)；

MPPT控制器108根據(jù)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)獲取電壓命令信號(hào)，并將電壓命令信號(hào)輸出給電壓控制器107；

電壓控制器107將電壓命令信號(hào)與兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取電流命令信號(hào)，并將電流命令信號(hào)輸出給電流控制器106；

電流控制器106將電流命令信號(hào)和兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102輸出端的電流信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取控制電壓信號(hào)，并將控制電壓信號(hào)輸出給兩相交錯(cuò)式PWM控制器105；

兩相交錯(cuò)式PWM控制器105將控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位不同的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，并根據(jù)PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸出電流；

全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103對(duì)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸出電流進(jìn)行調(diào)整后給電池104進(jìn)行充電。

對(duì)于MPPT控制器108，具體的，MPPT控制器108根據(jù)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)計(jì)算功率為最大功率點(diǎn)時(shí)，獲取電壓命令信號(hào)。

對(duì)于兩相交錯(cuò)式PWM控制器105，兩相交錯(cuò)式PWM控制器105將控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位相差180度的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，并根據(jù)PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸出電流。

本發(fā)明實(shí)施例所提出的太陽(yáng)能充電電路，其第一級(jí)為兩相交錯(cuò)式降壓式轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)則為二次側(cè)為同步整流的全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103。光伏模塊101的最大功率點(diǎn)追蹤(maximum power point tracking，MPPT)控制由第一級(jí)電路執(zhí)行，其利用光伏模塊101的電壓Vp及電流Ip計(jì)算光伏模塊101最大功率點(diǎn)的電壓命令Vpc，接著利用光伏模塊101的反饋電壓與所給出的電壓命令的誤差經(jīng)由電壓控制器107調(diào)整得到降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流命令I(lǐng)bc，最后經(jīng)由一電流控制器106使降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流Ib追隨此命令，藉以產(chǎn)生兩相交錯(cuò)式PWM的控制電壓Vcon。第二級(jí)全橋隔離式電路則采用無(wú)需控制的相移方法驅(qū)動(dòng)各開關(guān)，全橋式電路包含A、B二個(gè)上橋臂和下橋臂，每一臂上下二開關(guān)的責(zé)任周期為50％互補(bǔ)，以A臂開關(guān)的相位為零度，B臂的相移角度為固定且設(shè)定為最大相移量180度以獲致最佳效率，二次側(cè)的同步開關(guān)(SA、SB)則以相對(duì)應(yīng)一次側(cè)的開關(guān)觸發(fā)信號(hào)加上一空白時(shí)間所產(chǎn)生，SA對(duì)應(yīng)為Q1，SB則對(duì)應(yīng)為Q2。因此控制上如同一單級(jí)電路，控制器相當(dāng)簡(jiǎn)單。其次全橋式電路的諧振方式為定頻，電路設(shè)計(jì)容易，利用輸入電容Cr與變壓器U1漏感作諧振，無(wú)需外加諧振電感。

下面通過(guò)具體的電路結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明：

對(duì)于兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102，具體的，如圖7所示，兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102包括第一開關(guān)模塊M1、第二開關(guān)模塊M2、第二開關(guān)模塊M2、第二開關(guān)模塊M2、第一電感以及第二電感；

第一開關(guān)模塊M1的輸入端與第三開關(guān)模塊M3的輸入端共接并構(gòu)成兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸入端，第一開關(guān)模塊M1的輸出端連接第二開關(guān)模塊M2的輸入端和第一電感的第一端，第二開關(guān)模塊M2的輸出端接地，第一電感的第二端與第二電感的第一端共接并構(gòu)成兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的輸出端，第二電感的第二端連接第三開關(guān)模塊M3的輸出端和第四開關(guān)模塊M4的輸入端，第四開關(guān)模塊M4的輸出端接地，第一開關(guān)模塊M1的控制端、第二開關(guān)模塊M2的控制端、第三開關(guān)模塊M3的控制端以及第四開關(guān)模塊M4的控制端構(gòu)成兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102的控制端；

兩相交錯(cuò)式PWM控制器105通過(guò)向第一開關(guān)模塊M1、第二開關(guān)模塊M2、第三開關(guān)模塊M3以及第四開關(guān)模塊M4輸出PWM控制信號(hào)，以控制兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器102進(jìn)行電壓變換。

對(duì)于兩相交錯(cuò)式PWM控制器105，具體的，如圖7所示，兩相交錯(cuò)式PWM控制器105包括第一電壓比較器、第二電壓比較器、第一反相器以及第二方反相器；

第一電壓比較器的同相輸入端與第二電壓比較器的同相輸入端共接并構(gòu)成兩相交錯(cuò)式PWM控制器105的輸入端，第一電壓比較器的反相輸入端接入第一鋸齒波，第二電壓比較器的反相輸入端接入第二鋸齒波，第一電壓比較器的輸出端連接第一開關(guān)模塊M1的控制端和第一反相器的輸入端，第一反相器的輸出端連接第二開關(guān)模塊M2的控制端，第二電壓比較器的輸出端連接第三開關(guān)模塊M3的控制端和第二反相器的輸入端，第二反相器的輸出端連接第二開關(guān)模塊M2的控制端。

利用本技術(shù)方案所提出的控制方法，輸入為光伏模塊101的兩相交錯(cuò)式降壓式轉(zhuǎn)換器可以用圖8的等效電路來(lái)表示，其中光伏模塊101以一電流源來(lái)代表。其控制電路如圖8所示，其中MPPT控制器108采用一般常用的擾動(dòng)觀察法或增量電導(dǎo)法以產(chǎn)生光伏模塊101的電壓命令Vpc，電壓控制器107則利用電壓命令Vpc與反饋光伏模塊101電壓Vp經(jīng)過(guò)一比例積分PI控制器調(diào)整得到電流命令I(lǐng)bc，電流控制器106則利用電流命令I(lǐng)bc與降壓式轉(zhuǎn)換的輸出電流Ib經(jīng)過(guò)一比例積分PI控制器調(diào)整得到兩相交錯(cuò)式PWM的控制電壓Vcon，控制電壓Vcon最后再分別與相位相差180度的二鋸齒波(Vt1與Vt2)比較，得到A、B二臂開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)M1～M4。

對(duì)于全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103，具體的，如圖7所示，全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103包括第五開關(guān)模塊Q1、第六開關(guān)模塊Q2、第七開關(guān)模塊Q3、第八開關(guān)模塊Q4、第九開關(guān)模塊SB、第十開關(guān)模塊SA、變壓器U1、第一電容Cr以及第二電容Co；

第一電容Cr的第一端、第五開關(guān)模塊Q1的輸入端以及第七開關(guān)模塊Q3的輸入端共接并構(gòu)成全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103的輸入端，第五開關(guān)模塊Q1的輸出端連接第六開關(guān)模塊Q2的輸入端以及變壓器U1的初級(jí)繞組的第一端，第七開關(guān)模塊Q3的輸出端連接第八開關(guān)模塊Q4的輸入端以及變壓器U1的初級(jí)繞組的第二端，第六開關(guān)模塊Q2的輸出端、第八開關(guān)模塊Q4的輸出端以及第一電容Cr的第二端共接于地，變壓器U1的第一次級(jí)繞組的第一端連接第十開關(guān)模塊SA的輸入端，變壓器U1的第一次級(jí)繞組的第二端連接變壓器U1的第二次級(jí)繞組的第一端以及第二電容Co的第一端，變壓器U1的第二次級(jí)繞組的第一端連接第九開關(guān)模塊SB的輸入端，第九開關(guān)模塊SB的輸出端、第十開關(guān)模塊SA的輸出端以及第二電容Co的第二端共接于地；

第五開關(guān)模塊Q1的控制端和第六開關(guān)模塊Q2的控制端接收第一控制信號(hào)，第七開關(guān)模塊Q3的控制端和第八開關(guān)模塊Q4的控制端接收第二控制信號(hào)，第一控制信號(hào)的相位角和第二控制信號(hào)的相位角之間相差180度。

全橋諧振式轉(zhuǎn)換器103的等效電路及工作波形如圖10和圖11所示，電路的諧振乃由變壓器U1的漏感Lr與輸入的諧振電容Cr所形成，諧振頻率：

諧振阻抗：

利用變壓器U1匝數(shù)比予以升壓，匝數(shù)比設(shè)計(jì)為：

其中Vr(avg)為Vr電壓平均值的設(shè)定值，須設(shè)定低于光伏模塊101電壓(Vp)的最低值。相移角度為固定180度，不需要做任何控制。利用圖6(a)中Q1及Q4導(dǎo)通的前半周區(qū)間來(lái)作分析，其結(jié)果亦可用于Q2及Q3導(dǎo)通的后半周區(qū)間。Q1及Q4導(dǎo)通時(shí)可得以下的狀態(tài)方程式：

自感電流Im半周的電流的上升率為：

利用(3)及(5)求解可得：

V_r(t)＝Asinω_ot+Bcosω_ot+V_b (7)

其中A及B為待求參數(shù)。(7)代入(5)可得：

I_r(t)＝I_b+ω_oC_rBsinω_ot-ω_oC_rAcosω_ot (8)

若開關(guān)要達(dá)到零電壓切換且其旁路的二極管要達(dá)到零電流導(dǎo)通，必需使Ir(0)＝0，且(8)中一開始的Ir必需往負(fù)值諧振，亦即B<0，因此：

I_r(0)＝I_b-ω_oC_rA＝0 (9)

由(9)可得：

利用Cr的充放電需平衡可知，(7)中Vr(t)半周的平均值等于Vr(avg)：

將(7)及(10)代入(11)可得：

由(11)及(12)可得B<0的條件為：

f_s＜f_o (13)

亦即開關(guān)的切換頻率需低于諧振頻率。

下面通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證案例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行驗(yàn)證：

根據(jù)上述的光伏充電器原理設(shè)計(jì)一功率1kW、最大功率點(diǎn)電壓200V、電池104電壓為24V的電路，降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電壓平均值設(shè)定為144V，因此隔離式全橋式轉(zhuǎn)換器的匝數(shù)比設(shè)定為N1/N2＝144V/24V＝6，降壓式轉(zhuǎn)換器及全橋式轉(zhuǎn)換器的切換頻率均設(shè)定為100kHz。全橋式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器的諧振頻率設(shè)定在160kHz附近，選擇Cr＝2F，漏感Lr＝1H，變壓器U1自感量80H。

如圖12和圖13所示，在1kW下各部份的電路仿真波形，光伏模塊101輸入電壓被控制在最大功率點(diǎn)電壓200V上，諧振電壓Vr確實(shí)在144V附近作諧振。二降壓式轉(zhuǎn)換器的電感電流為180度交錯(cuò)，而全橋式轉(zhuǎn)換器四個(gè)開關(guān)亦均為零電壓切換，二次側(cè)二同步開關(guān)為零電流導(dǎo)通。上述波形數(shù)據(jù)表明本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)思路是完全可行的。

本發(fā)明實(shí)施例二提供一種太陽(yáng)能充電電路的充電方法，太陽(yáng)能充電電路包括光伏模塊、兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器、MPPT控制器、電壓控制器、電流控制器、兩相交錯(cuò)式PWM控制器以及全橋諧振式轉(zhuǎn)換器；

充電方法包括以下步驟：

步驟S101.光伏模塊將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并向兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)，兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓變換后向全橋諧振式轉(zhuǎn)換器輸出電流信號(hào)；

步驟S102.MPPT控制器根據(jù)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)獲取電壓命令信號(hào)，并將電壓命令信號(hào)輸出給電壓控制器；

步驟S103.電壓控制器將電壓命令信號(hào)與兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取電流命令信號(hào)，并將電流命令信號(hào)輸出給電流控制器；

步驟S104.電流控制器將電流命令信號(hào)和兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出端的電流信號(hào)進(jìn)行比例積分后獲取控制電壓信號(hào)，并將控制電壓信號(hào)輸出給兩相交錯(cuò)式PWM控制器；

步驟S105.兩相交錯(cuò)式PWM控制器將控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位不同的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，并根據(jù)PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流；

步驟S106.全橋諧振式轉(zhuǎn)換器根據(jù)具有相位差的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)對(duì)上橋臂和下橋臂進(jìn)行控制，以對(duì)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流進(jìn)行調(diào)整后給電池進(jìn)行充電。

其中，步驟S102中，MPPT控制器根據(jù)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)獲取電壓命令信號(hào)包括：

MPPT控制器根據(jù)兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)計(jì)算功率為最大功率點(diǎn)時(shí)，獲取電壓命令信號(hào)。

其中，步驟S105中，兩相交錯(cuò)式PWM控制器將控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位不同的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)，包括：

兩相交錯(cuò)式PWM控制器將控制電壓信號(hào)分別與兩個(gè)相位相差180度的鋸齒波進(jìn)行比較后獲取PWM控制信號(hào)。

其中，步驟S106中，全橋諧振式轉(zhuǎn)換器根據(jù)具有相位差的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)對(duì)上橋臂和下橋臂進(jìn)行控制，包括：

全橋諧振式轉(zhuǎn)換器根據(jù)具有180度相位差的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)對(duì)上橋臂和下橋臂進(jìn)行控制。

本發(fā)明提供的太陽(yáng)能充電電路及其充電方法，第一級(jí)為兩相交錯(cuò)式降壓式轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)則為同步整流的全橋諧振式轉(zhuǎn)換器，利用光伏模塊的電壓及電流計(jì)算光伏模塊的電壓命令，接著利用光伏模塊的反饋電壓與所給出的電壓命令的誤差經(jīng)由電壓控制器調(diào)整得到降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流命令，最后經(jīng)由一電流控制器使降壓式轉(zhuǎn)換器的輸出電流追隨此命令，藉以產(chǎn)生兩相交錯(cuò)式PWM的控制電壓，轉(zhuǎn)換效率高，第二級(jí)全橋諧振式轉(zhuǎn)換器則采用無(wú)需控制的相移方法驅(qū)動(dòng)各開關(guān)，控制上如同一單級(jí)電路，控制器控制簡(jiǎn)單。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。