摘要：太阳能充电控制电路采用Cuk电路完成升降压变化，从而实现了恒亚充电，利用控制功率开关管的导通与关断来实现电压的转换，调节占空比来进行输出电压的调节，并且利用MATLAB软件进行线路的仿真，将其作为电路结构设计和参数设置的重要依据。我国土地面积广阔，具有丰富的太阳能资源，随着科学技术的发展，太阳能也得到广泛的应用，相关领域的产业化发展进程得到不断深入，在此基础上，利用太阳能的发电成本也得到有效的控制，目前已经广泛应用在各个领域中。 关键词：太阳能；充电控制器；检测电路设计
引言
我国进入二十一世纪以后，煤炭、石油等容量不断减少，而且由于这些资源的应用会带来严重的自然污染，不论从长远发展还是绿发展的角度，开发新能源都非常重要，光伏技术的重点在于如何将太阳能转化为电能然后储存下来，太阳能充电器作为核心构件，其电池功率会随着天气的变化而发生变化，因此本文针对太阳能充电控制器以及检测电路设计进行分析，在太阳能电压发生变化的时候及时的调节充电电流。
一、太阳能充电控制器的整体设计方法
太阳能作为环保能源，极易受到天气变化的影响，太阳能电池功率变化多端，为了得到最大的蓄电池充电功率，设计监测电路能够检测太阳能电池中的电压并且进行蓄电池充电电流的调整。为了监测太阳能充电控制器的特点，就要设计一个太阳能电池电路，并且能够改变输出的电流，模拟天气变化对电池的功率带来的影响。同时还要设计一个模拟蓄电池特点的电路，即便在输入过大电流的时候也能保持电压的稳定不变[1]。
目前，太阳能光伏发电系统中最常用的储能装备为铅酸蓄电池，这种电池有很长的使用年限和较宽的温度范围，近几年来在光伏发电系统中得到广泛的应用。蓄电池组造价成本较高，一般使用寿命在5年左右，如果采用较高的设计、控制手段能够将使用年限提高到20年左右。要保证蓄电池的工作能力，那么就要重视对蓄电池充电合理管控，一般来说，充电方式主要有浮充充电、均衡充电、循环充电等，在温度达到一定程度后，充电电压控制不佳就会产生各种问题，如果电压过高那么电流就会明显增大，那么就会出现热失控的问题，甚至会出现过充而造成损坏。铅酸蓄电池放电后要立刻进入充电状态，在初期要尽可能将电流控制在0.2C以下，检测到电流有变小趋势后，要将低充电电压提高到均充电压值，充满需6h左右。
二．充电控制器的电路设计
（一）控制器电路
根据图1 可知，Uled探照灯4和周围电路采用的均为DC-DC变换器，是太阳能充电器的核心电路，U2B新型小型工程机械输出电压调节U4的输出电压，从而实现对蓄电池充电电流的调节。U折叠帐篷2B作为差分放大器，能够测量太阳能蓄电池的电压VDC，若是VDC电压降低那么U2B的输出电压就会升高，DC-DC的变换器反馈可知电压FB会升高，输出电压会减少，因此蓄电池的充电电流也会减少，从而实现了蓄电池充电功率的优化，相反若是VDC电压升高，U2B的电压降低，DC-DC变换器的反馈电压FB降低，输出电压则会提升，因此蓄电池的充电电流也会提升，U2A及周围器件组成的蓄电池充电电流检测电路能够监测电流的大小。
图1 DC-DC变换控制器
本文将DC-DC变换器为基础进行充电电路的构建，为蓄电池进行充电，在实现太阳能蓄电池智能充电控制质量，能够提高电池的利用率，蓄电池中有两对极板，在给电池充电的时候，正极板上的PbO转变为PbOvoip网关2，负极板上的PbO变成金属Pb，电池在放电的时候正极板上的PbO2出现了还原反应，还原成为PbO4，负极板上的Pb则氧化成为PbSO4，充电电池的充放电都是通过电化学反应来完成的[2]。
充放电过程中的电压变化见图。在充电的初期阶段，端电压提高速度较高，充电过程持续一段后电压缓慢增长，充电的中后段，电池内部的正负极还原为PbO2和金属Pb，电压增加到2.5～2.6V的时候，若是继续充电那么PbO2燃烧炉和海绵Pb就可以还原，水解也慢慢达到饱和状态，电压大小恒定在2.7V左右。如果充电停止，电压的电压将会降到2.3V左右，电压最终稳定在2.06V左右，由此可知，选择合适的电路拓扑有重要意义。一般情况下，太阳能电池输出电压会发生比较大的变化，常见的Buck的变换器和Boost变换器都只能完成单一的电压增大或减少，因此在使用中，光伏电池无法在较大范围中始终维持在最大功率点工作，那么就会影响系统的效率。电池使用寿命也会受到影响，本文针对包含升压和降压功能的Cuk变换器进行合理的设计，能够在较大范围中完成最大功率点的追踪，系统效率明显提升,Cuk的充电控制器见图2。
图2 充电控制器主电路
在负载电流连续的状态下，VT管开关状态有差异，系统稳定工作模式包括以下两种状态：第一，VT管导通时。电感L1在输入电流的作用下储存磁场能，C2电容的电压会导致二极管D2反向偏置，从而进入到截止状态，C2放电，放电电流使得L2储存磁场电能，输出电流给负载。第二，VT管截止时。C2进行充电，然后二极管D正向偏置导通续流，电源和L1同时给C2成功充电，L2维持向负载输出电流[3]。
（二）模拟太阳能电池电路
图3表示了太阳能电池电路的模拟，该电路是以U1B和单片机为中心的电路，开路电压为14V左右，根据太阳强度的变化输出电流最大可到350mA，也就是5W左右的电池板。途中的Q～Q4组成了恒流源电路，以此来对太阳能电池的工作状态进行模拟，单机片电路中增加了按键以及显示电路，按键能够设置0～99，对应在PWM的占空比，通过PWM控制恒流源的输出电流，从而模拟不同天气变化下太阳能电池的功率变化。
图3 太阳能电池电路
（三）模拟蓄电池电路
包层模使用LM358差分放大器设计并联稳定电路，使该电路灌入较大电流的时候能够维持电压不变，从而模拟蓄电池的工作特点。
三、控制器功能的实现
在最终测试的时候，太阳能充电控制器的输入端连接到模拟太阳能电池的输出端，控制器的输入端连接到模拟蓄电池的输入端，通过调节电池的电流，观察控制器的功率变化。这
一设计能够实现的功能为：第一，模拟太阳能电池板的工作状态，进行工作电流的调节[4]。第二，利用PWM信号控制太阳能电池板的电流，通过按键设置显示的数值然后调整PWM的信号占比。第三，模拟蓄电池负载，负载电流能够实现调节。第四，测量电池板的电压，控制蓄电池的充电电流。第五，每次按键蜂鸣器都会响，同时PWM的输出信号波形也会发生变化。单片机电路中的十位数值按键，每按一次LED的十位显示器，显示数值就会+1，显示数值从0～9循环。
四、小结
在本文设计中，通过检测电路来评估太阳能电池的电压情况，然后对蓄电池的充电电流进行调整。在测试中，通过按键概念LED显示数值的时候，观察单片机PWM引脚，从而能够看到波形的变化。本文选择Cuk电路作为DC-DC变化拓扑结构完成恒压充电，利用控制功率开关管的导通与关断进行电压的转换，为电路结构设计和参数设置提供有力数据。
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