一种隔离型环路控制MPPT电路制造技术

本发明专利技术公开了一种隔离型环路控制MPPT电路。本发明专利技术检测整流后电容上的电压，通过隔离型线性光电耦合器将该电压反应到变压器的次级，由微控制器采样；将微控制器的MPPT控制信号通过次级隔离型线性光电耦合器反馈给变压器初级的电源管理芯片，当电容上电压超过微控制器设定值，调大占控比；当电容上电压低于微控制器设定值，则减小占空比，以达到MPPT。本发明专利技术仅采样输入整流后的电压，将一个控制信号加在充电控制器的反馈环节，不需要测风装置，通过把输入整流后的电压作为监测参数，充电控制器功率管的占空比作为控制参数，只需要一个控制循环即可实现，减少了控制器设计的难度，适用于风力发电，也适用其他可变能源系统。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离型环路控制MPPT电路
本专利技术涉及能源充电电源
，具体是一种隔离型环路控制MPPT电路。
技术介绍
最大功率点跟踪技术（MaximumPowerPointTracking，MPPT）是一种功率跟踪控制技术。在现有技术中，有很多实现功率跟踪的方法。例如最优叶尖速比法、功率信号反馈法、爬山搜索法、三点比较法、基于风速估计的最优叶尖速比法、模糊逻辑搜索法、最优转矩法、占空比扰动法、正弦小信号扰动法和极值搜索法等。上述方法各有优缺点，计算输入输出功率的算法复杂，且更换风机后需要重新做程序算法，成本非常高。例如，公开号为CN104270084A的中国专利申请公开了一种光伏电池最大功率点跟踪器，微控制器通过电压采样模块和电流采样模块采样蓄电池的电压和充电电流，给占空比一个扰动，观察蓄电池上功率的变化，如果功率增加则对占空比维持原方向的扰动，如果功率减少则对占空比反方向扰动，如此反复进行下去，微控制器对电压扰动进行计算后，向开关管输出开关信号。通过本专利技术所述的光伏电池最大功率点跟踪器，当外部环境或者蓄电池变化时，光伏电池能够工作在最大功率点附近，以提高光伏电池的利用效率。该专利申请就是典型的通过采集电压、电流等参数进行解算来实现不断接近最大功率点的目的，其实现方法复杂，需要投入大量的技术工作，而实现的跟踪精度却始终受限于采集的数据参数的质量、算法程序的精细程度和软件的运行效率等，成本高，效果却不理想。在可变能源充电
，尤其是在风力发电系统的蓄电环节，本申请的思路是如何在不需要测风装置，也不需要知道风轮的空气动力特性，不需要复杂的控制环节的情况下，简化电路系统设计，采用软件编程实现可变能源的充电管理。在以上所举的诸多算法中，占空比扰动法是一种特殊的爬山法，与正弦小信号扰动法类似，都是被广泛用于直驱式风力发电系统控制的方法。在风电系统的应用中，同步发电机和电网之间的接口通常采用PWM型的AC/DC斩波器，斩波器具有变换阻抗的作用，通过调整PWM信号的占空比来调节斩波器的输入电阻，可以实现发电机输入、输出特性与负载阻抗相匹配，使发电机工作在最佳工作点，从而控制风力机转速，实现最大功率输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隔离型环路控制MPPT电路，直接把占空比作为控制参数，只需要一个控制循环，便能实现发电机输入、输出特性与负载阻抗相匹配，使发电机工作在最佳工作点，从而控制风力机转速，实现最大功率输出，减少了控制器设计的难度，提高了可变电源充电控制效率，降低了充电控制成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种隔离型环路控制MPPT电路，包括：第一级电容、第一隔离型耦合器组件、变压器、第二隔离型耦合器组件、第一级电路和第二级电路；所述的变压器用于对第一级电路和第二级电路的能量传递进行隔离；所述的第一级电路通过检测第一级电容的电压，再通过第一隔离型耦合器组件反应到第二级电路，由微控制器进行采样；微控制器的MPPT控制信号通过第二隔离型耦合器组件，反馈给第一级电路；当第一级电容上的电压超过微控制器设定值时，调大占控比；当第一级电容上的电压低于微控制器设定值时，调小占空比。所述的第一级电路用于检测第一级电容的电压，检测的是整流后的第一级电容上的电压。所述的隔离型耦合器组件为隔离型线性光电耦合器组件。进一步，通过第一隔离型耦合器组件隔离检测到的第一级电容的电压，并输出信号到微控制器；通过第二隔离型耦合器组件，隔离第一级电路和第二级电路的占空比控制信号。进一步，第一级电路包括第一电阻、第一隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器、第二隔离型耦合器组件的第二端隔离型耦合器和晶体管开关模块；第一电阻的一端与电源输入端连接，另一端与第一端隔离型耦合器的一端连接，第一端隔离型耦合器的另一端与晶体管开关模块的第一端连接，晶体管开关模块的第三端与变压器的第二端连接；第一级电容的一端与电源输入端连接，另一端接地；电源管理芯片的Drive引脚端与晶体管开关模块的第二端连接，电源管理芯片的Feedback引脚端与第二端隔离型耦合器的一端连接，第二端隔离型耦合器的另一端连接在晶体管开关模块和第一端隔离型耦合器的连接线上；变压器的第一端与电源输入端连接。进一步，第二级电路包括第一隔离型耦合器组件的第二端隔离型耦合器、第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器、电感、第二级电容、至少两个晶体管、多个电阻、多个电容和多个二极管，第一二极管的一端与变压器的第四端连接，另一端与电感的一端连接，电感的另一端与第二晶体管的集电极连接，在第二晶体管的集电极和基极之间连接第八电阻，第二晶体管的基极连接第四二极管的一端，第四二极管的另一端连接变压器的第三端，第十电阻的一端与第二晶体管的发射极连接，另一端与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端接地；第四电容的一端与第二晶体管的发射极连接，另一端接地；第三二极管的一端与变压器的第三端连接，另一端连接在第一二极管和电感之间的连接线上；第二级电容的一端连接在电感与第二晶体管的集电极的连接线上，另一端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端连接在第一晶体管和第十四电阻的连线上；第二电阻的一端与微控制器的PWM控制信号输出引脚连接，另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端与第十四电阻的一端连接，第十四电阻的另一端与第十三电阻的一端连接，第十三电阻的另一端与第二端隔离型耦合器的一端连接，第二端隔离型耦合器的另一端与第二晶体管的发射极连接；第三电阻的一端连接在第二电阻和第一电容的连线上，另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端连接在第一电容和第十四电阻的连线上；第二二极管的一端连接在第三电阻和第二电容的连接线上，另一端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第一晶体管的基极连接，第一晶体管的发射极连接在第二电容和第十四电阻的连线上；第一晶体管的集电极与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接在第六电阻和第七电阻的连线上；第五二极管的一端与第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器的一端连接，第五二极管的另一端接地；第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器的另一端与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端连接在第二晶体管的发射极和第一隔离型耦合器组件的第二端隔离型耦合器的连线上；第九电阻的一端连接在第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器和第五二极管的连线上，第九电阻的另一端连接在第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器和第十二电阻的连线上；第三电容的一端连接在第六电阻和第七电阻的连线上，第三电容的另一端连接在第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器和第五二极管的连线上。本专利技术的有益效果是：与现有技术比较，本专利技术具有以下优势：（1）本专利技术仅采集电容的电压，通过检测第一级电容上的电压，实际就是检测输入的功率，不用通过检测输出电压和电流，再用它们的乘积来算功率，省去计算输入输出功率的算法，省去相应的软件程序模块，避免了在更换风机后需要重新做程序算法的步骤，效率高，成本低；（2）本专利技术仅采集第一级电路中的电容电压，将一个控制信号加在充电控制器的反馈环节，通过把输入整流后的电压作为监测参数，不需要测风装置，不仅适用于风力发电系统，也适用其他可变能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是，包括：第一级电容、第一隔离型耦合器组件、变压器、第二隔离型耦合器组件、第一级电路和第二级电路；所述的变压器用于对第一级电路和第二级电路的能量传递进行隔离；所述的第一级电路通过检测第一级电容的电压，再通过第一隔离型耦合器组件反应到第二级电路，由微控制器进行采样；微控制器的MPPT控制信号通过第二隔离型耦合器组件，反馈给第一级电路；当第一级电容上的电压超过微控制器设定值时，调大占控比；当第一级电容上的电压低于微控制器设定值时，调小占空比。

【技术特征摘要】
1.一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是，包括：第一级电容、第一隔离型耦合器组件、变压器、第二隔离型耦合器组件、第一级电路和第二级电路；所述的变压器用于对第一级电路和第二级电路的能量传递进行隔离；所述的第一级电路通过检测第一级电容的电压，再通过第一隔离型耦合器组件反应到第二级电路，由微控制器进行采样；微控制器的MPPT控制信号通过第二隔离型耦合器组件，反馈给第一级电路；当第一级电容上的电压超过微控制器设定值时，调大占控比；当第一级电容上的电压低于微控制器设定值时，调小占空比。2.按照权利要求1所述的一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是：所述的第一级电路用于检测第一级电容的电压，检测的是整流后的第一级电容上的电压。3.按照权利要求1所述的一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是：所述的隔离型耦合器组件为隔离型线性光电耦合器组件。4.按照权利要求1或3所述的一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是：通过第一隔离型耦合器组件隔离检测到的第一级电容的电压，并输出信号到微控制器；通过第二隔离型耦合器组件，隔离第一级电路和第二级电路的占空比控制信号。5.按照权利要求1或4所述的一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是：第一级电路包括第一电阻、第一隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器、第二隔离型耦合器组件的第二端隔离型耦合器和晶体管开关模块；第一电阻的一端与电源输入端连接，另一端与第一端隔离型耦合器的一端连接，第一端隔离型耦合器的另一端与晶体管开关模块的第一端连接，晶体管开关模块的第三端与变压器的第二端连接；第一级电容的一端与电源输入端连接，另一端接地；电源管理芯片的Drive引脚端与晶体管开关模块的第二端连接，电源管理芯片的Feedback引脚端与第二端隔离型耦合器的一端连接，第二端隔离型耦合器的另一端连接在晶体管开关模块和第一端隔离型耦合器的连接线上；变压器的第一端与电源输入端连接。6.按照权利要求1或4所述的一种隔离型环路控制MPPT电路，其特征是：第二级电路包括第一隔离型耦合器组件的第二端隔离型耦合器、第二隔离型耦合器组件的第一端隔离型耦合器、电感、第二级电容、至少两个晶体管、多个电阻、多个电容和多个二极管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛苏，李绍飞，宋昌林，陈方春，
申请(专利权)人：四川汇源光通信有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51