一种基于MPPT技术的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于MPPT技术的控制系统，包含：功率电路模块，其包含：太阳能电池阵、平台母线负载、蓄电池组；母线采样电路，其输入端连接平台母线负载；母线主误差放大器，其输入端连接母线采样电路；蓄电池组采样电路，其输入端连接蓄电池组；蓄电池组误差放大器，其输入端连接蓄电池组采样电路；充放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器、蓄电池组误差放大器，输出端连接功率电路模块；MPPT控制电路，其输入端连接母线主误差放大器，输出端连接功率电路模块，用于在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。可实现能源系统最大功率跟踪、蓄电池组充放电和全调节母线的统一控制，并可同时保证航天器电源系统的高可靠和稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源系统直流变换电路控制技术，特别涉及一种基于MPPT技术的控制系统。
技术介绍
国内航天器电源系统都采用的直接能量传递DET方式（DirecetEnergyTransfer）。直接能量传递方式是指太阳电池阵和蓄电池组的输出功率通过母线直接馈送给平台母线负载，由于有分流调节器的分流限压作用，使太阳电池阵工作点固定于母线电压处，DET方式采用功率余量设计过大方式，一般设计超过实际需求的20%左右，造成了能量的极大浪费。与DET方式不同，峰值功率跟踪MPPT方式（MaximumPowerPointTracking）通过控制太阳电池阵的输出电压使其工作在峰值功率点附近，实现太阳电池最大功率输出，可使太阳能电池在不同的寿命阶段及各种环境条件下都能输出的最大功率，满足航天器的灵活机动、频繁大电流充电、瞬时脉冲大功率等方面需求，不仅可以减小太阳阵面积和蓄电池组的放电深度，减轻电源的结构重量，延长蓄电池组的使用寿命，而且有利于温控和减小航天器的热控系统压力等优势。应用于航天器电源系统中的MPPT技术需要实现光照期、阴影期、整个寿命期间的能量平衡，实现能量的最大限度利用，不仅需要解决最大功率跟踪、蓄电池组充放电和全调节母线的统一控制问题，更重要的是要保证航天系统中电源系统高可靠和稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于MPPT技术的控制系统，可实现能源系统最大功率跟踪、蓄电池组充放电和全调节母线的统一控制，并可同时保证航天器电源系统的高可靠和稳定运行。为了实现以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于MPPT技术的控制系统，其特点是，包含：功率电路模块，其包含：太阳能电池阵、平台母线负载、蓄电池组；母线采样电路，其输入端连接平台母线负载，用于采集平台母线负载电压；母线主误差放大器，其输入端连接母线采样电路，将平台母线负载电压输入到母线主误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；蓄电池组采样电路，其输入端连接蓄电池组，用于采集蓄电池组电压；蓄电池组误差放大器，其输入端连接蓄电池组采样电路，将蓄电池组电压输入到蓄电池组误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；充放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器、蓄电池组误差放大器，输出端连接功率电路模块；MPPT控制电路，其输入端连接母线主误差放大器，输出端连接功率电路模块，用于在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。所述的充放电控制电路包含：蓄电池恒流恒压充电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器和蓄电池组误差放大器；以及，蓄电池放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器。如权利要求2所述的基于MPPT技术的控制系统，其特征在于，所述的功率电路模块还包含：MPPT主功率电路，其输入端分别连接太阳能电池阵和MPPT控制电路，输入端连接平台母线负载；充电功率电路，其输入端分别连接蓄电池恒流恒压充电控制电路和平台母线负载，输出端连接蓄电池组；放电功率电路，其输入端分别连接蓄电池放电控制电路和蓄电池组，输出端连接平台母线负载。当所述的太阳电池阵电能大于平台母线负载和蓄电池组需求时，所述的MPPT控制电路工作于非MPPT工作域，且所述的MPPT控制电路使太阳电池阵偏离最大功率点。当所述的平台母线负载增加到第一预设值时，所述的MPPT控制电路转换至MPPT充电工作域，控制太阳电池阵以最大功率输出，且蓄电池恒流恒压充电控制电路控制所述的充电功率电路给蓄电池组充电，蓄电池放电控制电路不工作。当所述的平台母线负载增加到第二预设值时，所说的MPPT控制电路会转换至MPPT放电工作域，控制MPPT主功率电路使太阳电池阵以最大功率输出，充电控制电路不工作，所述的蓄电池放电控制电路控制所述的放电功率电路，使得蓄电池组放电以维持平台母线负载需求，所述的第二预设值大于第一预设值。所述的MPPT控制电路通过取小电路在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。所述的平台母线负载电压越小，所述的MPPT控制电路控制太阳电池阵越偏离最大功率点。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术根据对采样信号进行合理逻辑运算实现不同域间的统一控制，根据太阳电池阵功率输出情况、平台母线载荷功率需求情况以及蓄电池组状态等不同工况实现各种功能模式的自动控制切换，最终实现航天器电源系统的能量合理分配利用，并同时保证整个电源系统的安全稳定运行。附图说明图1为本专利技术一种基于MPPT技术的控制系统的系统框图；图2为本专利技术一种基于MPPT技术的控制系统的工作状态图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，一种基于MPPT技术的控制系统，包含：功率电路模块10，其包含：太阳能电池阵11、平台母线负载12、蓄电池组13；母线采样电路2，其输入端连接平台母线负载12，用于采集平台母线负载电压；母线主误差放大器3，其输入端连接母线采样电路2，将平台母线负载电压输入到母线主误差放大器3的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；蓄电池组采样电路4，其输入端连接蓄电池组13，用于采集蓄电池组电压；蓄电池组误差放大器5，其输入端连接蓄电池组采样电路2，将蓄电池组电压输入到蓄电池组误差放大器5的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；充放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器3、蓄电池组误差放大器5，输出端连接功率电路模块；MPPT控制电路7，其输入端连接母线主误差放大器3，输出端连接功率电路模块10，所述的MPPT控制电路7在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。上述的充放电控制电路包含：蓄电池恒流恒压充电控制电路61，其输入端连接母线主误差放大器3和蓄电池组误差放大器5；以及，蓄电池放电控制电路62，其输入端连接母线主误差放大器。上述的功率电路模块还包含：MPPT主功率电路14，其输入端分别连接太阳能电池阵11和MPPT控制电路7，输入端连接平台母线负载12；充电功率电路15，其输入端分别连接蓄电池恒流恒压充电控制电路61和平台母线负载12，输出端连接蓄电池组13；放电功率电路16，其输入端分别连接蓄电池放电控制电路62和蓄电池组13，输出端连接平台母线负载12。母线采样电路2和蓄电池组采样电路4，设计了一个高精度的采样电路，通过高精度电阻分压，然后经过差分电路进行电压处理采集，该电路直接反映母线电压的变化，负载变大母线电压会降低，负载变小母线会升高。母线主误差放大器3是将母线采样电压输入到母线主误差放大器的负相端，与同相端的电压基准相减后做比例积分运算（PI运算），运算后结果输入到各个控制电路。MPPT控制电路7是针对母线电压以及太阳电池电压、电流进行采样，然后分别与不同的电压参考值进行PI控制调节，通过取小电路实现在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。蓄电池恒流恒压充电控制电路61针对母线电压、蓄电池电压、电流进行采样，然后分别与不同电压参考值进行PI控制调节，实现对蓄电池的恒压恒流以及稳母线控制。蓄电池组误差放大器5是将蓄电池组电压输入到蓄电池组误差放大器5的负相端，与同相端的电压基准进行PI运算，运算后结果输入到充电控制电路，实现对蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MPPT技术的控制系统，其特征在于，包含：功率电路模块，其包含：太阳能电池阵、平台母线负载、蓄电池组；母线采样电路，其输入端连接平台母线负载，用于采集平台母线负载电压；母线主误差放大器，其输入端连接母线采样电路，将平台母线负载电压输入到母线主误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；蓄电池组采样电路，其输入端连接蓄电池组，用于采集蓄电池组电压；蓄电池组误差放大器，其输入端连接蓄电池组采样电路，将蓄电池组电压输入到蓄电池组误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；充放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器、蓄电池组误差放大器，输出端连接功率电路模块；MPPT控制电路，其输入端连接母线主误差放大器，输出端连接功率电路模块，用于在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于MPPT技术的控制系统，其特征在于，包含：功率电路模块，其包含：太阳能电池阵、平台母线负载、蓄电池组；母线采样电路，其输入端连接平台母线负载，用于采集平台母线负载电压；母线主误差放大器，其输入端连接母线采样电路，将平台母线负载电压输入到母线主误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；蓄电池组采样电路，其输入端连接蓄电池组，用于采集蓄电池组电压；蓄电池组误差放大器，其输入端连接蓄电池组采样电路，将蓄电池组电压输入到蓄电池组误差放大器的负相端，与同相端的电压基准进行比较运算；充放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器、蓄电池组误差放大器，输出端连接功率电路模块；MPPT控制电路，其输入端连接母线主误差放大器，输出端连接功率电路模块，用于在非MPPT工作域或MPPT充电工作域或MPPT放电工作域切换。2.如权利要求1所述的基于MPPT技术的控制系统，其特征在于，所述的充放电控制电路包含：蓄电池恒流恒压充电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器和蓄电池组误差放大器；以及，蓄电池放电控制电路，其输入端连接母线主误差放大器。3.如权利要求2所述的基于MPPT技术的控制系统，其特征在于，所述的功率电路模块还包含：MPPT主功率电路，其输入端分别连接太阳能电池阵和MPPT控制电路，输入端连接平台母线负载；充电功率电路，其输入端分别连接蓄电池恒流恒压充电控制电路和平台母线负载，输出端连接蓄电池组...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宇，王霄，刘涛，何小斌，董宝磊，陈海涛，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31