一种光伏发电系统的MPPT控制器技术方案

本实用新型专利技术提出一种光伏发电系统的MPPT控制器,其具有连接于光伏板两端的正、负输入接线端，和连接负载的正、负输出接线端，其内置有基于MPPT的微处理器、光伏电压检测电路、充电电流检测及运放电路、电池电压检测电路、以及充电电流控制电路；所述正输入接线端与正输出接线端之间为正极性线路，其中串接有开关管M1和电感L1，并经由二极管D1接地；所述微处理器与所述正输入接线端之间设有所述光伏电压检测电路，所述微处理器与所述负输入接线端之间设有所述充电电流检测及运放电路，所述微处理器经由所述充电电流控制电路连接至所述开关管M1的控制极，所述电池电压检测电路具有连接至光伏发电系统的蓄电池的采样端，并向微处理器反馈采样电信号。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电系统的MPPT控制器
本技术涉及一种光伏发电系统的MPPT控制器。
技术介绍
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏发电系统主要由太阳电池板组件、控制器和逆变器三大部分组成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。其中，太阳能光伏阵列的输出特性是非线性的，在光照变化的情况下，发电量也随之变化；并且在环境温度变化，输出负载变化而变化。为了确保输出功率在最大值，MPPT即最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking）应运而生，其主要技术要点是通过测试工作电流，工作电压，得到工作功率，再转而控制输出电流或输出电压，使其输了功率控制在峰值。
技术实现思路
基于
技术介绍
中提及的问题，本技术提出一种光伏发电系统的MPPT控制器,除了能保证光伏板的利用率外，还能监测蓄电池的容量，保证蓄电池工作在理想的充电特性曲线上；其具体
技术实现思路
如下：一种光伏发电系统的MPPT控制器，具有连接于光伏板两端的正、负输入接线端，和连接负载的正、负输出接线端，其内置有基于MPPT的微处理器、光伏电压检测电路、充电电流检测及运放电路、电池电压检测电路、以及充电电流控制电路；所述正输入接线端与正输出接线端之间为正极性线路，其中串接有开关管M1和电感L1，并经由二极管D1接地；所述微处理器与所述正输入接线端之间设有所述光伏电压检测电路，所述微处理器与所述负输入接线端之间设有所述充电电流检测及运放电路，所述微处理器经由所述充电电流控制电路连接至所述开关管M1的控制极，所述电池电压检测电路具有连接至光伏发电系统的蓄电池的采样端，并向微处理器反馈采样电信号。于本技术的一个或多个实施例中，所述二极管D1与地端之间接有一防电池反接继电器，所述防电池反接继电器的开关部串接于所述二极管D1的阳极与地端之间，其电磁部受控于所述微处理器。于本技术的一个或多个实施例中，所述负输入接线端与负输出接线端之间为负极性线路，其中串接有开关管M2，所述开关管M2的控制极连接至一过载及短路保护电路，所述过载及短路保护电路分别与所述微处理器和电流检测电路相连，所述电流检测电路连接至所述负极性线路，所述过载及短路保护电路根据微处理器与电流检测电路的信号触发控制所述开关管M2的通断。于本技术的一个或多个实施例中，所述电流检测电路包括相级联的第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的输入侧连接至负极性线路，所述过载及短路保护电路包括一触发器芯片LM555，所述触发器芯片LM555分别与所述微处理器、第二运算放大器输出端相接、开关管M2的控制极，其根据微处理器与第二运算放大器的信号触发控制所述开关管M2的通断。于本技术的一个或多个实施例中，所述微处理器设有对外反馈故障信号的故障报警接口。于本技术的一个或多个实施例中，所述微处理器设有连接至LCD显示屏的LCD接口。于本技术的一个或多个实施例中，所述充电电流控制电路包括连接于所述开关管M1控制极与微处理器之间的光耦单元。本技术的有益效果是：保证光伏板具有较佳的利用率、监测蓄电池的容量并保证蓄电池工作在理想的充电特性曲线上、监测输出短路的情形以实现短路保护。本技术是一款技术性、实用性均表现卓越的产品，适合推广使用。附图说明图1为本技术的光伏发电系统的MPPT控制器的原理框图。图2为本技术的过载及短路保护电路、电流检测电路的原理图。图3为本技术的充电电流控制电路的原理图。具体实施方式如下结合附图1-3，对本申请方案作进一步描述：一种光伏发电系统的MPPT控制器，具有连接于光伏板两端的正输入接线端O1、负输入接线端O2，和连接负载的正输出接线端O3、负输出接线端O4，其内置有基于MPPT的微处理器1、光伏电压检测电路2、充电电流检测及运放电路3、电池电压检测电路4、以及充电电流控制电路5；所述正输入接线端O1与正输出接线端03之间为正极性线路，其中串接有开关管M1和电感L1，并经由二极管D1接地；所述微处理器1与所述正输入接线端O1之间设有所述光伏电压检测电路2，所述微处理器1与所述负输入接线端O2之间设有所述充电电流检测及运放电路3，所述微处理器1经由所述充电电流控制电路5连接至所述开关管M1的控制极，所述电池电压检测电路4具有连接至光伏发电系统的蓄电池6的采样端，并向微处理器1反馈采样电信号。其中，所述光伏电压检测电路2、电池电压检测电路4可采用常规串联电阻的分压电路，所述充电电流检测及运放电路3则包含串接于线路中的检测电阻和与该检测电阻连接的运算放大电器，在此不一一细述。所述二极管D1与地端之间接有一防电池反接继电器K1，所述防电池反接继电器K1的开关部串接于所述二极管D1的阳极与地端之间，其电磁部受控于所述微处理器1。所述负输入接线端O2与负输出接线端O4之间为负极性线路，其中串接有开关管M2，所述开关管M2的控制极连接至一过载及短路保护电路7，所述过载及短路保护电路7分别与所述微处理器1和电流检测电路8相连，所述电流检测电路8连接至所述负极性线路，所述过载及短路保护电路7根据微处理器1与电流检测电路8的信号触发控制所述开关管M2的通断。所述电流检测电路8包括相级联的第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，所述第一运算放大器U1的输入侧连接至负极性线路，所述过载及短路保护电路7包括一触发器芯片LM555，所述触发器芯片LM555分别与所述微处理器1、第二运算放大器U2输出端相接、开关管M2的控制极，其根据微处理器1与第二运算放大器U2的信号触发控制所述开关管M2的通断。所述微处理器1设有对外反馈故障信号的故障报警接口,所述微处理器1设有连接至LCD显示屏的LCD接口。所述充电电流控制电路5包括连接于所述开关管M1控制极与微处理器1之间的光耦单元U3。本技术的MPPT控制器可以智能调节太阳能发电板的输出电压，使太阳能板始终工作在V-A特性曲线的最大功率点，与普通的太阳能控制器相比，其能够大大提搞了太阳能板的利用率。MPPT算法一般有恒压法、扰动观察法、电导增量法：1）恒压法：首先断开太阳能板的负载，测试太阳能板的空载电压；然后打开输出，控制输电压为空载电压70%左右。这样的控制方式比较简单，但是70%的选择数字，并非是保证最大功率输出的值，会随负载，光照度，环境温度变化。即是说，MPPT不能完全保证。2）扰动观察法：改变输出电压值，观察功率改变量。在不断反复的修改输出值后，可以寻找到最大功率输出点。这样的方法成本简单，算法也简单，但不足之处是自知在录点的时候，会令输出不稳定。3）电导增量法：通过监测发电量的电压，电流和输出点的电压电流，进行分析比较，并判断出当前的工作点，经过运算后，修正输出而达到最大功率输出点。这种方式，成本与恒压法一样低，只需通过算法实现。难点是在开发过程中，需要实验大部分数据辅助算法实现。除了以上几种方法外，还有很多各自特色的算法可以实现，比如短路电流检测法、查表法、最优梯度法等。本技术采用自适应方式处理，即开始使用恒压法工作，在长期的工作中，定时采用扰动观察法工作寻找合适的点为起始点（输出百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统的MPPT控制器，具有连接于光伏板两端的正、负输入接线端，和连接负载的正、负输出接线端，其特征在于：内置有基于MPPT的微处理器、光伏电压检测电路、充电电流检测及运放电路、电池电压检测电路、以及充电电流控制电路；所述正输入接线端与正输出接线端之间为正极性线路，其中串接有开关管M1和电感L1，并经由二极管D1接地；所述微处理器与所述正输入接线端之间设有所述光伏电压检测电路，所述微处理器与所述负输入接线端之间设有所述充电电流检测及运放电路，所述微处理器经由所述充电电流控制电路连接至所述开关管M1的控制极，所述电池电压检测电路具有连接至光伏发电系统的蓄电池的采样端，并向微处理器反馈采样电信号。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统的MPPT控制器，具有连接于光伏板两端的正、负输入接线端，和连接负载的正、负输出接线端，其特征在于：内置有基于MPPT的微处理器、光伏电压检测电路、充电电流检测及运放电路、电池电压检测电路、以及充电电流控制电路；所述正输入接线端与正输出接线端之间为正极性线路，其中串接有开关管M1和电感L1，并经由二极管D1接地；所述微处理器与所述正输入接线端之间设有所述光伏电压检测电路，所述微处理器与所述负输入接线端之间设有所述充电电流检测及运放电路，所述微处理器经由所述充电电流控制电路连接至所述开关管M1的控制极，所述电池电压检测电路具有连接至光伏发电系统的蓄电池的采样端，并向微处理器反馈采样电信号。2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的MPPT控制器，其特征在于：所述二极管D1与地端之间接有一防电池反接继电器，所述防电池反接继电器的开关部串接于所述二极管D1的阳极与地端之间，其电磁部受控于所述微处理器。3.根据权利要求2所述的光伏发电系统的MPPT控制器，其特征在于：所述负输入接线端与负输出接线端之间为负极性线路，其中串接有开关管M2，所述开关管M2的控制极连...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杰勇，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：新型
国别省市：广东,44