一种用于太阳能控制器的MPPT电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于太阳能控制器的MPPT电路，包括太阳能电压采样模块、MPPT主功率电路模块、算法控制模块、太阳能电池板和蓄电池。本发明专利技术能够保证在不同的光照情况下，实现对输出效率变化的快速处理，获得准确的占空比信号，保证太阳电池的最大输出效率。另外，本发明专利技术所提供的MPPT电路结构简单，具有较低的成本以及简单的实现条件，提高了实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于太阳能控制器的MPPT电路
本专利技术涉及光伏发电领域，尤其涉及一种MPPT控制电路。
技术介绍
当前的太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池板的串并联组成光伏阵列，然而由于每天的光照强度不断变化或是电池板处于遮蔽状态等不利因素，光伏阵列的输出功率会出现极大的降低。因此需要在光伏控制系统中加入最大功率点跟踪器(MPPT)来实现光伏系统的最大功率输出。目前，MPPT控制器的实现主要是通过DSP的算法来控制，根据太阳能电池的状态变化调整PWM波，再经过BOOST或者BUCK电路来实现太阳能电池板的最大功率输出。然而，这种方式需要额外添加DSP模块来运行算法，增加了设计成本和运行功耗，会使蓄电池的一部分功耗浪费在控制电路上，造成了浪费。
技术实现思路
本专利技术提供了一种MPPT控制电路，具有成本低，结构简单，能有效提高太阳能电池板输出功率的特点。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种用于太阳能控制器的MPPT电路，包括：太阳能电压采样模块、MPPT主功率电路模块、算法控制模块、太阳能电池板以及蓄电池；所述太阳能电压采样模块的输入端连接至所述太阳能电池板正极的直流输出端，输出端连接至所述算法控制模块的输入端，用于采集太阳能电池电压的变化，以此来控制PWM占空比；所述MPPT主功率电路模块的输入端连接至所述太阳能电池板的输出端与所述算法控制模块的输出端，输出端连接至所述蓄电池的输入端，以此控制太阳能电池的输出功率；所述算法控制模块的输入端连接至所述太阳能电压采样模块的输出端，输出端连接至所述MPPT主功率电路模块的输入端，用于根据太阳能电池电压的变化产生相应的PWM波；所述太阳能电池板，用于将光能转换为电能；所述蓄电池，用于存储太阳能所产生的电能。进一步改进在于，所述MPPT主功率电路模块包括电感L1、二极管D1、电容C1、IGBT管Q1；其中，所述电感L1与所述二极管D1依次串接于输入端Vin与输出端Vout之间；所述IGBT管的漏极连接至所述电感L1与所述二极管D1的串接形成的节点A处，栅极连接输入端Vpwm，源极连接至地GND；所述电容C1两端分别连接至输出端Vout与地GND。进一步改进在于，所述算法控制模块包括三角波信号产生模块、减法器模块和比较器模块；其中，所述三角波信号产生模块的输出端连接所述比较器模块的正输入端Vcmp+；所述减法器模块的输入端连接所述算法控制模块的输入端，输出端连接所述比较器模块的负输入端；所述比较器模块的输出端连接所述算法控制模块的输出端。进一步改进在于，所述三角波信号产生模块包括OP07AH运算放大器芯片H1、OP07AH运算放大器芯片H2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C2、稳压管D2和稳压管D3；其中，所述OP07AH运算放大器芯片H1的负输入端连接至地GND，正输入端与输出端之间依次串接所述电阻R3与所述电阻R1；所述电阻R1与所述电阻R3之间串接形成的节点为B；所述OP07AH运算放大器芯片H2的负输入端与节点B之间串接所述电阻R2，正输入端与地GND之间串接所述电阻R5，输出端连接模块输出端Vout；所述OP07AH运算放大器芯片H1的正输入端与所述OP07AH运算放大器芯片H2的负输入端之间依次串接所述电阻R4和所述电容C2；所述稳压管D2与所述稳压管D3的正极相连，所述稳压管D2的负极连接节点B，所述稳压管D3的负极连接地GND。进一步改进在于,所述减法器模块包括LM358AD运放器件、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9；其中，所述LM358AD运放器件的负输入端与模块输入端Vin之间串接所述电阻R6，与输出端之间串接所述电阻R7，正输入端与8V的电压输入端之间串接所述电阻R8，与地GND之间串接所述电阻R9。进一步改进在于，所述比较器模块包括TL081ACD器件和电阻R10；其中，所述TL081ACD器件的负输入端连接模块输入端Vin-，正输入端连接模块输入端Vin+，输出端连接模块输出端Vout并且与8V的电压输入端之间串接所述电阻R10。与现有技术相比，本专利技术的MPPT控制电路，能够在光照条件发生变化时，根据输入条件的改变迅速和准确的调整PWM信号的占空比，从而提高太阳能电池板的输出效率。并且结构简单，不需要复杂的DSP器件，节省了资源。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种MPPT电路的原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种MPPT主功率模块的电路结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种三角波产生模块的电路结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种减法器模块的电路结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种比较器模块的电路结构示意图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种MPPT电路原理示意图。太阳能电池板一端与外界的太阳能阵列相连，将光能转变为电能，另一端与MPPT主功率电路相连接。MPPT主功率电路输出端与蓄电池相连接，完成电能的存储。MPPT主功率电路通过算法控制模块根据太阳能电池板的输出电压进行PWM波占空比的调节，从而实现电路与蓄电池的阻抗匹配，完成最大功率的输出。请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的一种MPPT主功率模块的电路结构示意图。MPPT主功率模块采用的是升压斩波电路，当IGBT开关管导通时，太阳能电池只向电感L1充电，负载依靠电容C1放电，并且由于二极管D1的存在，电容C1无法向IGBT一侧放电；当IGBT管关断时，太阳能电池与电感L1同时向电容C1和蓄电池充电。因此，IGBT管的开关时间会极大的影响电路的工作状态。具体地，假设IGBT的关断时间为toff，由各器件的关系可知电感L1释放能量与存储能量相等，则Vin×IL×toff＝(Vout-Vin)×IL×ton(1)假设IGBT的占空比D为：可推导，由上式可知，输出电压随着占空比的升高而升高。请参见图3，图3为本专利技术实施例提供的一种三角波产生模块的电路结构示意图。运算放大器H1及电阻R1,、电阻R3、稳压管D2和稳压管D3构成一种同相滞回比较器电路，它使得节点B的输出只有高点平与低电平两种输出状态，构成方波输出。运算放大器H2及电阻R2、电阻R4、电阻R5和电容C2构成一种积分运算电路，当节点B的电压为高电平时，节点B通过电阻R2向电容C2充电，运算放大器的输出Vout随之线性下降；当节点B的电压为低电平时，电容C2通过电阻R2放电，输出Vout随之线性上升。因此，这个积分器电路构成三角波输出。请参见图4，图4为本专利技术实施例提供的一种减法器模块的电路结构示意图。运放器件LM与电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9一起构成一种深度负反馈下的加减运算电路。在深度负反馈的状态下，运放器件的输出电压与正反输入端的电压关系为：其中，V-为反向输入端电压，V+为正向输入端电压，实现了两个输入端电压的相减。请参见图5，图5为本专利技术实施例提供的一种比较器模块的电路结构示意图。比较器TL081可以将正反向输入端的电压进行比较，在其输出端接上一个上拉电阻R10，可以根据比较结果输出+6V与-6V两种电压，构成控制IGBT开关管的PWM波。MPPT算法模块由三角波产生模块，减法器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于太阳能控制器的MPPT电路，其特征是，包括太阳能电压采样模块、MPPT主功率电路模块、算法控制模块、太阳能电池板以及蓄电池；所述太阳能电压采样模块的输入端连接至所述太阳能电池板正极的直流输出端，输出端连接至所述算法控制模块的输入端，用于采集太阳能电池电压的变化，以此来控制PWM占空比；所述MPPT主功率电路模块的输入端连接至所述太阳能电池板的输出端与所述算法控制模块的输出端，输出端连接至所述蓄电池的输入端，以此控制太阳能电池的输出功率；所述算法控制模块的输入端连接至所述太阳能电压采样模块的输出端，输出端连接至所述MPPT主功率电路模块的输入端，用于根据太阳能电池电压的变化产生相应的PWM波；所述太阳能电池板，用于将光能转换为电能；所述蓄电池，用于存储太阳能所产生的电能。

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能控制器的MPPT电路，其特征是，包括太阳能电压采样模块、MPPT主功率电路模块、算法控制模块、太阳能电池板以及蓄电池；所述太阳能电压采样模块的输入端连接至所述太阳能电池板正极的直流输出端，输出端连接至所述算法控制模块的输入端，用于采集太阳能电池电压的变化，以此来控制PWM占空比；所述MPPT主功率电路模块的输入端连接至所述太阳能电池板的输出端与所述算法控制模块的输出端，输出端连接至所述蓄电池的输入端，以此控制太阳能电池的输出功率；所述算法控制模块的输入端连接至所述太阳能电压采样模块的输出端，输出端连接至所述MPPT主功率电路模块的输入端，用于根据太阳能电池电压的变化产生相应的PWM波；所述太阳能电池板，用于将光能转换为电能；所述蓄电池，用于存储太阳能所产生的电能。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述MPPT主功率电路模块包括电感L1、二极管D1、电容C1、IGBT管Q1；其中，所述电感L1与所述二极管D1依次串接于输入端Vin与输出端Vout之间；所述IGBT管的漏极连接至所述电感L1与所述二极管D1的串接形成的节点A处，栅极连接输入端Vpwm，源极连接至地GND；所述电容C1两端分别连接至输出端Vout与地GND。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述算法控制模块包括三角波信号产生模块、减法器模块和比较器模块；其中，所述三角波信号产生模块的输出端连接所述比较器模块的正输入端Vcmp+；所述减法器模块的输入端连接所述算法控制模块的输入端，输出端连接所述比较器模块的负输入端；所述比较器模块的输出端连接所述算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽廷，陈勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51