一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路制造技术

本发明专利技术涉及电源领域，特别涉及一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，包括太阳能电池阵、DC/CD变换器、电池组、基于BUCK电路的乘法器、第一状态比较器、第二状态比较器、逻辑控制电路、PI控制器以及第二PWM控制器；太阳能电池阵与DC/CD变换器连接，DC/CD变换器与电池组连接；从太阳能电池阵与DC/CD变换器连接处采样得到太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流；将太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流作为基于BUCK电路的乘法器的输入，基于BUCK电路的乘法器计算得到太阳能电池阵功率，并将该功率输入到第一状态比较器；将太阳能电池阵电压输入到第二状态比较器；本发明专利技术提升了太阳能电池阵的利用率。池阵的利用率。池阵的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路


[0001]本专利技术涉及电源领域，特别涉及一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路。

技术介绍

[0002]太阳能电池发电的特点是输出功率受环境温度、光照强度和负载的影响较大，太阳电池阵的最大功率点会随着上述因素的变化而变化，且在星用电源工作的不同阶段，输出功率也会有较大差异，因此需采用MPPT控制，始终使太阳能电池工作在最大功率点或最大功率点附近以减小太阳能电池阵面积，从而减小整机尺寸及重量。
[0003]现有技术中，主流实现方式是基于FPGA、DSP、专用控制芯片的数字控制方案，该类抗辐射芯片成本高、可靠性较低。本专利技术采用纯模拟芯片等硬件电路实现MPPT功能，具备低成本、高可靠性的要求，具备较大的应用前景。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术问题，本专利技术提出一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，包括太阳能电池阵、DC/CD变换器、电池组、基于BUCK电路的乘法器、第一状态比较器、第二状态比较器、逻辑控制电路、PI控制器以及PWM控制器；太阳能电池阵与DC/CD变换器连接，DC/CD变换器与电池组连接；从太阳能电池阵与DC/CD变换器连接处采样得到太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流；将太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流作为基于BUCK电路的乘法器的输入，基于BUCK电路的乘法器计算得到太阳能电池阵功率，并将该功率输入到第一状态比较器；将太阳能电池阵电压输入到第二状态比较器；第一状态比较器和第二状态比较器的输入与逻辑控制电路的输入连接，逻辑控制电路的输出作为PI控制器的输入，PI控制器输出接入PWM电路，PWM电路输出的占空比作为DC/CD变换器的输入。
[0005]进一步的，DC/CD变换器为Boost变换器或者Buck变换器，若DC/CD变换器采用Buck变换器，则PWM电路的输出经过一个反相器后再输入DC/CD变换器。
[0006]进一步的，DC/CD变换器包括第一电容、第一电感、第一二极管以及第一场效应管，第一电容的一端与太阳能电池阵的一端以及第一电感的一端连接，另一端与太阳能电池阵的另一端、第一场效应管的源极、电池组的负极连接在一起并接地；第一电感的另一端与第一场效应管的漏极以及第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与电池组正极连接；第一场效应管的栅极与PWM电路的输出端连接。
[0007]进一步的，基于BUCK电路的乘法器包括第二电容、第三电容、第二场效应管、第二二极管、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一比较器、PWM控制器，第二电容的一端与太阳能电池阵的一端、第二场效应管的漏极连接，第二电容的另一端与太阳能电池阵的另一端、第二二极管的正极、第三电容的一端以及第一电阻的一端连接在一起并接地；第二二极管的另一端与第二电感的一端连接，第二电感的另一端与第三电容的另一端以及第一电阻的另一端连接在一起并作为基于BUCK电路的乘法器的输出端；将采样得到的太阳能电池阵电流作为第三电阻的一端的输入，第三电阻的另一端与第二电
阻的一端共同作为第一比较器正极的输入，第二电阻的另一端与第一基准电压连接，第四电阻的一端接地，另一端与第五电阻的一端作为第一比较器的负极的输入，第五电阻的另一端与第一比较器的输出作为PWM控制器的输入，PWM控制器的输出与第二场效应管的栅极连接。
[0008]进一步的，PWM控制器选择型号为UC1825、UC1843或UC1525的PWM控制器。
[0009]进一步的，第一状态比较器和第二状态比较器结构相同，第一状态比较器包括第六电阻、第七电阻、第四电容、第五电容以及第二比较器，第六电阻的一端与第七电阻的一端连接并作为第一状态比较器的输入端，第六电阻的另一端、第四电容的一端以及第二比较器的负极输入端连接在一起，第四电容的另一端、第五电容的一端连接在一起并接地，第五电容的另一端、第七电阻的另一段以及第二比较器的正极连接在一起，第二比较器的输出端作为第一状态比较器的输出端。
[0010]进一步的，逻辑控制电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三二极管、第一三极管以及第二三极管，第十电阻的一端、第十二电阻的一端连接在一起并与第二状态比较器的输出端连接；第十二电阻的另一端与第二三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地、集电极与第一三极管的发射极连接，第一三极管的基极与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端与第一状态比较器的输出端连接；第十电阻的另一端与二极管的正极连接，二极管的负极与第一三极管的集电极连接并将其作为逻辑控制电路的输出端。
[0011]进一步的，PI控制器包括第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第四比较器，第十三电阻的一端作为PI控制器的输入端，另一端与第八电容的一端、第三比较器的负极连接在一起，第三比较器的正极与第二基准电压端连接；第八电容的另一端与第十四电阻的一端连接，第十四电阻与第三比较器的输出端连接在一起并作为PI控制器的输出。
[0012]本专利技术跟踪太阳能电池阵的最大功率点，使太阳能电池阵始终工作在最大功率处，提升太阳能电池阵的利用率，减小太阳能电池阵的面积，减小卫星的重量、尺寸。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路结构示意图；
[0014]图2为本专利技术一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路的一优选实施例；
[0015]图3为本专利技术太阳能电池阵P
‑
V曲线图；
[0016]图4为本专利技术一优选实施例的仿真示意图；
[0017]其中，L1、第一电感；L2、第二电感；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电阻；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；C7、第七电容；C8、第八电容；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、电阻；R6、电阻；R7、电阻；R8、电阻；R9、电阻；R
10
、电阻；R
11
、电阻；R
12
、电阻；R
13
、电阻；R
14
、电阻；U1、第一比较器；U2、第一PWM控制器；U3、第二比较器；U4、第三比较器；U5、第四比较器；U6、第二PWM控制器。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术提出一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，如图1，包括太阳能电池阵、DC/CD变换器、电池组、基于BUCK电路的乘法器、第一状态比较器(即图1中状态比较器1)、第二状态比较器(即图1中状态比较器2)、逻辑控制电路、PI控制器以及第二PWM控制器(即图1中PWM电路，在本实施例中将PWM控制器分别命名为第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，其特征在于，包括太阳能电池阵、DC/CD变换器、电池组、基于BUCK电路的乘法器、第一状态比较器、第二状态比较器、逻辑控制电路、PI控制器以及PWM控制器；太阳能电池阵与DC/CD变换器连接，DC/CD变换器与电池组连接；从太阳能电池阵与DC/CD变换器连接处采样得到太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流；将太阳能电池阵电压和太阳能电池阵电流作为基于BUCK电路的乘法器的输入，基于BUCK电路的乘法器计算得到太阳能电池阵功率，并将该功率输入到第一状态比较器；将太阳能电池阵电压输入到第二状态比较器；第一状态比较器和第二状态比较器的输入与逻辑控制电路的输入连接，逻辑控制电路的输出作为PI控制器的输入，PI控制器输出接入PWM电路，PWM电路输出的占空比作为DC/CD变换器的输入。2.根据权利要求1所述的一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，其特征在于，DC/CD变换器为Boost变换器或者Buck变换器，若DC/CD变换器采用Buck变换器，则PWM电路的输出经过一个反相器后再输入DC/CD变换器。3.根据权利要求1所述的一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，其特征在于，DC/CD变换器包括第一电容、第一电感、第一二极管以及第一场效应管，第一电容的一端与太阳能电池阵的一端以及第一电感的一端连接，另一端与太阳能电池阵的另一端、第一场效应管的源极、电池组的负极连接在一起并接地；第一电感的另一端与第一场效应管的漏极以及第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与电池组正极连接；第一场效应管的栅极与PWM电路的输出端连接。4.根据权利要求1所述的一种星用太阳能电池阵最大功率跟踪控制电路，其特征在于，基于BUCK电路的乘法器包括第二电容、第三电容、第二场效应管、第二二极管、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一比较器、PWM控制器，第二电容的一端与太阳能电池阵的一端、第二场效应管的漏极连接，第二电容的另一端与太阳能电池阵的另一端、第二二极管的正极、第三电容的一端以及第一电阻的一端连接在一起并接地；第二二极管的另一端与第二电感的一端连接，第二电感的另一端与第三电容的另一端以及第一电阻的另一端连接在一起并作为基于BUCK电路的乘法器的输出端；将采样得到的太阳能电池阵电流作为第三电阻的一端的输入，第三电阻的另一端与第二电阻的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：程章格，姚福林，康丙寅，王其超，晏开华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：新型
国别省市：