本实用新型专利技术提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，包括：电压及电流测量电路、DC/DC降压电路、电池充电管理电路和MPPTMCU控制电路和负载保护电路。本实用新型专利技术通过检测太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率，根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号驱动DC/DC降压电路，改变太阳能电池板的输出电流和电压，进而追踪太阳能电池的最大输出功率点，与此同时使DC/DC降压电路输出电压降到电池充电管理电路允许的电压输入范围，通过电池充电管理电路完成对蓄电池的充电，同时蓄电池可通过负载保护电路为负载提供电能。与现有技术相比本实用新型专利技术具有能够提高太阳能电池的充电效率，以及能够对蓄电池进行高效充电等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置。
技术介绍
随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出，太阳能的光伏利用日益受到人们的重视。当前为使太阳能电池始终维持最高功率输出，提高系统效率，并高效对光伏电池能量储存方法的研究，已成为太阳能电池系统研究的热点。最大功率点跟踪(MPPT)技术就是针对提高系统效率这一问题提出的。经过多年的研究，MPPT的控制已经发展出恒定电压跟踪法、导纳增量法、扰动观察法、模糊控制法等多种方法。但是现有技术中，太阳能电池的充电效率都不是很高，使得太阳能的利用效率不高。
技术实现思路
本技术针对上述现有技术的不足，提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，该光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置可显著提高太阳能电池的充电效率。本技术是通过如下技术方案实现的：一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，包括：两个电压及电流测量电路，分别用于采集太阳能电池板和负载输出的电压及电流，并将采集的电压及电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别与太阳能电池板和负载相连，输出端均与MPPT MCU控制电路相连；DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连，输出端与电池充电管理电路相连，控制端与MPPT MCU控制电路相连；电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降压电路相连，输出端与蓄电池相连；MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC 降压电路。负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入端与蓄电池和MPPT MCU控制电路相连，输出端与负载相连。进一步的，其还包括一为MPPT MCU控制电路提供电源的稳压电源电路；稳压电源电路的输入端与蓄电池连接，输出端与MPPT MCU控制电路的电源接口相连。进一步的，所述MPPT MCU控制电路包括相连的ADC0808模数转换芯片和AT89C51单片机。进一步的，所述电压及电流测量电路采用CSM006NPT霍尔电流传感器采集太阳能电池板输出的电流，采用电阻分压法采集太阳能电池板输出的电压。进一步的，所述电池充电管理电路包括BQ24650太阳能电池充电控制器及其外围电路。本技术所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置通过检测太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率，根据最大功率点跟踪策略，产生相应占空比的PWM信号驱动DC/DC 降压电路，改变太阳能电池板的输出电流和电压，进而追踪太阳能电池的最大输出功率点，与此同时使DC/DC 降压电路输出电压降到电池充电管理电路允许的电压输入范围，通过电池充电管理电路完成对蓄电池的充电。同时，本技术通过检测负载输出的电压电流，判断蓄电池是否过放，判断流经负载的电流是否超过预设值，若蓄电池过放或流经负载的电流超过预设值则关断起开关作用的MOS管，起到保护蓄电池和负载。本技术采用最大功率点追踪技术使太阳能电池始终保持在最大功率输出；并通过电池充电管理电路对蓄电池进行高效充电。与现有技术相比本技术具有能够提高太阳能电池的充电效率，以及能够对蓄电池进行高效充电等优点。附图说明图1为本技术所述光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置的结构框图；图2为电压及电流测量电路中电流测量部分的电路原理图；图3为电压及电流测量电路中电压测量部分的电路原理图；图4为DC/DC降压电路的电路原理图；图5为MPPT MCU控制电路的电路原理图；图6为电池充电管理电路的电路原理图；图7为负载保护电路的电路原理图；图8为稳压电源电路的电路原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。如图1所示，本技术提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，包括：两个电压及电流测量电路，用于采集太阳能电池板和负载输出的电压和电流，并将采集的电压和电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别与太阳能电池板和负载相连，输出端与MPPT MCU控制电路相连；DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连，输出端与电池充电管理电路相连，控制端与MPPT MCU控制电路相连；电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降压电路相连，输出端与蓄电池相连；MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC 降压电路。负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入端与蓄电池和MPPT MCU控制电路相连，输出端与负载相连。本技术采取CSM006NPT霍尔电流传感器转换获取电流参数，该传感器能够将输入0～±19.2A电流转换成2.5±1%(零点失调电压）+0.625±0.5V的电压。如图2，通过CSM006NPT霍尔电流传感器将I被测电流转换成电压，再将转换成的输出电压V引入到单片机A／D采样通道。根据CSM006NPT霍尔电流传感器使用说明，可知I被测电流和转换后的输出电压V转换关系式： (1)将此关系式代入到单片机，根据单片机的A／D采样数值，通过式(1)反推就可以得到I被测电流的实际值。 本技术针对太阳能电池板输出端电压的测量，采用电阻分压法，并通过比例变换电路后，将被测电压引入到单片机A／D输入通道。通过运算得到实际的被测电压值。如图3所示，被测电压端接入需要测量的太阳能端电压，Vout端接入单片机A／D输入通道。 根据分压原理，被测电压V及放大电压Vout，转换关系式： (2)将此关系式(2)代入到单片机中，根据单片机的A／D采样数值，就可以得到被测电压的实际值。DC/DC降压电路的电路原理图如图4所示，由开关管Q1，二极管D1、D2，储能电感L0和稳压电容C3和稳压滤波电容C4组成。根本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，包括：两个电压及电流测量电路，分别用于采集太阳能电池板和负载输出的电压及电流，并将采集的电压及电流输出至MPPT?MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别与太阳能电池板和负载相连，输出端均与MPPT?MCU控制电路相连；DC/DC降压电路，用于根据MPPT?MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连，输出端与电池充电管理电路相连，控制端与MPPT?MCU控制电路相连；电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降压电路相连，输出端与蓄电池相连；MPPT?MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC?降压电路；负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入端与蓄电池和MPPT?MCU控制电路相连，输出端与负载相连。
【技术特征摘要】
1.一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，包括：
两个电压及电流测量电路，分别用于采集太阳能电池板和负载输出的电压及电流，并将采集的电压及电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别与太阳能电池板和负载相连，输出端均与MPPT MCU控制电路相连；
DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连，输出端与电池充电管理电路相连，控制端与MPPT MCU控制电路相连；
电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降压电路相连，输出端与蓄电池相连；
MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC 降压电路；
【专利技术属性】
技术研发人员：汪金国，韦文生，滕晓菲，王明刚，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：实用新型
国别省市：
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