本发明专利技术公开了一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，包括太阳能面板输出电压检测电路、恒流源控制电路、Buck变换器电路；其中所述太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供控制信号；所述恒流源控制电路为Buck变换器的控制芯片提供输入电流动态控制信号；Buck变换器用于控制太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，将太阳能面板的输出电压保持在最大功率输出电压处。本发明专利技术用Buck做为直流变换器将太阳能面板的输出电压降低至期望电压，利用恒流源变阻控制电路实现对Buck变换器的输入电流进行控制，有利于实现高功率密度、高效率及太阳能面板的MPPT。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及是一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，特别是一种应用于小功率光伏发电为小型电子设备提供电能。
技术介绍
随着光伏发电技术的日渐成熟，直接利用太阳能面板提供电力已经广泛应用于人们生产生活的各个方面。随着数字芯片的应用，适用于中大功率光伏系统的MPPT技术较为成熟(如固定步长干扰观察法、电导法等方法)。受体积和成本的限制，适用于小功率光伏发电系统的MPPT技术则需要进一步研究(家用微型逆变器、便携式电子充电设备等应用)。对于小功率光伏发电系统应该综合考虑太阳能面板利用率、设备成本、使用效率和电路保护等问题。太阳能面板的输出特性具有较强的非线性特征，随着光照强度和环境温度的不同，太阳能面板端电压、输出电流和最大输出功率都会产生很大的变化。目前性能优良的小功率光伏发电设备价格偏高，限制了太阳能发电技术在小功率场合的应用。因此需要充分结合光伏面板的工作特性，研究适用于小功率场合的高性能、低成本太阳能充电设备的控制技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对小功率太阳能面板发电场合，提出了低成本、高效率的恒压式太阳能面板MPPT实现方法。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案: 一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，包括太阳能面板输出电压检测电路、恒流源控制电路、Buck变换器电路；其中所述太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供控制信号；所述恒流源控制电路为Buck变换器电路的控制芯片提供输入电流动态控制信号，控制Buck变换器电路的输入电流；Buck变换器电路用于控制太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，将太阳能面板的输出电压保持在最大功率输出电压处。作为本专利技术的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，所述恒流源控制电路动态改变Buck变换器控制芯片的限流电阻阻值，根据太阳能面板输出电压设定相应Buck变换器的输入电流，以保证太阳能面板工作在最大输出功率点。作为本专利技术的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，恒流源控制电路为镜像恒流源电路。作为本专利技术的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，所述恒流源控制电路包括电阻、限流电阻、电容、第一 NPN三极管和第二 NPN三极管；其中，所述电阻的一端与太阳能面板输出电压检测电路的输出端连接，电阻的另一端分别与所述第一 NPN三极管的基极、第二 NPN三极管的基极、第一 NPN三极管的集电极连接；所述第一NPN三极管的发射极与第二 NPN三极管的发射极连接，所述第二 NPN三极管的集电极分别与限流电阻的一端、电容的一端以及Buck变换器电路的控制芯片的一个输入端连接，所述限流电阻的另一端、电容的另一端分别与Buck变换器电路的控制芯片的另一个输入端连接；其中:太阳能面板输出电压检测电路输出电压控制第一 NPN三极管的基极电流，通过让第一 NPN三极管工作在线性区，使得在第一 NPN三极管集电极产生不同的工作电流；第二NPN三极管和第一 NPN三极管构成镜像恒流源，第二 NPN三极管的集电极上产生与第一 NPN三极管集电极相同的控制电流，进而在限流电阻上产生不同的压降； 限流电阻构成Buck变换器电路的控制芯片的限流电阻，由Buck变换器电路的控制芯片内部固定的恒流源与第二 NPN三极管集电极流过的恒流源一起调节限流电阻上的电压，动态控制Buck变换器电路的输入电流，实现太阳能面板工作的MPPT功能。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: 本专利技术具有电路元件少、功率密度高及成本低的优点，通过实时监测太阳能面板输出电压为恒流源控制电路提供信号，恒流源控制电路通过调节流过限流电阻中的电流实现对Buck变换器输入电流的控制，有利于实现高功率密度、高效率及太阳能面板的MPPT。与申请人申请的专利20121038 5278.6相比，本专利不受比较器供电电压的限制，可以工作在更高太阳能面板输出电压条件下，同时恒流源控制电路的动态特性优，精确度高。附图说明图1是本专利技术的原理框架示意图。图2是太阳能面板电压、电流和功率随温度变化示意图。图3是本专利技术的优选实施例实现方法示意图。图中标号:301-太阳能面板输出电压检测电路；302_恒流源控制电路；303_Buck变换器电路。具体实施方式 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明: 恒压跟踪法(CVT)通过设定太阳能电池的最佳工作开路电压来保证光伏面板的能够输出最大功率，CVT方式具有控制简单、可靠性高、稳定性好及易于实现等优点。本专利技术主要应用CVT技术以实现对太阳能面板最大输出功率的控制。如图1所示，其给出了本专利技术的原理框架图。太阳能光伏面板将光能转化为电能并在输出端形成输出电压；通过太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供基准信号；恒流源控制电路动态调节流过限流电阻的电流；Buck变换器通过控制输入功率控制太阳能面板输出电压；Buck变换器的输出电压为负载提供期望的工作电压。如图2所示了太阳能面板的典型电气特性图，可见其输出特性具有较强的非线性特征，随着光照强度和环境温度的不同，太阳能面板端电压、输出电流和最大输出功率都会产生很大的变化。当环境温度一定时，在不同光照条件下对光伏面板输出电气特性的影响如图所示。不同的光照强度仅影响最大输出电流，而对开路电压的影响可忽略不计。光照越强，面板可输出最大功率点越高。且最大功率点所对应的输出电压Vpni可近似认为不变。如图3所示，其给出了本专利技术的优选实例的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路不意图。框图301的功能为提供太阳能面板输出电压检测，由电阻R1-R4、稳压管Z1、电容Cl和比较器IC2构成。当太阳能面板输出电压高于设定值，控制比较器IC2的输出电压也为高；当太阳能面板输出电压低于设定值，控制比较器IC2的输出电压也为低。框图302的功能为恒流源控制电路，由电阻R5-R6、电容C2和NPN三极管Ql和Q3构成。太阳能面板输出电压检测电路中IC2输出电压控制Ql管的基极电流，通过让Ql管工作在线性区在集电极产生不同的工作电流。由于Ql和Q3管构成镜像恒流源，因此在Q3管的集电极上也产生相同的控制电流，在限流电阻R6上可产生不同的压降。框图303的功能为将太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，由电阻R7-R10、电容C3-C6、电感L1、续流二极管D1、P沟道MOSFET Q2及控制芯片ICl构成的Buck变换器。电阻R6构成ICl控制芯片的限流电阻，由控制芯片ICl内部固定的恒流源与Q3集电极流过的恒流源一起调节R6上电压，动态控制Buck变换器的输入电流，实现太阳能面板工作的MPPT功能。本专利技术的优选实例的具体参数如下: 太阳能面板输入电压可为12VDC-75VDC;输出电压12VDC;输出电流IA ;输出滤波电感LI为68 μ H;输出滤波电容Cl为IOOOyF ;限流P沟道MOSFET为Si2343 ;主开关管Q2为Si4485 ；IC1控制芯片为LM25085，设定的开关频率为300kHz ；IC2控制芯片为比较器LM2903。在本专利技术中，Buck变换器为将太阳能面板输出电压降至负载端期望电压；所述太阳能面板输出电压检测提供控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，其特征在于：包括太阳能面板输出电压检测电路、恒流源控制电路、Buck变换器电路；其中所述太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供控制信号；所述恒流源控制电路为Buck变换器电路的控制芯片提供输入电流动态控制信号，控制Buck变换器电路的输入电流；Buck变换器电路用于控制太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，将太阳能面板的输出电压保持在最大功率输出电压处。
【技术特征摘要】
1.一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，其特征在于:包括太阳能面板输出电压检测电路、恒流源控制电路、Buck变换器电路；其中所述太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供控制信号；所述恒流源控制电路为Buck变换器电路的控制芯片提供输入电流动态控制信号，控制Buck变换器电路的输入电流；Buck变换器电路用于控制太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，将太阳能面板的输出电压保持在最大功率输出电压处。2.根据权利要求1所述的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，，其特征在于:所述恒流源控制电路动态改变Buck变换器控制芯片的限流电阻阻值，根据太阳能面板输出电压设定相应Buck变换器的输入电流，以保证太阳能面板工作在最大输出功率点。3.根据权利要求1所述的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，其特征在于:恒流源控制电路为镜像恒流源电路。4.根据权利要求1所述的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，其特征在于: 所述恒流源控制电路包括第一电阻(R5)、第二电阻(R6)、电容(C2)、第一 NPN三极管(Ql)和第二 NPN三极管(Q3);其中，所述第一电阻(R5)的一端与太阳能面板输出电压检测电路的输出端连接，第一电阻(R5)的另一端分别与所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：周岩，刘赟，郭瀚哲，石剑桥，谢俊，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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