一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器是一種基于單片機(jī)的，以Buck電路為核心的MPPT系統(tǒng)。單片機(jī)通過電壓采樣模塊和電流采樣模塊采樣蓄電池的電壓和充電電流，給占空比一個(gè)擾動(dòng)，觀察蓄電池上功率的變化，如果功率增加則對(duì)占空比維持原方向的擾動(dòng)，如果功率減少則對(duì)占空比反方向擾動(dòng)，如此反復(fù)進(jìn)行下去，單片機(jī)對(duì)電壓擾動(dòng)進(jìn)行計(jì)算后，向開關(guān)管輸出開關(guān)信號(hào)。通過本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，當(dāng)外部環(huán)境或者蓄電池變化時(shí)，光伏電池能夠工作在最大功率點(diǎn)附近，以提高光伏電池的利用效率。
【專利說明】一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池是太陽能發(fā)電的核心部分，具有將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的功效。光伏發(fā)電作為一種具有廣闊前景的綠色能源已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)，但是光伏發(fā)電存在兩個(gè)主要問題:第一，光伏電池的輸出特性受外界環(huán)境影響大，當(dāng)溫度和光照輻射強(qiáng)度變化時(shí)，其輸出特性會(huì)發(fā)生較大的變化；第二，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低而且價(jià)格昂貴，初期投入較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:光伏電池與負(fù)載連接，由于光伏電池的輸出特性受外界環(huán)境影響大，當(dāng)溫度和光照輻射強(qiáng)度變化時(shí)，其輸出特性會(huì)發(fā)生較大的變化，光伏電池所產(chǎn)生的能量不能夠被負(fù)載充分利用，即光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低。
[0004]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，包括開關(guān)管、電感、電容、二極管、電阻、蓄電池、電壓采樣模塊、電流采樣模塊、單片機(jī)，所述開關(guān)管與光伏電池的正極連接，所述電感與開關(guān)管串接，所述電感與電容串接，所述電容與蓄電池并聯(lián)，所述二極管的負(fù)極連接在開關(guān)管和電感之間，所述二極管的正極與電阻連接，所述電容、電阻、二極管、電感構(gòu)成一回路。所述電壓采樣模塊與蓄電池連接，所述電流采樣模塊與電阻的一端連接，所述電阻的一端與電容連接，所述單片機(jī)與電壓采樣模塊和電流采樣模塊連接，所述單片機(jī)與開關(guān)管連接。
[0005]按上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器是一種基于單片機(jī)的，以Buck電路為核心的MPPT系統(tǒng)。其最大功率點(diǎn)跟蹤原理如下:光伏電池是一個(gè)非線性電源，其輸出電壓和電流不僅受到光強(qiáng)和溫度的影響，還決定于負(fù)載的性質(zhì)和狀況。在光伏電池的伏安曲線中，光伏電池的輸出特性曲線與負(fù)載特性曲線的交點(diǎn)即為光伏電池的工作點(diǎn)。如果工作點(diǎn)處于最大功率點(diǎn)，光伏電池所產(chǎn)生的電能被充分利用，反之它所產(chǎn)生的電能沒有被充分利用。
[0006]光伏電池的最大功率跟蹤點(diǎn)控制方法很多，如開路電壓法，短路電流法，電壓擾動(dòng)法，導(dǎo)納增量法等。本發(fā)明采用電壓擾動(dòng)法，該方法控制簡單，所檢測的參數(shù)較少，因此普遍應(yīng)用在光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器中。電壓擾動(dòng)通過將本次光伏電池的輸出功率與上次的比較，來確定是增加還是減少光伏電池的輸出電壓。如果功率增加，則光伏電池電壓維持原來的電壓擾動(dòng)方向；如果功率降低，則光伏電池電壓向相反方向擾動(dòng)。通過反復(fù)的擾動(dòng)、觀察和比較，使光伏電池輸出功率達(dá)到最大功率點(diǎn)處。
[0007]對(duì)于Buck電路而言，通過改變占空比來調(diào)節(jié)光伏電池的輸出電壓。就本發(fā)明而言，具體控制過程如下:單片機(jī)通過電壓采樣模塊和電流采樣模塊采樣蓄電池的電壓(Buck的輸出電壓)和充電電流(Buck的輸出電流)，給占空比一個(gè)擾動(dòng)，觀察蓄電池上功率的變化，如果功率增加則對(duì)占空比維持原方向的擾動(dòng)，如果功率減少則對(duì)占空比反方向擾動(dòng)，如此反復(fù)進(jìn)行下去，單片機(jī)對(duì)電壓擾動(dòng)進(jìn)行計(jì)算后，向開關(guān)管輸出開關(guān)信號(hào)。
[0008]通過本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，當(dāng)外部環(huán)境或者蓄電池變化時(shí)，光伏電池能夠工作在最大功率點(diǎn)附近，以提高光伏電池的利用效率。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器還包括儲(chǔ)能電容，所述儲(chǔ)能電容與光伏電池并聯(lián)。由于Buck電路的輸入端工作在斷續(xù)狀態(tài)下，若不加入儲(chǔ)能電容，則光伏電池工作在時(shí)斷時(shí)續(xù)的狀態(tài)下，不能處于最佳工作狀態(tài)。加入了儲(chǔ)能電容后，Buck電路開關(guān)管斷開時(shí)光伏電池對(duì)儲(chǔ)能電容充電，使光伏電池始終處于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)調(diào)節(jié)Buck電路占空比才可以有效跟蹤最大功率工作點(diǎn)。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述開關(guān)管為MOSFET管。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0012]圖1為本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器的軟件流程圖。
[0014]圖中符號(hào)說明:
[0015]10—太陽能電池；
[0016]20—蓄電池；
[0017]30—電壓采集模塊；
[0018]40—電流采集模塊；
[0019]50 —單片機(jī)；
[0020]Cin 一儲(chǔ)能電容；C -電容；
[0021]D—二極管；
[0022]L -電感；
[0023]Q — MOSFET 管；
[0024]R—電阻。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，包括儲(chǔ)能電容CiruMOSFET管Q、電感L、電容C、二極管D、電阻R、蓄電池20、電壓采樣模塊30、電流采樣模塊40、單片機(jī)50。其中，單片機(jī)50采用PIC16F873a單片機(jī)。
[0026]所述儲(chǔ)能電容Cin與光伏電池10并聯(lián)。
[0027]所述MOSFET管Q與光伏電池10的正極連接，所述電感L與MOSFET管Q串接，所述電感L與電容C串接，所述電容C與蓄電池20并聯(lián)。
[0028]所述二極管D的負(fù)極連接在MOSFET管Q和電感L之間，所述二極管D的正極與電阻R連接，所述電容C、電阻R、二極管D、電感L構(gòu)成一回路。
[0029]所述電壓采樣模塊30與蓄電池20連接，所述電流采樣模塊40與電阻R的一端連接，所述電阻R的一端與電容C連接，所述單片機(jī)50與電壓采樣模塊30和電流采樣模塊40連接，所述單片機(jī)50與MOSFET管Q連接。
[0030]實(shí)際工作中，單片機(jī)50通過電壓采樣模塊30和電流采樣模塊40采樣蓄電池20的電壓(Buck的輸出電壓)和充電電流(Buck的輸出電流)，給占空比一個(gè)擾動(dòng),觀察蓄電池20上功率的變化，如果功率增加則對(duì)占空比維持原方向的擾動(dòng)，如果功率減少則對(duì)占空比反方向擾動(dòng)，如此反復(fù)進(jìn)行下去，單片機(jī)50對(duì)電壓擾動(dòng)進(jìn)行計(jì)算后，向MOSFET管Q輸出開關(guān)信號(hào)。
[0031]本發(fā)明所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器的軟件流程圖如圖2所示。
[0032]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，包括開關(guān)管(Q)、電感(L)、電容(C)、二極管(D)、電阻(R)、蓄電池(20)、電壓采樣模塊(30)、電流采樣模塊(40)、單片機(jī)(50)，所述開關(guān)管(Q)與光伏電池(10)的正極連接，所述電感(L)與開關(guān)管(Q)串接，所述電感(L)與電容(C)串接，所述電容(C)與蓄電池(20)并聯(lián)，所述二極管(D)的負(fù)極連接在開關(guān)管(Q)和電感(L)之間，所述二極管⑶的正極與電阻(R)連接，所述電容(C)、電阻(R)、二極管(D)、電感(L)構(gòu)成一回路，其特征在于:所述電壓采樣模塊(30)與蓄電池(20)連接，所述電流采樣模塊(40)與電阻(R)的一端連接，所述電阻(R)的一端與電容(C)連接，所述單片機(jī)(50)與電壓采樣模塊(30)和電流采樣模塊(40)連接，所述單片機(jī)(50)與開關(guān)管(Q)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，其特征在于:還包括儲(chǔ)能電容(Cin)，所述儲(chǔ)能電容(Cin)與光伏電池(10)并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤器，其特征在于:所述開關(guān)管(Q)為 MOSFET 管。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK104270084SQ201410512674
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】趙銘, 李欽鋒, 郭建宇, 馬治遠(yuǎn), 黃敏峰 申請人:蘇州克蘭茲電子科技有限公司