一種新型的mppt硬件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池板的最大功率點追蹤技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于太陽能電池板的輸出特性是非線性的，主要受光照強度和溫度等外界環(huán)境的影響，最大功率點經(jīng)常會發(fā)生變化。MPPT控制器目的是為了提高系統(tǒng)效率，力求根據(jù)不同的條件來實時調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使太陽能電池板時刻工作在最大工作功率點附近。
[0003]目前比較成熟的MPPT算法主要有擾動觀察法、增量電導(dǎo)法、恒定電壓法等，這些技術(shù)一般都是以電壓作為參考值進(jìn)行調(diào)節(jié)的。其中應(yīng)用最廣的方法是擾動觀察法，因其算法簡單，容易實現(xiàn)，對技術(shù)要求不高而應(yīng)用極其廣泛，但也有明顯的缺點，擾動觀察法的原理是擾動電池板的輸出電壓，并按照使輸出功率增加的原則來對系統(tǒng)進(jìn)行控制，在穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)會在最大功率點附近振蕩運行而導(dǎo)致功率損失，且當(dāng)光照強度或溫度快速變化時系統(tǒng)容易出現(xiàn)誤判。此外，當(dāng)太陽能電池板部分位置有陰影遮擋時，電池板的P-V曲線會有多個功率波峰點，這種情況采用傳統(tǒng)的追蹤算法無法確定哪個波峰為最大功率點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)，來避免上述技術(shù)的不足之處。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅(qū)動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池。
[0007]作為本實用新型進(jìn)一步的方案:所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻R1，所述太陽能電池板的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應(yīng)管Ql的2腳連接，所述場效應(yīng)管Ql的3腳與場效應(yīng)管Q2的2腳連接，所述場效應(yīng)管Q2的3腳接地，所述場效應(yīng)管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應(yīng)管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負(fù)極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A，所述PSMClA經(jīng)過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經(jīng)過邏輯處理單元處理成PWM2，所述PWMl經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應(yīng)管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應(yīng)管Q2的I腳連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:能夠準(zhǔn)確、迅速的找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環(huán)境因素的限制，追蹤速度快、效率高。
【附圖說明】
[0009]圖1是新型MPPT硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2是正常情況下電池板的P-V曲線；
[0011]圖3是有陰影遮擋的電池板P-V曲線；
[0012]圖4是開始追蹤時占空比Dmin時的波形；
[0013]圖5是追蹤過程中占空比05(|%時的波形；
[0014]圖6是追蹤過程中占空比Dmax時的波形；
[0015]圖7是追蹤完成后異步模式轉(zhuǎn)換為同步模式的波形；
[0016]圖8是追蹤完成后異步模式轉(zhuǎn)換為同步模式的波形。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實用新型實施例及附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0018]請參閱圖1，本實用新型實施例中，一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅(qū)動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池。所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻Rl，所述太陽能電池板的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應(yīng)管Ql的2腳連接，所述場效應(yīng)管Ql的3腳與場效應(yīng)管Q2的2腳連接，所述場效應(yīng)管Q2的3腳接地，所述場效應(yīng)管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應(yīng)管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負(fù)極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A，所述PSMClA經(jīng)過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經(jīng)過邏輯處理單元處理成，所述PWMl經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應(yīng)管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應(yīng)管Q2的I腳連接。其中，主控單元用于產(chǎn)生控制信號，邏輯處理單元用于把主控單元產(chǎn)生的信號進(jìn)行邏輯處理，驅(qū)動電路單元用于驅(qū)動同步整流單元，同步整流單元用于掃描和異步同步轉(zhuǎn)換，電流采樣單元用于進(jìn)行實時采樣輸出電流，輸入濾波單元和輸出濾波單元用于儲存能量、進(jìn)行濾波。
[0019]新型MPPT算法的步驟如下:首先采樣測量獲得當(dāng)前太陽能電池板開路電壓Vpv和蓄電池電壓Vbat，然后比較兩個電壓值的大小，如果當(dāng)前太陽能電池板的開路電壓Vpv小于蓄電池電壓Vbat，主控單元此時不輸出控制信號，如果當(dāng)前太陽能電池板的開路電壓Vpv大于蓄電池電壓Vbat，則開啟追蹤，主控單元輸出一對頻率為40KHZ互補的PWM:PSMClA和PSMC1B，還輸出一路頻率為4KHZ的PWM:PSMC2A，PSMClA經(jīng)過與邏輯電路輸出與PSMClA同相位同幅度同頻率的PWMl，PSMClB和PSMC2A經(jīng)過與邏輯電路輸出與PSMC2A同相位同幅度同頻率的PWM2，PWMl和PWM2經(jīng)過驅(qū)動電路單元分別輸出同步整流單元中場效應(yīng)管Ql和場效應(yīng)管Q2的驅(qū)動波形PWMH和PWML，此時，同步整流單元場效應(yīng)管Ql的驅(qū)動波形PWMH的占空比DH從設(shè)定的最小占空比Dmin以一定的步長增大到設(shè)定的最大占空比Dmax，頻率為40KHZ，場效應(yīng)管Q2的驅(qū)動波形PWML的占空比DL保持最小，頻率為4KHZ，PWMH和PWML在此過程中的部分波形如圖4-圖6所示。
[0020]整個掃描過程同步整流單元工作在異步模式，即場效應(yīng)管Ql的開關(guān)頻率為40KHZ，占空比發(fā)生變化，而場效應(yīng)管Q2的開關(guān)頻率為4KHZ，占空比固定不變。場效應(yīng)管Ql的驅(qū)動波形PWMH的占空比從Dmin增大到Dmax的過程就是掃描整個太陽能電池板P-V曲線(如圖2-圖3所示)的過程。在整個掃描過程中，電流采樣單元時時采樣輸出電流，通過比較獲得最大電流Imax，Imax對應(yīng)的占空比就是太陽能電池板最大功率點的占空比DMPP0
[0021]當(dāng)掃描到太陽能電池板最大功率點后，如果當(dāng)前電流采樣單元采樣到的電流值Il大于預(yù)先設(shè)定的異步模式轉(zhuǎn)換到同步模式標(biāo)識電流值Ix，則需要把同步整流單元轉(zhuǎn)換為同步模式，即場效應(yīng)管Ql和場效應(yīng)管Q2的驅(qū)動波形頻率都為40KHZ，相位相反，轉(zhuǎn)換過程為:主控單元以一定步長值增大PSMC2A的占空比直至PSMC2A占空比為100%，在該過程中PSMC2A與PSMClB通過邏輯單元電路輸出PWM2，PWM2為在4KHZ周期內(nèi)波形數(shù)量逐次增加與PSMClB同相位的PWM，直至經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWML，與PWMH完全同步，此過程中PWMH和PWML的波形如圖7所示。一旦當(dāng)前電流采樣單元采樣到的電流值Il小于預(yù)先設(shè)定的同步模式轉(zhuǎn)換到異步模式標(biāo)識電流值iy，則又需要把同步整流單元轉(zhuǎn)換為異步模式，轉(zhuǎn)換過程為:主控單元把PSMC2A的頻率變?yōu)?KHZ，相位固定為設(shè)定的最小值，此過程中PWMH和PWML的波形如圖8所示。
[0022]本實用新型能夠準(zhǔn)確、迅速的找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環(huán)境因素的限制，追蹤速度快、效率高。
[0023]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。
[0024]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅(qū)動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池，所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻R1，所述太陽能電池板的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負(fù)極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應(yīng)管Ql的2腳連接，所述場效應(yīng)管Ql的3腳與場效應(yīng)管Q2的2腳連接，所述場效應(yīng)管Q2的3腳接地，所述場效應(yīng)管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應(yīng)管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負(fù)極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMClB和PSMC2A，所述PSMClA經(jīng)過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經(jīng)過邏輯處理單元處理成PWM2，所述PWMl經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經(jīng)過驅(qū)動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應(yīng)管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應(yīng)管Q2的I腳連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型的MPPT硬件結(jié)構(gòu)，步驟為：采樣測量當(dāng)前太陽能電池板開路電壓和蓄電池電壓；當(dāng)太陽能電池開路電壓大于蓄電池電壓，開啟追蹤，主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A；PSMC1A經(jīng)過與邏輯電路輸出PWM1，PSMC1B和PSMC2A經(jīng)過與邏輯電路輸出PWM2；PWM1和PWM2經(jīng)過驅(qū)動電路單元分別輸出PWMH和PWML；PWMH和PWML驅(qū)動同步整流單元掃描太陽能電池板的P-V曲線，通過比較電流采樣單元實時采樣輸出電流，獲得太陽能電池板最大功率點。本實用新型能夠準(zhǔn)確、迅速找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環(huán)境因素限制，追蹤速度快、效率高。
【IPC分類】G05F1-67, H02S40-30
【公開號】CN204349902
【申請?zhí)枴緾N201420561127
【發(fā)明人】谷朝棟, 曹紅澤, 李珂, 冉曉鵬
【申請人】深圳碩日新能源科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年9月28日