CN105429586B - 一种最大功率点追踪控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种最大功率点追踪控制系统，包括主控模块、驱动模块、整流模块、输出滤波模块、电流采样模块、蓄电池检测模块、太阳能电池板保护模块、蓄电池防反接模块、太阳能电池板、蓄电池。太阳能电池板、太阳能电池板保护模块、整流模块、输出滤波模块、蓄电池依次连接；主控模块经驱动模块与整流模块相连接；电流采样模块与输出滤波模块相连接，蓄电池检测模块、蓄电池防反接模块分别与蓄电池相连接；电流采样模块、蓄电池检测模块、蓄电池防反接模块还分别与主控模块相连接。该最大功率点追踪控制系统保护设施齐全，最大功率点追踪效率高，电能传输效率高、发热小。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别涉及基于BUCK电路的控制太阳能电池追踪最大功率点的系统。
背景技术
太阳能因资源永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的发展。MPPT(最大功率点追踪)控制器用于对太阳能输出的最大功率点进行追踪，使太阳能电池板时刻保持最大的传输效率，提高能源的利益率。
然而，现有的最大功率点追踪控制系统或是没有对太阳能电池板和蓄电池的保护措施，系统可能因为过流、逆流或器件反接等导致损毁；或是具备太阳能电池板和蓄电池保护功能的MPPT控制系统，其结构复杂、使用寿命短。
现有的MPPT控制系统,其内部BUCK电路中的开关管在传输电能时电流承受能力小、容易发热，影响力电能的传输效率，且BUCK电路易受电磁干扰，通断速度慢，影响了最大功率点追踪效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种最大功率点追踪控制系统，最大功率点追踪控制系统电能传输效率高、保护措施完备。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种最大功率点追踪控制系统，包括包括太阳能电池板保护模块。太阳能电池板保护模块包含：前级电压采集单元、指令接收单元、开关控制单元、后级电压采集单元。前级电压采集单元、开关控制单元、后级电压采集单元依次连接；指令接收单元与开关控制单元相连接。
前级电压采集单元包含二极管D33、电容C97、电阻R14、R122、R121。二极管D33经电阻R14、R122接地；电阻R121一端与电阻R14、R122的公共连接点连接，另一端为前级电压采集单元的输出端；电阻R121经电容C97接地。
指令接收单元包含三极管Q6、Q8、Q10、Q44、电阻R30、R34、R29、R25、R24、R147、R32、电容C80、C79、二极管D5、D6、D7、D8。三极管Q10的基极与电阻R34相连接、发射极接地；三极管Q8的基极分别与电阻R30、三极管Q10的集电极相连接，三极管Q8的集电极经电阻R29、二极管D7与三极管Q6的基极相连接；电阻R25接在三极管Q6的基极、发射极之间；三极管Q44的基极与三极管Q6的集电极相连，三极管Q44的基极经二极管D8、R24与发射极相连接，三极管Q44的集电极与电阻R32相接；稳压管D10并联在三极管Q44的发射极与集电极之间；二极管D5、D6串联后与C80并联；二极管D6的阴极与三极管Q6的发射极相连接，二极管D6的阳极与电容C79相连接。
开关控制单元包含MOS管开关组、滤波电容组、TVS管组。MOS管开关组用于控制电路的通断，由若干个并联的MOS管构成；滤波电容组用于滤波，由若干个并联的电容构成；TVS管组用于对浪涌电压进行泄放，由若干个TVS管构成；TVS管组接在MOS管开关组的输入端与地之间；滤波电容组接在MOS管开关组的输出端与地之间。
后级电压采集单元包含二极管D13、电容C87、电阻R62、R150、R149；二极管D13经电阻R62、R150接地；电阻R149一端与电阻R62、R150的公共连接点相连接，另一端为所述后级电压采集单元(704)的输出端；电阻R149经电容C87接地。
进一步地，该最大功率点追踪控制系统还包括整流模块。整流模块包含：结构相同的第一整流电路、第二整流电路；第一整流电路与第二整流电路相并联。
第一整流电路包含MOS管Q14、Q18、Q20，第二整流电路包含MOS管Q12、Q19、Q31；MOS管Q14作为第一整流电路的上桥臂，MOS管Q18、Q20作为第一整流电路的下桥臂；同理，MOS管Q12作为第二整流电路的上桥臂，MOS管Q19、Q31作为第二整流电路的下桥臂。MOS管Q14的S极与MOS管Q12的S极相连接，其连接点为该整流模块的输出端。
第一整流电路中，MOS管Q14的S极与MOS管Q18的D极相连接，MOS管Q18的S极与MOS管Q20的S极相连接，MOS管Q20的D极接地；MOS管Q14、Q18、Q20的G极各接一个偏置电阻；MOS管Q14、Q18的G极与S极之间各并联一个分压电阻，且MOS管Q14、Q18的S极与D极之间分别并联一个用于消除MOS管尖峰脉冲的电容；MOS管Q14的G极上的偏置电阻经过一个限流电阻与肖特基二极管并联，MOS管Q14的D极接一个滤波电容，该滤波电容用于对整流模块输入的电压进行前级滤波，且G极与S极之间并联一个稳压管；MOS管Q18的G极经过一个稳压管接地。同理，第二整流电路的连接方式与第一整流电路的连接方式相同。
进一步地，该最大功率点追踪控制系统还包括蓄电池防反接模块。蓄电池防反接模块包含依次连接的控制电路、开关电路。
控制电路包含三极管Q34、Q33、二极管D23、电阻R95、R96、R97。三极管Q34的基极与电阻R97相连接，三极管Q34的发射极直接接地。三极管Q33的基极经电阻R96与集电极相连接；电阻R96、二极管D23串联并且接在三极管Q34的集电极与三极管Q33的基极之间。
开关电路包含MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21、电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60、R197。MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的D极相互连接，S极分别接地；电阻R197分别经过电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60与各MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的G极相连接。
进一步地，该最大功率点追踪控制系统还包括：主控模块、驱动模块、输出滤波模块、电流采样模块、蓄电池检测模块、太阳能电池板、蓄电池。其中，太阳能电池板、太阳能电池板保护模块、整流模块、输出滤波模块、蓄电池依次连接。主控模块经驱动模块连接到整流模块。电流采样模块与输出滤波模块相连接且与蓄电池相连接。蓄电池检测模块、蓄电池防反接模块分别与蓄电池相连接；电流采样模块、蓄电池检测模块、蓄电池防反接模块还分别与主控模块相连接。
本发明的有益效果：
(1)该最大功率点追踪控制系统的采用太阳能电池板保护模块7，具有防止太阳能电池板反接及防止太阳能电池板被反向充电双重功能；且该太阳能电池板保护模块7结构简单，内部采用TVS管组对浪涌电压进行泄放，降低了瞬间高电压对该最大功率点追踪系统的伤害。(2)该最大功率点追踪控制系统的整流模块3采用双路传输，使得内部MOS管发热小、传输电流大、电能传输效率高；整流模块的下桥臂采用双MOS管控制方式提高了开关的速度、改善了整流模块的驱动特性、降低了EMI干扰。整流模块3采用电容对尖峰脉冲进行抑制，使内部MOS管得到可靠的保护。 (3)该最大功率点追踪控制系统的采用蓄电池防反接模块8，避免了蓄电池反接情况的发生；该蓄电池防反接模块8采用多MOS管实现开关控制，结构简单、使用寿命长、效率高。
附图说明
图1是该最大功率点追踪控制系统的结构示意图。
图2是该最大功率点追踪控制系统的整流模块3和输出滤波模块4的原理示意图。
图3是该最大功率点追踪控制系统的电流采样模块5的原理示意图。
图4是该最大功率点追踪控制系统的蓄电池检测模块6的原理示意图。
图5是该最大功率点追踪控制系统的太阳能电池板保护模块7的原理示意图。
图6是该最大功率点追踪控制系统的蓄电池防反接模块8的原理示意图。
图1中包括主控模块1、驱动模块2、整流模块3、输出滤波模块4、电流采样模块5、蓄电池检测模块6、太阳能电池板保护模块7、蓄电池防反接模块8、太阳能电池板9、蓄电池10。
具体实施方式
如图1所示，该最大功率点追踪控制系统包括主控模块1、驱动模块2、整流模块3、输出滤波模块4、电流采样模块5、蓄电池检测模块6、太阳能电池板保护模块7、蓄电池防反接模块8、太阳能电池板9、蓄电池10。
太阳能电池板9、太阳能电池板保护模块7、整流模块3、输出滤波模块4、蓄电池10依次连接，主控模块1经驱动模块2与整流模块3相连接，电流采样模块5与输出滤波模块4相连接，蓄电池检测模块6、蓄电池防反接模块8分别与蓄电池10相连接，电流采样模块5、蓄电池检测模块6、蓄电池防反接模块8还分别与与主控模块1相连接。
主控模块1用于数据的接收与运算、发出控制指令等，主控模块1发出PWMH、PWML信号，通过PWMH、PWML信号控制系统的工作。PWMH、PWML信号的高电平为3.3V。驱动模块2通过主控模块1发出的PWMH、PWML信号来驱动整流模块3的工作。整流模块3用于将经过输入滤波单元7后的能量进行整流。输出滤波模块4对整流模块3输出的电压进行滤波。电流采样模块5用于采集系统中电流的大小。蓄电池检测模块6用于采集蓄电池10电压的大小。太阳能电池板保护模块7用于防止太阳能电池板9反接以及防止太阳能电池板9被蓄电池10反向充电。蓄电池防反接模块8用于防止蓄电池反接。
主控模块1的核心元件为MCU芯片，本实施例中优先选用型号为dsPIC33E的MCU芯片，该芯片的工作电压为3.3V。主控模块1将采集到的电压、电流进行运算，然后通过控制PWMH、PWML信号的占空比来控制整流模块3内部开关管的通断，实现对整流模块3输出电压及电流的控制，从而使该最大功率点追踪控制系统始终工作在最大功率点上。同时，主控模块1还对采集到的信号做出判断，然后控制该最大功率点追踪控制系统的相关保护电路，使最大功率点追踪控制系统实现逆流保护、过流保护、防止蓄电池10反充、防止太阳能电池板板9及蓄电池10反接等。
驱动模块2的核心元件为驱动动芯片，本实施例中的采用ir281s驱动芯片，驱动芯片的两个输入端分别接收PWMH、PWML信号，通过内部放大处理将PWMH、PWML信号分别转化为能够驱动整流模块3的HO、LO信号。HO、LO信号用于控制整流模块3中的开关，使整流模块3实现能量传递和控制。
图2是该最大功率点追踪控制系统的整流模块3和输出滤波模块4的原理示意图。
图2中的整流模块3包含MOS管Q12、Q14、Q18、Q19、Q20、Q31、稳压管D3、D9、D22、D26、肖特基二极管D70、D71、D12、电阻R46、R202、R131、R48、R201、R132、R56、R133、R57、R135、R93、R94、R44、R45、R52、R104、电容C40、C41、C67、C85、电容C38、C39。
MOS管Q12、Q14的G极接收驱动电路单元2发出的HO信号，MOS管Q12、Q14的D极(结点PV_POWER)接收太阳能电池板保护模块7输出的能量。MOS管Q18、Q19、Q20、Q31的G极同时接收驱动电路单元2发出的LO信号。整流模块3采用双路整流，第一整流电路中，MOS管Q14的S极与MOS管Q18的D极相连接、MOS管Q18的S极与MOS管Q20的S极相连接；同理，第二整流电路中，MOS管Q12的S极与MOS管Q19的D极相连接、MOS管Q19的S极与MOS管Q31的S极相连接。MOS管Q12的S极与MOS管Q14的S极相连接，MOS管Q20的D极与MOS管Q31的D极相连接并且接地。
电容C38的一端与MOS管Q12的D极相连接、另一端接地；同理，电容C39的一端与MOS管Q14的D极相连接、另一端接地。电容C38、C39分别用于为第一整流电路、第二整流电路进行滤波。MOS管Q14的G极与电阻R48相连接，电阻R48经电阻R201与肖特基二极管D70并联，肖特基二极管D70用于加快MOS管Q14的截止速度，提高开关效率。稳压管D9和电阻R132分别并联在MOS管Q14的G极与D极之间；电阻R48、R132起电压偏置作用，稳压管D9起到过压保护作用。同理，MOS管Q12的G极与电阻R46相连接，电阻R46经电阻R46与肖特基二极管D71并联，稳压管D3和电阻131分别并联在MOS管Q12的G极与D极之间。MOS管Q18的G极与电阻R56相连接，电阻R133并联在MOS管Q18的G极与D极之间。MOS管Q19的G极与电阻R57相连接，电阻135并联在MOS管Q12的G极与D极之间。MOS管Q20的G极与电阻R93相连接；MOS管Q31的G极与电阻R94相连接。电容C41经电阻R45并联在MOS管Q14的D极与S极之间，电容C41可以吸收MOS管Q14的尖峰脉冲，改善EMI；同理，电容C40经电阻R44并联在MOS管Q12的D极与S极之间；电容C85经电阻R52并联在MOS管Q18的D极与S极之间；电容C67经R104并联在MOS管Q12的D极与S极之间。稳压管D22并联在MOS管Q18的G极与MOS管Q20的D极之间，稳压管D26并联在MOS管Q19的G极与MOS管Q31的D极之间。整流模块3的输出端经过肖特基二极管D12接地，该方向控制二极管的正极接地。
整流模块3采用双路整流可以减少MOS管的发热，提高传输电流，提高能量传输的能力。MOS管Q18、Q20并联做第一整流电路的下桥臂，起到快速开关的作用，可有效改善整流模块的驱动特性，降低EMI干扰。同理，MOS管Q19、Q31并联做第二整流电路的下桥臂。MOS管Q14、Q12分别作第一整流电路、第二整流电路的上桥臂。第一整流电路、第二整流电路的上桥臂同时接收驱动电路单元2的HO信号；第一整流电路、第二整流电路的下桥臂同时接收驱动电路单元2的LO信号。整流模块3中的各稳压管防止HO、LO信号的电平过大而损害MOS管。
图2中输出滤波模块4包含依次连接的电感L3、采样电阻、电容C7、C48。输出滤波模块4通过电感L3、电容C7、C48对整流模块3输出的电压进行滤波，并通过采样电阻R50将系统中传输能量的电流转化为电压供主控模块1对系统的信息进行采集。本实施例中，采样电阻中通过电阻R49、R50、R55并联组成，采样电阻大小可通过调整电阻R49、R50、R55的大小进行设置。输出滤波模块4的输出端与蓄电池相连接。
图3是该最大功率点追踪控制系统的电流采样模块5原理示意图。电流采样模块5包含比较器U12A、PNP型三极管Q29、开关管D18、电容C94、C95、C96、电阻R116、R117、R118、R119、R120。
电阻R83、R79为电流采样模块5的两个输入端。比较器U12A的同相输入端、反相输入端分别与电阻R83、R79相连接；比较器U12A的输出端与PNP型三极管Q29的基极相连接；比较器U12A的反相输入端与PNP型三极管Q29的发射极相连接；比较器U12A的工作电压的输入端经过电容C68接地。电容C71并联在PNP型三极管Q29的基极与发射极之间；PNP型三极管Q29的集电极依次经过经开关管D18、电阻R87、R89接地；电阻R87与电阻R89的公共连接点为该电流采样模块5的输出端。电容C75与电阻89并联。
电流采样模块5的输入端接在采样电阻与蓄电池10负极之间，对系统中的充电电流进行采集，并将采集信息传给主控模块1。
当系统为蓄电池10充电时，比较器U12A通过对充电电流的大小做出判断，并输出相应大小的电压来控制PNP型三极管Q29的导通程度，PNP型三极管Q29根据比较器U12A输出的电压控制电流采样模块5输出电压的大小。电流采样模块5的输出电压携带充电电流的大小及方向的信息，电流采样模块5的输出电压传给主控模块1。主控模块1的MCU芯片对充电电流的大小做出判断，可通过控制断开回路或减小充电电流对系统进行逆流、过流保护。二极管D32防止电流倒灌而烧毁电流采样模块5。电阻R79、R83起到限流作用，降低电流采样模块5的功耗，同时与电容C73起到滤波的作用。电容C75对电流采样模块5的输出电压进行滤波使得电流采样模块5输出端充电电流信息更准确。
图4是该最大功率点追踪控制系统的蓄电池检测模块6原理示意图。蓄电池检测模块6用于采集蓄电池10的充电电压大小，主控模块1可以根据蓄电池检测模块6采集到的蓄电池10的电压大小来判断蓄电池10是否充满，当蓄电池10充满时，主控模块1控制系统停止充电，防止蓄电池10过充。
蓄电池检测模块6包含比较器U17A、电容C110、C111、C103、C104、电阻R222、R224、R226、R252、R250、R219。
电阻R222、R224分别为该蓄电池检测模块6的两个输入端。电阻R222、R224的输入端连接电阻R252。比较器U17A的同相输入端、反相输入端分别与电阻R222、R224相连接。电容C111并联在比较器U17A的同相输入端、反相输入端之间。比较器U17A的同相输入端经电阻R226接地，并且经过电容C110接地。比较器U17A的输出端与电阻R219相连接；电阻R219为蓄电池检测模块6的输出端，电阻R219的输出端经电容C104接地。比较器U17A的输出端经电阻R250与反相输入端相连接，电容C103并联在比较器U17A的输出端与反相输入端之间。
蓄电池检测模块6还包含与电阻R222依次串联的电阻R223、R213、R216，与电阻R224依次串联的电阻R225、R214、R215，与电阻R252串联的电阻R253，与电阻R226串联的电阻R218，与电阻R250串联的电阻R217。
图5是该最大功率点追踪控制系统的太阳能电池板保护模块7的原理示意图。太阳能电池板保护模块7包括前级电压采集单元701、指令接收单元702、开关控制单元703、后级电压采集单元704。开关控制单元703用于控制太阳能电池板9的能量传递；前级电压采集单元701用于采集开关控制单元703能量输入端的电压；后级电压采集单元701用于采集开关控制单元703能量输出端的电压；指令接收单元702用于接收控制模块1的指令并控制开关控制单元703的开或关。前级电压采集单元701、后级电压采集单元704分别接在开关控制单元703的能量输入端、能量输出端，指令接收单元702的输出端与开关控制单元703的信号输入端相连接。
前级电压采集单元701包括二极管D33、电容C97、电阻R14、R122、R121。二极管D33经电阻R14、R122接地；电阻R121一端与电阻R14、R122的公共连接点连接，另一端为前级电压采集单元701的输出端；电阻R121经电容C97接地。电容C97用于滤波。前级电压采集单元701还包括与电阻R14串联的电阻R22。前级电压采集单元701将采集的电压信息从PC_VI输出端传给主控模块1。
指令接收单元702包含三极管Q6、Q8、Q10、Q44、电阻R30、R34、R220、R29、R25、R24、R147、R32、电容C22、C80、C21、C64、C79、二极管D5、D6、D7、D8。
三极管Q10的基极与电阻R34相连接、发射极接地；三极管Q8的基极分别与电阻R30、三极管Q10的集电极相连接，三极管Q8的集电极经电阻R220、R29、二极管D7与三极管Q6的基极相连接；电阻R25接在三极管Q6的基极、发射极之间；三极管Q44的基极与三极管Q6的集电极相连，且基极经二极管D8、R24与发射极相连接，三极管Q44的集电极与电阻R32相连接，电阻R32的输入端与太阳能电池板的正极相接，三极管Q44的基极经电阻R147与太阳能电池板9正极相连接；稳压管D10并联在三极管Q44的发射极与集电极之间。二极管D5、D6串联后分别与电容C22、C80并联，二极管D6的阴极与三极管Q6的发射极相连接，二极管D6的阳极经电容C79与外部驱动芯片相连，电容C21、C64分别与电容C79相并联。三极管Q44的发射极为指令接收单元702的输出端。三极管Q8、Q10为NPN型三级管、三级管Q6、Q44为PNP型三极管。三极管Q44用于对MOS管内部的寄生电容存储的电荷进行泄放。CCP1、DR_PV、C1OUT端口分别接受主控模块1的指令。
开关控制单元703包含MOS管开关组、滤波电容组、TVS管组。滤波电容组用于滤波，包含相互并联的电容C51、C52、C53、C81、C88、C101、C102。TVS管组用于对浪涌电压进行泄放，从而保护线路，包含相互并联的TVS管TVS4、TVS5、TVS6。
MOS管开关组用于控制电路的通断，包含MOS管Q13、Q3、Q7、Q15、Q17、Q23、电阻R43、R144、R102、R47、R51、R54。
MOS管Q13、Q3、Q7、Q15、Q17、Q23并联；R43、R144、R102、R47、R51、R54分别接在MOS管Q13、Q3、Q7、Q15、Q17、Q23的G极；MOS管Q13、Q3、Q7、Q15、Q17、Q23的G极结点用于接收控制单元1的指令，S极结点为开关控制单元703的能量输入端，D极结点为开关控制单元703的能量输出端；MOS管Q23的S极经TVS管组接地，D极经滤波电容组接地。
后级电压采集单元704包括二极管D13、电容C87、电阻R62、R150、R149。同前级电压采集单元701的接法相同，二极管D13经电阻R62、R150接地；电阻R149一端与电阻R62、R150的公共连接点连接，另一端为后级电压采集单元704的输出端；电阻R149经电容C87接地。电容C87用于滤波。后级电压采集单元704还包括与电阻R62串联的电阻R65。后级电压采集单元704将采集的电压信息从PC_VIC输出端传给主控模块1。
太阳能电池板保护模块7有防止太阳能电池板9反接以及防止蓄电池10为太阳能电池板9反充两种功能。太阳能电池板保护模块7接在太阳能电池板9与整流模块3之间(图中PV+接太阳能电池板9、PV_POWER接整流模块3)。前级电压采集单元701、后级电压采集单元704分别对开关控制单元703的能量输入端和能量输出端进行电压采集，然后将电压信息传送给主控模块1。开关控制单元703为单向导通开关，当太阳能电池板9正确连接或太阳能电池板9的能量正常输出时，电流可以直接从开关控制单元703流过。当太阳能电池板9反接时，或当夜间蓄电池的电压高于太阳能电池板9的电压导致蓄电池10向太阳能电池板9反向通电时，开关控制单元703的能量输入端的电压低于能量输出端的电压，主控模块1（通过图中的DR_PV、C1OUT管脚）发出控制信号给指令接收单元702，指令接收单元702控制开关控制单元703逆向截止。
图6是该最大功率点追踪控制系统的蓄电池防反接模块8原理示意图。蓄电池防反接模块8包含依次连接的控制电路801、开关电路802。控制电路801用于接收主控模块1发出的指令并且控制开关电路802的开或关。开关电路802用于控制蓄电池10充电的导通与关闭。
控制电路801包含三极管Q34、Q33、二极管D23、电阻R95、R96、R97。三极管Q34的基极与电阻R97相连接，三极管Q34的发射极直接接地。三极管Q33的基极经电阻R96与12V电电源相连接，三极管Q33的集电极与12V电源相连接。电阻R96、二极管D23串联并且接在三极管Q34的集电极与三极管Q33的基极之间。电阻R96用于分压，二极管D23防止电流逆向导通。
开关电路802包含MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21、电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60、R197。MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的D极分别接在蓄电池的负极端，S极分别接在地端，电阻R197分别经过电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60与各MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的G极相连接。电阻R197用于分压。
主控模块1通过对蓄电池10两端电压的比价来检测蓄电池是否连接正确。当蓄电池10正确连接时，主控模块1为电阻R97提供高电平信号，三极管Q34、Q33导通，12V电压经三极管Q33为开关电路802中的各MOS管的G极供电，开关电路802中的各MOS管导通，太阳能电池板9与蓄电池10之间形成回路，蓄电池10可正常充电。当蓄电池10反接时，主控模块为电阻R97提供低电平信号，三极管Q34截止，三极管Q33的基极电压被拉高，三极管Q33也截止，开关电路802中的各MOS管因G极的电压被拉低所以截止，太阳能电池板板9与蓄电池10之间断开。这样，蓄电池10反接时就无法被充电，从而保护蓄电池10。
该最大功率点追踪控制系统的最大功率的追踪方法为：
1、关闭充电：检测到太阳板电压比蓄电池电压低（晚上）、超温等异常情况时需要将充电关闭，关闭时PWMH与PMWL 均输出低电平。
2、启动充电过程，检测到太阳板电压超过蓄电池电压（白天）且无异常，启动充电过程，要求如下：a.上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；b.PWMH保持占空比最小，频率为40KHZ；c.PWML保持占空比最小，频率为4KHZ。
3、启动追踪过程，过程2完成后，主控单元1自动进入启动追踪过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出：a.上下管均保留死区PWML滞后PWMH；b.PWML保持占空比最小，频率为4KHZ；c.PWMH保持占空比由最小按步长逐步加大，频率为40KHZ。
4、追踪过程，过程3完成之后，主控单元1自动继续追踪过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出：a.上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；b.PWML保持占空比最小，频率为4KHZ；c.PWMH保持占空比按步长加大，频率为40KHZ；d.记录在追踪过程中的输出电流值。
5、追踪过程结束，PWMH占空比增大到设定最大占空比后、将结束追踪过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出：a.上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；b.PWML保持占空比最小，频率为4KHZ；c.PWMH占空比增加到最大，频率为40KHZ。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种最大功率点追踪控制系统，包括主控模块(1)、驱动模块(2)、整流模块(3)、输出滤波模块(4)、电流采样模块(5)、蓄电池检测模块(6)、太阳能电池板保护模块(7)、蓄电池防反接模块(8)、太阳能电池板(9)、蓄电池(10)；其特征在于:太阳能电池板(9)、太阳能电池板保护模块(7)、整流模块(3)、输出滤波模块(4)、蓄电池(10)依次连接；所述主控模块(1)经驱动模块(2)连接到整流模块(3)；电流采样模块(5)与输出滤波模块(4)相连接且与蓄电池(10)相连接，蓄电池检测模块(6)、蓄电池防反接模块(8)分别与蓄电池(10)相连接；电流采样模块(5)、蓄电池检测模块(6)、蓄电池防反接模块(8)还分别与主控模块(1)相连接；
所述太阳能电池板保护模块(7)包含前级电压采集单元(701)、指令接收单元(702)、开关控制单元(703)、后级电压采集单元(704)；所述前级电压采集单元(701)、开关控制单元(703)、后级电压采集单元(704)依次连接；所述指令接收单元(702)与开关控制单元(703)相连接；所述前级电压采集单元(701)包含二极管D33、电容C97、电阻R14、R122、R121；二极管D33经电阻R14、R122接地；电阻R121一端与电阻R14、R122的公共连接点连接，另一端为前级电压采集单元(701)的输出端；电阻R121经电容C97接地；电阻R14接指令接收单元(702)中二极管D10，二极管D33接指令接收单元(702)中二极管D10，所述指令接收单元(702)包含三极管Q6、Q8、Q10、Q44、电阻R30、R34、R29、R25、R24、R147、R32、电容C80、C79、二极管D5、D6、D7、D8；三极管Q10的基极与电阻R34相连接、发射极接地；三极管Q8的基极分别与电阻R30、三极管Q10的集电极相连接，三极管Q8的集电极经电阻R29、二极管D7与三极管Q6的基极相连接；电阻R25接在三极管Q6的基极、发射极之间；三极管Q44的基极与三极管Q6的集电极相连，三极管Q44的基极经二极管D8、R24与发射极相连接，三极管Q44的集电极与电阻R32相接；稳压管D10并联在三极管Q44的发射极与集电极之间；二极管D5、D6串联后与C80并联；二极管D6的阴极与三极管Q6的发射极相连接，二极管D6的阳极与电容C79相连接；指令接收单元(702)中DR_PV端口和C10UT端口分别接在太阳能电池板(9)输出端的正负极上，从而太阳能电池板保护模块(7)与太阳能电池板(9)连接，所述开关控制单元(703)包含MOS管开关组、滤波电容组、TVS管组；MOS管开关组用于控制电路的通断，由若干个并联的MOS管构成；滤波电容组用于滤波，由若干个并联的电容构成；TVS管组用于对浪涌电压进行泄放，由若干个TVS管构成；TVS管组接在MOS管开关组的输入端与地之间；滤波电容组接在MOS管开关组的输出端与地之间，电阻R54接前级电压采集单元(701)中电阻R14，三极管Q10的集电极接前级电压采集单元(701)中二极管D33，开关控制单元(703)的PV_POWER端口接整流模块(3)的HO端口，从而太阳能电池板保护模块(7)与整流模块(3)连接；所述后级电压采集单元(704)包含二极管D13、电容C87、电阻R62、R150、R149；二极管D13经电阻R62、R150接地；电阻R149一端与电阻R62、R150的公共连接点相连接，另一端为所述后级电压采集单元(704)的输出端；电阻R149经电容C87接地，二极管D13同时接开关控制单元(703)中电容C51和电容C101；
所述整流模块(3)包含结构相同的第一整流电路(301)、第二整流电路(302)；第一整流电路(301)与第二整流电路(302)相并联；第一整流电路(301)包含MOS管Q14、Q18、Q20，第二整流电路(302)包含MOS管Q12、Q19、Q31；MOS管Q14作为第一整流电路(301)的上桥臂，MOS管Q18、Q20作为第一整流电路(301)的下桥臂；同理，MOS管Q12作为第二整流电路(302)的上桥臂，MOS管Q19、Q31作为第二整流电路(302)的下桥臂；MOS管Q14的S极与MOS管Q12的S极相连接，其连接点为该整流模块(3)的输出端；第一整流电路(301)中，MOS管Q14的S极与MOS管Q18的D极相连接，MOS管Q18的S极与MOS管Q20的S极相连接，MOS管Q20的D极接地；MOS管Q14、Q18、Q20的G极各接一个偏置电阻；MOS管Q14、Q18的G极与S极之间各并联一个分压电阻，且MOS管Q14、Q18的S极与D极之间分别并联一个用于消除MOS管尖峰脉冲的电容；MOS管Q14的G极上的偏置电阻经过一个限流电阻与肖特基二极管并联，MOS管Q14的D极接一个滤波电容，该滤波电容用于对整流模块(3)输入的电压进行前级滤波，且G极与S极之间并联一个稳压管；MOS管Q18的G极经过一个稳压管接地；同理，第二整流电路(302)的连接方式与第一整流电路(301)的连接方式相同，二极管D12接输出滤波模块(4)中电感L3，二极管D12的另一端同时接输出滤波模块(4)中电容C47和电容C48，从而整流模块(3)与输出滤波模块(4)连接；
所述蓄电池防反接模块(8)包含依次连接的控制电路(801)、开关电路(802)；所述控制电路(801)包含三极管Q34、Q33、二极管D23、电阻R95、R96、R97；三极管Q34的基极与电阻R97相连接，三极管Q34的发射极直接接地；三极管Q33的基极经电阻R96与集电极相连接；电阻R96、二极管D23串联并且接在三极管Q34的集电极与三极管Q33的基极之间，电阻R97接主控模块(1)，从而蓄电池防反接模块(8)与主控模块(1)连接；所述开关电路(802)包含MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21、电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60、R197；MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的D极相互连接，S极分别接地；电阻R197分别经过电阻R221、R145、R59、R61、R58、R60与各MOS管Q9、Q4、Q32、Q22、Q16、Q21的G极相连接，MOS管Q32的S极相接蓄电池(10)，从而蓄电池防反接模块(8)与接蓄电池(10)连接。
2.根据权利要求1所述的最大功率点追踪控制系统，其特征在于：所述电流采样模块(5)包含比较器U12A、PNP型三极管Q29、开关管D18、电容C94、C95、C96、电阻R116、R117、R118、R119、R120；电阻R83、R79为电流采样模块(5)的两个输入端；比较器U12A的同相输入端、反相输入端分别与电阻R83、R79相连接，比较器U12A的输出端与PNP型三极管Q29的基极相连接，比较器U12A的反相输入端与PNP型三极管Q29的发射极相连接，比较器U12A的工作电压的输入端经过电容C68接地；电容C71并联在PNP型三极管Q29的基极与发射极之间；PNP型三极管Q29的集电极依次经过经开关管D18、电阻R87、R89接地；电阻R87与电阻R89的公共连接点为该电流采样模块(5)的输出端；电容C75与电阻89并联。
3.根据权利要求1所述的最大功率点追踪控制系统，其特征在于，所述蓄电池检测模块(6)包含比较器U17A、电容C110、C111、C103、C104、电阻R222、R224、R226、R252、R250、R219；电阻R222、R224分别为该蓄电池检测模块(6)的两个输入端，电阻R222、R224的输入端连接电阻R252；比较器U17A的同相输入端、反相输入端分别与电阻R222、R224相连接，电容C111并联在比较器U17A的同相输入端、反相输入端之间，比较器U17A的同相输入端分别经电阻R226、电容C110接地，比较器U17A的输出端与电阻R219相连接，比较器U17A的输出端经电阻R250与反相输入端相连接，电容C103并联在比较器U17A的输出端与反相输入端之间；电阻R219为蓄电池检测模块(6)的输出端，电阻R219的输出端经电容C104接地。
4.根据权利要求1所述的最大功率点追踪控制系统，其特征在于，所述输出滤波模块(4)包含依次连接的电感L3、采样电阻、电容C7、C48。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A maximum power point tracking control system Effective date of registration: 20210630 Granted publication date: 20170912 Pledgee: Shenzhen SME financing Company limited by guarantee Pledgor: SHENZHEN SHUORI NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021440020046 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220607 Granted publication date: 20170912 Pledgee: Shenzhen SME financing Company limited by guarantee Pledgor: SHENZHEN SHUORI NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021440020046 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A maximum power point tracking control system Effective date of registration: 20220610 Granted publication date: 20170912 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: SHENZHEN SHUORI NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022440020090 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230831 Granted publication date: 20170912 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: SHENZHEN SHUORI NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022440020090 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |