CN112510998B - 一种太阳能mppt升压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置，所述装置包括：太阳能电池板、储能模块、稳压模块、升压模块、滤波模块、负载，以使太阳能电池板的工作电压保持在恒定范围内，太阳能电池板工作在最大功率点附近，而且体积小，便于安装在小型的太阳能板上，降低了串联数量，降低了生产难度。

Description

一种太阳能MPPT升压装置
技术领域
本发明涉及太阳能领域，尤其涉及一种太阳能MPPT升压装置。
背景技术
如图1所示，现有MPPT控制器一般由DC/DC变换器，MCU最大功率追踪器，PWM控制器三部分构成，MCU通过采样太阳能板输出电压和电流来捕捉对比不同输出电压下太阳能板输出功率，并对比计算得出最佳工作电压，并通过调节PWM脉宽来调节太阳能板工作电压，从而使太阳能板输出功率保持最大。
另外，由于现有微型市场MPPT模块缺少，一般现有方案都是通过增加太阳能的串联数量得到更高的系统电压，从而满足用户的需求，这样不仅增加了焊接和生产的难度，而且增加了电池片的串间距，降低功率，另外一方面，过多的串联数量会影响系统工作的稳定性(串联的所有单元，只要其中一个损坏，系统失效)。
发明内容
为了实现锁定太阳能板的输出电压，让太阳能板输出功率在最大功率点附近，而且体积要小，便于安装在小型的太阳能板上，本发明提供了一种太阳能MPPT升压装置，所述装置包括：太阳能电池板、储能模块、稳压模块、升压模块、滤波模块、负载；
所述储能模块，用于接收太阳能电池板的充电；
所述稳压模块，用于发送控制信号控制升压模块的通断，以使太阳能电池板的工作电压保持在恒定范围内，太阳能电池板工作在最大功率点附近；
所述升压模块，用于接收稳压模块发送的控制信号，当接收到稳压模块发送的开启信号时，开启升压，向负载输出电能；当接收到稳压模块发送的关闭信号时，关闭升压，太阳能电池板向储能模块充电；
所述滤波模块，用于滤波。
进一步地，所述稳压模块为稳压二极管。
进一步地，所述储能模块为电容。
进一步地，所述滤波模块为电容。
进一步地，所述升压模块为采用SD6271芯片实现的MPPT控制电路。
进一步地，所述稳压模块的压降为太阳能电池板的工作电压减去升压模块的启动电压。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明提供的太阳能MPPT升压装置，可以有效实现太阳能板输出效率达到90％以上，静态功耗小于1mA，使得太阳能板输出功率在最大功率点附近，而且体积小，便于安装在小型的太阳能板上，降低了串联数量，降低了生产难度，提高了生产效率，而且大大提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为现有的MPPT控制器示意图；
图2为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置示意图；
图3为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置电路图；
图4为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置的升压芯片工作脉冲和电压示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为现有的MPPT控制器示意图。现有MPPT控制器一般由DC/DC变换器，MCU最大功率追踪器，PWM控制器三部分构成，MCU通过采样太阳能输出电压和电流来捕捉对比不同输出电压下太阳能板输出功率，并对比计算得出最佳工作电压，并通过调节PWM脉宽来调节太阳能板工作电压，从而使太阳能板输出功率保持最大。
图2为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置示意图。
所述装置包括：太阳能电池板、储能模块、稳压模块、升压模块、滤波模块、负载；
所述储能模块，用于接收太阳能电池板的充电；
所述稳压模块，用于发送控制信号控制升压模块的通断，以使太阳能电池板的工作电压保持在恒定范围内，太阳能电池板工作在最大功率点附近；
所述升压模块，用于接收稳压模块发送的控制信号，当接收到稳压模块发送的开启信号时，开启升压，向负载输出电能；当接收到稳压模块发送的关闭信号时，关闭升压，太阳能电池板向储能模块充电；
所述滤波模块，用于滤波。
进一步地，所述稳压模块为稳压二极管。
进一步地，所述储能模块为电容。
进一步地，所述滤波模块为电容。
进一步地，所述升压模块为采用SD6271芯片实现的MPPT控制电路。
进一步地，所述稳压模块的压降根据太阳能电池板的工作电压与升压模块的启动电压来决定。稳压模块的压降为太阳能电池板的工作电压减去升压模块的启动电压。
图3为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置电路图。
太阳板为5片串联结构，太阳能最大发电功率为3W，系统电压为2.7V，用电设备需求电压为6V，考虑温度升高导致的压降，设计MPPT电压点为2.4V。
C10为电解电容，起到输入蓄能作用，稳压二极管D2充当稳压模块，可利用稳压二极管的固定压降，合理选型可以提供升压模块的起始工作电压，L1，U1，D1，R12，R10组合为升压模块(其中U1为升压芯片)，起到将低电压电能升压为高电压电能的作用，C11为滤波模块，起到滤波作用。U1启动电压V1为0.9V，返回电压V2为0.8V，选用D2稳压数值为1.6V，设计后太阳能板工作电压工作区间为2.4V到2.5V。
系统连接后，太阳能板输出起始电压0V，太阳能板给输入端蓄能器充电，当电压高于V1电压2.5V时，U1工作，C10和太阳能一起给C11和负载供电，同时太阳能电压下降，当太阳能电压下降到V2时，U1电压低于启动电压，U1停止工作，太阳能开始给蓄能器C10充电，以此循坏，太阳能一直工作在电压2.4V到2.5V之间。通过实验测量，在标准阳光下输出功率可以达到2.73W,有效输出效率达到91％。
升压芯片U1采用SD6271，说明如下：VCC是电源输入脚，EN是使能端，高电平打开，低电平关闭，OC脚位控制最大工作电流，LX脚位控制电感L1对地的导通和关闭，FB为电压采样脚位，通过R10和R12决定输出稳压值，GND脚位接地。
图4为本发明提供的一种太阳能MPPT升压装置的升压芯片工作脉冲和电压示意图。图中，上图是升压芯片的工作脉冲；下图是升压芯片的工作电压。
开始工作时，太阳能板输出端电压低于V1，升压模块关闭，太阳能板对前置蓄能器进行充电，当蓄能器电压高于V1时，稳压模块向升压模块发送信号，升压部分打开，给负载输出电能，负载端滤波模块用于滤波，此时太阳能板和蓄能器一起通过升压模块给负载供电，同时太阳能和蓄能器端电压开始下降，当电压下降到V2时，稳压模块给升压模块提供关闭信号，升压模块关闭，太阳能又开始给蓄能器充电，按照此种工作方式循坏，稳压部分在此过程提供一个开关信号，控制升压模块通断，从而实现太阳能板一直工作在V1到V2之间，从而达到输出功率接近最佳工作点的目的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能MPPT升压装置，其特征在于，所述装置包括：太阳能电池板、储能模块、稳压模块、升压模块、滤波模块、负载；
所述储能模块，连接在太阳能电池板的输出与地电位之间，用于接收太阳能电池板的充电；
所述稳压模块为稳压二极管，稳压二极管的阴极连接太阳能电池板的输出端，阳极连接升压模块的使能端和供电端，用于发送控制信号控制升压模块的通断，以使太阳能电池板的工作电压保持在恒定范围内，太阳能电池板工作在最大功率点附近；
所述升压模块，连接在太阳能电池板的输出端与负载之间，用于接收稳压模块发送的控制信号，当接收到稳压模块发送的开启信号时，开启升压，向负载输出电能；当接收到稳压模块发送的关闭信号时，关闭升压，太阳能电池板向储能模块充电；
所述滤波模块，并联在负载两端，用于滤波；
所述储能模块为电容；
所述稳压模块的压降为太阳能电池板的工作电压减去升压模块的启动电压，采用太阳能电池板最大功率点电压减去升压模块启动电压来确定稳压二极管的工作电压。
2.如权利要求1所述的太阳能MPPT升压装置，其特征在于，所述滤波模块为电容。
3.如权利要求1所述的太阳能MPPT升压装置，其特征在于，所述升压模块为采用SD6271芯片实现的MPPT控制电路。
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