CN203232352U - 基于buck电路的mppt太阳能控制器 - Google Patents
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Abstract
一种基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，包括获取太阳能电池器件的输出电压并将模拟信号转换成数字信号的电压电流检测模块；计算太阳能电池器件输出功率、获取最大功率点并据此结果生成脉冲调制控制信号的MPPT控制器；驱动电路和对太阳能交流电转换后的直流电进行转换的BUCK电路；所述电压电流检测模块输出连接所述MPPT控制器输入，所述MPPT控制器输出通过所述驱动电路连接所述BUCK电路的控制端，所述MPPT控制器对太阳能电池器件输出电压进行最大功率点跟踪计算，根据最大功率点向BUCK电路发出脉冲控制信号从而实现对BUCK电路输出电压和电流的控制。本控制器是可使光伏阵列始终工作在最大功率点上，使太阳能电池器件与负载之间匹配，从而使太阳能最大效率地转化为电能输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器。
背景技术
太阳能作为重要能源之一，以其永不枯竭，无污染等优点，正得到迅速的发展。但是太阳能电池在其工作过程中，由于受环境(主要包括日照强度，温度)的影响，其输出具有明显的非线性特性，造成电池与负载之间的不匹配，从而不能使太阳能最大效率地转化为电能输出。
从对太阳能电池板的发电利用率来看，目前在国内市场上应用的太阳能光伏控制器，普遍没有对太阳能电池板输出功率的优化功能。太阳能电池板发电效率低，一方面白白浪费了本来能够利用的电能，另一方面也造成了初期投资的浪费，耗费大量的资金。
光伏发电系统中太阳电池直接将太阳能转变成电能，太阳电池的输出由多种因素决定，如日照情况、温度等，在不同的环境中，太阳电池的输出曲线是不同的，相应的最大功率点也不同.日照越强，太阳电池能够输出的功率也就越大，而温度刚好相反，太阳电池本身温度越高，太阳电池能够输出的功率越小。太阳电池是一种非线性直流电源，最大功率点随着日照情况和温度的变化而变化.每条曲线都存在一个最大功率点，这个功率点对应唯一的电池输出电压。因此，若想尽可能多的利用太阳能，通过调节太阳电池的输出电压使其趋近最大功率点就可以实现最大功率点的跟踪。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种使太阳能电池器件始终工作在最大功率点上从而使太阳能最大效率地转化为电能输出的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：
一种基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，包括获取太阳能电池器件的输出电压并将模拟信号转换成数字信号的电压电流检测模块；计算太阳能电池器件输出功率、获取最大功率点并据此结果生成脉冲调制控制信号的MPPT控制器；驱动电路和对太阳能交流电转换后的直流电进行转换的BUCK电路；所述电压电流检测模块输出连接所述MPPT控制器输入，所述MPPT控制器输出通过所述驱动电路连接所述BUCK电路的控制端，所述MPPT控制器对太阳能电池器件输出电压进行最大功率点跟踪计算，根据最大功率点向BUCK电路发出脉冲控制信号从而实现对BUCK电路输出电压和电流的控制。
进一步地，在所述MPPT控制器和BUCK电路之间连接有过压过流保护的保护模块。
优选的，所述的BUCK电路采用DC/DC转换器。
优选的，所述DC/DC转换器为降压式DC/DC转换器。
所述DC/DC转换器包括接收脉冲调制控制信号的开关管、二极管和由滤波电容和电感组成的滤波电路，所述开关管的控制端连接所述驱动电路，其电源端分别连接太阳能电源和二极管的阳极，二极管的阴极连接所述滤波电路。
优选的，所述驱动电路采用MOS驱动电路。
采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
本控制器通过对采集的模拟信号转换的直流信号送入MPPT控制器进行最大功率点跟踪算法分析计算后，生成可变占空比的脉冲调制控制信号，脉冲调制控制信号调节BUCK电路中内部开关管的通断，实现对BUCK电路输出电压及电流的控制，从而使光伏阵列始终工作在最大功率点上，使太阳能电池器件与负载之间匹配，从而使太阳能最大效率地转化为电能输出。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是光伏阵列伏瓦特性图；
图3是本实用新型的另一个原理框图；
图4是DC/DC转换器的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是一种基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，包括获取太阳能电池器件(以光伏阵列1为例说明)的输出电压并将模拟信号转换成数字信号的电压电流检测模块2；计算太阳能电池器件输出功率、获取最大功率点并据此结果生成脉冲调制控制信号的MPPT控制器3；驱动电路4和对太阳能交流电转换后的直流电进行转换的BUCK电路5，将太阳能电池器件的不可控输出电压转换成可控的输出电压；所述电压电流检测模块2输入连接光伏阵列1，输出连接所述MPPT控制器3输入，所述MPPT控制器3输出通过所述驱动电路4连接所述BUCK电路5的控制端，BUCK电路5的输入连接光伏阵列1，输出连接蓄电池6，所述MPPT控制器3对光伏阵列1输出电压进行最大功率点跟踪计算，根据最大功率点向BUCK电路发出脉冲控制信号从而实现对BUCK电路输出电压和电流的控制。
下面简单介绍下MPPT控制方法的原理：
将本次光伏方阵的输出功率和上次的相比较，来确定是增加还是减小光伏方阵工作电压来实现MPPT。如图2所示，若ΔP＞0，说明光伏电池工作在峰值电压左侧，则需要继续增大工作电压，从左边向最大功率点靠近；若ΔP＜0，则说明光伏电池工作在峰值电压右侧，需减小工作电压，从右侧向最大功率点靠近；若ΔP＝0，则说明光伏电池正处于最大功率点附近，于是保持工作电压不变即可。
本控制器通过对采集的模拟信号转换的直流信号送入MPPT控制器进行最大功率点跟踪算法分析计算后，生成可变占空比的脉冲调制控制信号，脉冲调制控制信号调节BUCK电路中内部开关管的通断，实现对BUCK电路输出电压及电流的控制。本控制器是可使光伏阵列始终工作在最大功率点上，使太阳能电池器件与负载之间匹配，从而使太阳能最大效率地转化为电能输出。
初步估算，采用MPPT算法的控制器比常规控制器能提高太阳能电池板输出功率的10％～20％，从初期投资和远期发电用电效果来看，具有巨大的意义。
进一步地，在所述MPPT控制器3和BUCK电路5之间连接有过压过流保护的保护模块7，参见图3。
所述的BUCK电路5优选采用DC/DC转换器。而所述DC/DC转换器优选采用降压式DC/DC转换器。
参见图4，所述DC/DC转换器包括接收脉冲调制控制信号的第一开关管Q1、第二开关管Q2、二极管D和由第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和电感L组成的滤波电路，所述开关管的控制端连接所述驱动电路，其电源端分别连接太阳能电源和二极管D的阳极，二极管D的阴极连接所述滤波电路。
所述驱动电路4采用MOS驱动电路，如光耦TLP250。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：包括获取太阳能电池器件的输出电压并将模拟信号转换成数字信号的电压电流检测模块；计算太阳能电池器件输出功率、获取最大功率点并据此结果生成脉冲调制控制信号的MPPT控制器；驱动电路和对太阳能交流电转换后的直流电进行转换的BUCK电路；所述电压电流检测模块输出连接所述MPPT控制器输入，所述MPPT控制器输出通过所述驱动电路连接所述BUCK电路的控制端，所述MPPT控制器对太阳能电池器件输出电压进行最大功率点跟踪计算，根据最大功率点向BUCK电路发出脉冲控制信号从而实现对BUCK电路输出电压和电流的控制。
2.根据权利要求1所述的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：在所述MPPT控制器和BUCK电路之间连接有过压过流保护的保护模块。
3.根据权利要求1所述的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：所述的BUCK电路采用DC/DC转换器。
4.根据权利要求3所述的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：所述DC/DC转换器为降压式DC/DC转换器。
5.根据权利要求3所述的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：所述DC/DC转换器包括接收脉冲调制控制信号的开关管、二极管和由滤波电容和电感组成的滤波电路，所述开关管的控制端连接所述驱动电路，其电源端分别连接太阳能电源和二极管的阳极，二极管的阴极连接所述滤波电路。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于BUCK电路的MPPT太阳能控制器，其特征在于：所述驱动电路采用MOS驱动电路。
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