CN203287811U - 一种基于buck电路的最大功率跟踪控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，包括光伏组件或风能发电组件、BUCK电路、电能接收端和用于测量电能接收端电流大小的运放采集电路，其中光伏组件或风能发电组件产生的电能通过BUCK电路输入到电能接收端，BUCK电路中的控制开关串联在光伏组件或风能发电组件输出端的负极上，运放采集电路串联在电能接收端的正极或者负极，控制开关由PMW信号控制，根据运放采集电路采集到的电流的大小，调整控制开关管的PMW信号的占空比实现最大功率的跟踪。本实用新型不仅解决了一些小功率设备的最大功率跟踪的问题，而且整个电路的成本低，电路简单并易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电应用领域，特别涉及一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路。
背景技术
太阳能，风能属于绿色能源，也是用于发电的新能源，随着技术的发展，太阳能和风能的使用越来越广泛，这是对人类能源供应的一种补充，也将成为人类不可取代的能源。最大功率点跟踪技术（下文简称为MPPT）是一种把当前能够收集的能量最大化的技术。通过这种技术对太阳能，风能输出功率最大点的寻找和跟踪，使系统工作在最佳状态并获取最大效益，对于新能源发电系统来说，是一个十分重要的部分，它能使新能源发电系统始终输出最大功率。但在现有技术中，大多数最大功率点跟踪电路都是针对功率大的设备，而且这些电路的成本也比较高，对于实现一些小系统时，没有必要，代价也过高。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种针对小功率设备、最大功率追踪精准、整体电路成本低的基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，包括光伏组件或风能发电组件、BUCK电路、电能接收端和用于测量电能接收端电流大小的运放采集电路，其中所述光伏组件或风能发电组件产生的电能通过BUCK电路输入到电能接收端，所述BUCK电路中的控制开关串联在光伏组件或风能发电组件输出端的负极上，所述运放采集电路串联在电能接收端的正极或者负极，所述控制开关由PMW信号控制，根据运放采集电路采集到的电流的大小，调整控制开关的PMW信号的占空比实现最大功率的跟踪。
所述控制开关由2个MOS管组成，其中第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接。采用2个MOS管配合工作，可以有效防止电能接收端的电能向光伏组件或风能发电组件能量的输出端倒流，使用两个MOS管作为开关，由于MOS管导通电阻低，和现有的技术方案相比有效的提高了整个电路的工作效率。
其中，整个电路中还包括用于检测光伏组件或风能发电组件输出电压的电压检测电路，所述电压检测电路与控制开关并联。采用电压检测电路可以判断出光伏组件或风能发电组件输出端输出的电压是否达到了要求电压，如果输出的电压不满足要求，可以及时关闭电能接收端，这样有效防止了能量的倒灌现象。
进一步，所述电压检测电路采用光耦合器，所述光耦合器的正、负输入端分别接在控制开关的两端，光耦合器的输出端与设定的要求电压连接。采用光耦合器来检测光伏组件或风能发电组件输出端的电压，使电路更简单，检测也更直观，同时可以少使用单片机中一条数模转换通道。
进一步，所述运放采集电路包括检测电阻和运算放大器，所述检测电阻串联在电能接收端的正极或者负极，所述运算放大器的正、负输入端分别接在被检测电阻的两端。
当所述被检测电阻串联在电能接收端的正极，所述运算放大器的电源的正极与检测电阻电流输入的一端连接，运算放大器电源的负极接地。当所述被检测电阻串联在电能接收端的负极，所述运算放大器的电源的负极与检测电阻电流流出的一端连接，运算放大器电源的正极接+5V电压。这样可以有效防止输入电压出超出运算放大器输入范围的问题。其中，所述检测电阻的阻值优选为0.01-0.05Ω，这样能有效的减小不必要的损耗，节省能量。
工作原理：本发明通过运放采集电路测量电能接收端的电流的大小，通过调整控制开关管的PMW信号的占空比，找到最大电流，使整个电路工作在最大输出功率的状态。本发明中将控制开关串联在光伏组件或风能发电组件输出端的负极上，这样可以降低控制开关的驱动条件，有效的降低了整个电路的成本，采用运放采集电路测量电流，可以增加电流的测量精度，从而能够更准确的跟踪最大功率点。在电路中还设置了电压检测电路，可以有效检测出光伏组件或风能发电组件输出端的电压是否可用，从而避免能量的倒灌现象。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明不仅解决了一些小功率设备的最大功率跟踪的问题，而且整个电路的成本低，最大功率点的跟踪精确，电路工作效率更高。
附图说明
图1为本发明运放采集电路接在电能接收端负极的电路图；
图2为本发明差分运放采集电路接在电能接收端负极的电路图；
图3为本发明运放采集电路接在电能接收端正极的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图1所示，所述基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路包括光伏组件或风能发电组件1、BUCK电路2、电能接收端3、用于测量电能接收端电流大小的运放采集电路4和用于检测光伏组件或风能发电组件输出电压的电压检测电路5。其中光伏组件或风能发电组件1的正输出端分别与BUCK电路2中的第一电容C1的正极、第一二极管D1的负极和第一电感L1的一端连接；光伏组件或风能发电组件1的负输出端分别与BUCK电路2中的第一电容C1的负极、第一MOS管T1的漏极、电压检测电路5中光耦合器负输入端连接；第一电感L1的另一端分别与第二电容C2的正极和电能接收端3的正极连接；第一二极管D2的正极分别与第二开关管T2的漏极、第二二极管D2的正极、运放采集电路4中的第一检测电阻R1的一端连接；第一MOS管T1和第二MOS管T2的源极相连，第一MOS管T1和第二MOS管T2的栅极与单片机连接；第二二极管D2的负极通过第二电阻R2与光耦合器正输入端连接，光耦合器负输出端接地，光耦合器正输出端分别与单片机开关量输入端和第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端和单片机电源连接；第一检测电阻R1的另一端与电能接收端3的负极共同接地；运放采集电路4中的运算放大器的正输入端通过第三电阻R3与电能接收端3的负极连接，运算放大器的负输入端分别与第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端连接，第四电阻R4的另一端分别与第一检测电阻R1的一端和运算放大器电源负极连接，第五电阻R5的另一端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的电源正极与单片机电源的正极连接。如图2所示，运放采集电路还可以采用其他的连接方式，只要能够使运算放大电路的放大倍数合理即可，一般放大倍数要大于2。运放采集电路4还可以接在电能接收端3的正极，如图3所示，第二检测电阻R6的一端与第一电感L1的另一端连接，第二检测电阻R6的另一端与电能接受端的正极连接，运算放大器电源的正极与第二检测电阻R6的一端连接，运算放大器电源的负极接地，运放采集电路中其他元器件的连接方法按照常规的方法连接。采用运算采集电路是对电能接收端的电流进行测量，将测量值输入到单片机中，单片机根据测量值找出电流最大值，并对BUCK电路中开关管的控制信号的占空比进行调整，尽量使电能接收端的电流保持在最大值，从而使整个电路一直工作在最优的状态，在运算采集电路中采用放大器对测量的信号进行放大是为了能更精准的跟踪到电流的最大值。
当光伏组件或风能发电组件1的输出端没有能量输出或者输出的能量不满足要求时，第一电容C1两端电压较低，施加在光耦合器两端的电压低于要求电压，此时光耦合器不导通；当光伏组件或风能发电组件1的输出端有满足要求能量要输出时，第一电容C1正极电压会升高，光耦合器导通，单片机能够从光耦合器的输出端得到信号，这时整个电路进入能量接收准备状态。
进入能量接收状态后，给第一MOS管T1和第二MOS管T2控制端输入PWM信号或让第一MOS管T1常开，给第二MOS管T2输入控制端加PWM信号。不断调整PWM信号的占空比，通过运放采集电路对电能接收端电流的测量，记录相应占空比的电能接收端电流，从而跟踪最大功率点，使整个电路工作在最佳状态。
Claims (8)
1.一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：包括光伏组件或风能发电组件、BUCK电路、电能接收端和用于测量电能接收端电流大小的运放采集电路，其中所述光伏组件或风能发电组件产生的电能通过BUCK电路输入到电能接收端，所述BUCK电路中的控制开关串联在光伏组件或风能发电组件输出端的负极上，所述运放采集电路串联在电能接收端的正极或者负极，所述控制开关由PMW信号控制，根据运放采集电路采集到的电流的大小，调整控制开关管的PMW信号的占空比实现最大功率的跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述控制开关由2个MOS管组成，其中第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：还包括用于检测光伏组件或风能发电组件输出电压的电压检测电路，所述电压检测电路与控制开关并联。
4.根据权利要求3所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述电压检测电路采用光耦合器，所述光耦合器的正、负输入端分别接在控制开关的两端，光耦合器的输出端与设定的要求电压源连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述运放采集电路包括检测电阻和运算放大器，所述检测电阻串联在电能接收端的正极或者负极，所述运算放大器的正、负输入端分别接在被检测电阻的两端。
6.根据权利要求5所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述被检测电阻串联在电能接收端的正极，所述运算放大器电源的正极与检测电阻电流输入的一端连接，运算放大器电源的负极接地。
7.根据权利要求5所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述被检测电阻串联在电能接收端的负极，所述运算放大器的电源的负极与检测电阻电流流出的一端连接，运算放大器电源的正极接正5V电压。
8.根据权利要求5所述的一种基于BUCK电路的最大功率跟踪控制电路，其特征在于：所述检测电阻的阻值为0.01-0.05Ω。
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