CN204498015U - 基于mppt的光伏控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种基于MPPT的光伏控制系统，包括多个光伏组件，每个所述光伏组件分别通过与DC-DC变换器与直流交流变换器的输入端连接，所述直流交流变换器的输出端与负载连接，所述负载的输出端通过电流采样反馈电路与PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端分别与所述DC-DC变换器的控制输入端连接。本实用新型不仅可以实现最大功率跟踪，以最大限度的减少了功率在转换中的损耗，从而减少中间环节，实现功率最大化利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于MPPT的光伏控制系统。
背景技术
近来可再生能源逐渐受到关注，使得分散式电源(例如光伏(PV)电池、燃料电池、车用电池等)的研究愈来愈多。在考虑许多因素(例如电压/电流需求、操作条件、可靠度、安全性、成本等)之下，也有相当多的拓朴架构已经被提出用以将这些分散式电源连接至负载。这些分散式直流电源大多只能提供低电压输出。
目前，太阳能最大功率跟踪控制器是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最高的效率对蓄电池充电。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。
而在独立光伏发电系统和风力发电系统中，MPPT和DC-DC变换都是非常重要的环节，它能保证整个发电系统的供电连续性和高效性。Buck-Boost作为一种DC-DC变换器，由于其具有转换效率高、长寿命、免维护等优点，能很好的满足光伏发电、风力发电对电压转换的要求。对于经典Buck-Boost电路，由于其电压变换范围较小，不能够满足本独立光伏发电系统的需求。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于MPPT的光伏控制系统。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于MPPT的光伏控制系统，包括多个光伏组件，每个所述光伏组件分别通过与DC-DC变换器与直流交流变换器的输入端连接，所述直流交流变换器的输出端与负载连接，所述负载的输出端通过电流采样反馈电路与PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端分别与所述DC-DC变换器的控制输入端连接；其中，所述DC-DC变换器包括输入端Ui和输出端Uo，所述输入端Ui分别连接电容C1和MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极分别连接二极管D1负极、电感L1一端，电感L1的另一端分别连接MOS管Q2的源极、二极管D2正极连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电容C2，电容C2连接在输出端Uo上且分别与二极管D1正极、MOS管Q1的漏极连接。
本实用新型的有益效果：本实用新型不仅可以实现最大功率跟踪，以最大限度的减少了功率在转换中的损耗，从而减少中间环节，实现功率最大化利用。且本发明的光伏发电系统中的DCDC变换器是采用硬件换流方式的双管Buck-Boost电路，其输入输出电压调节范围广，适合于电压变换范围较大的场合。
附图说明
图1为本实用新型的功能原理图。
图2为本实用新型的PWM控制模块原理图。
图3为本实用新型的DC-DC变换器原理图。
图4为本实用新型的Boost等效电路示意。
具体实施方式
图1、图2所示，涉及一种基于MPPT的光伏控制系统，包括多个光伏组件，每个所述光伏组件分别通过与DC-DC变换器与直流交流变换器的输入端连接，所述直流交流变换器的输出端与负载连接，所述负载的输出端通过电流采样反馈电路与PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端分别与所述DC-DC变换器的控制输入端连接；
其中，所述PWM控制模块包括DSP处理器、双口RAM、FPGA芯片、随机存储器，所述的DSP处理器是控制核心，分别通过地址总线和数据总线与双口RAM及FPGA芯片相通讯，所述的DSP处理器还连接有随机存储器；所述的FPGA芯片用于对功率单元发出驱动信号或接收功率单元的状态信号。
工作时，光伏组件将采集的电能通过DC-DC变换器转换后，再通过直流交流变换器直接供应给负载使用，并且能通过设置的电流采样反馈电路将采集到的电流信号反馈给PWM控制模块，由PWM控制模块控制DC-DC变换器的输出，以最大限度的减少了功率在转换中的损耗，从而减少中间环节，实现功率最大化利用。
图3所示，为本发明的所述DC-DC变换器，其包括输入端Ui和输出端Uo，所述输入端Ui分别连接电容C1和MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极分别连接二极管D1负极、电感L1一端，电感L1的另一端分别连接MOS管Q2的源极、二极管D2正极连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电容C2，电容C2连接在输出端Uo上且分别与二极管D1正极、MOS管Q1的漏极连接。
该DC-DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，控制信号周期不变，改变占空比；二是频率调制，改变控制信号频率。
该DC-DC变换器的工作模态介绍：变换器工作于正向Boost时，Q2由PWM所驱动的驱动电路驱动工作，Q1保持导通状态。以Boost工作模式为例，分析变换器的工作模态和换流过程。为便于分析，假设变换器已达到稳态，且所有MOS管、二极管和电感均为理想器件。在Boost模式下，由于Q1处于导通状态，所以电路拓扑可以等效为图4Boost等效电路Q2的符号。
当Q2处于通态时，电源Ui开始向电感L充电，充电电流基本恒定为Il，同时电容C两端的电压向输出端负载供电，因C值很大，基本能够保持输出电压UO恒定，设Q2处于通态的时间为ton，则此阶段电感L上存储的能量为UiIlton。设Q处于断态的时间为toff，当Q2处于断态时Ui和L共同向电容C充电，并向输出端负载提供能量，在此期间电感L释放的能量为(UO-Ui)Iltoff,当电路处于稳态时，一个周期T中电感L存储的能量与释放的能量相等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于MPPT的光伏控制系统，其特征在于，包括多个光伏组件，每个所述光伏组件分别通过与DC-DC变换器与直流交流变换器的输入端连接，所述直流交流变换器的输出端与负载连接，所述负载的输出端通过电流采样反馈电路与PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端分别与所述DC-DC变换器的控制输入端连接；其中，所述DC-DC变换器包括输入端Ui和输出端Uo，所述输入端Ui分别连接电容C1和MOS管Q1的源极，MOS管Q1的漏极分别连接二极管D1负极、电感L1一端，电感L1的另一端分别连接MOS管Q2的源极、二极管D2正极连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电容C2，电容C2连接在输出端Uo上且分别与二极管D1正极、MOS管Q1的漏极连接。
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| JP2018038245A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 太陽光発電装置及び直列接続された太陽電池又はその他の電源用の動作点制御回路装置 |
| CN107972495A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-01 | 天津智辰电子科技有限公司 | 基于太阳能电池板及充电控制系统和控制方法的无人机 |
| CN110224668A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-09-10 | 上海空间电源研究所 | 一种串联型mppt能源管理系统 |
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