CN205583748U - 一种mppt模块、mppt控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种MPPT模块、MPPT控制器；其中，MPPT模块应用于太阳能控制器（MPPT控制器），其包括主功率电路、驱动电路以及开关电路。MPPT控制器包括该MPPT模块。本实用新型相对于目前仅以太阳能电池板的输出电压为参照的方式，更具合理性，使得太阳能电池板对蓄电池的充电效率更高。另外，本实用新型提供的MPPT控制器结构简单，功能全面，具备过流保护和温度保护，提高了实用性和安全性。

Description

一种 MPPT 模块、 MPPT 控制器
技术领域
本实用新型涉及一种光伏电源技术，更具体地说，它涉及一种MPPT模块、MPPT控制器。
背景技术
MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（MaximumPowerPointTracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。该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进行充电。然而，目前市面上的MPPT控制器，其在MPPT模块的电路设计上并不合理，导致传输效率不高，因此，有必要进行改进。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的第一个发明目的在于提供一种MPPT模块，具有传输效率高的特点。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种MPPT模块，应用于太阳能控制器，包括主功率电路、驱动电路以及开关电路；
主功率电路，包括：
太阳能电池板控制单元，用于控制主功率电路与太阳能电池板之间的导通和断开；
功率控制单元，用于控制对蓄电池的充电功率；
蓄电池控制单元，用于控制蓄电池的充放电；
负载输出单元，用于控制太阳能电池板或蓄电池对负载供电；
电压检测单元，用于检测太阳能电池板的输出电压和蓄电池的工作电压；
电流检测单元，用于检测太阳能电池板的输出电流，并发送至太阳能控制器的主控模块；
驱动电路响应于由主控模块发出的PWM控制信号，以驱动功率控制单元工作；
开关电路响应于由主控模块发出的控制信号，以分别控制太阳能电池板控制单元、蓄电池控制单元、负载输出单元工作。
进一步的，所述驱动电路采用型号为HIP2102的PWM专用芯片。
进一步的，所述开关电路包括：
第一开关单元，响应于来自主控模块的第一控制信号，以控制太阳能电池板控制单元工作；
第二开关单元，响应于来自主控模块的第二控制信号，以控制蓄电池控制单元工作；
第三控制单元，响应于来自主控模块的第三控制信号，以控制负载输出单元工作。
进一步的，所述MPPT模块还包括过流保护电路；所述过流保护电路包括：
第一电流检测单元，用于检测电池的输出电流；
第二电流检测单元，用于检测负载的供电电流；
过流保护芯片，耦接于第一电流检测单元和第二电流检测单元的输出端，用于在电池的输出电流或负载的供电电流超限时，向主控模块输出相应的过流信号。
进一步的，所述过流保护芯片采用AS358M。
本实用新型的另一个目的在于提供一种MPPT控制器，具有传输效率高的特点。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种MPPT控制器，包括主控模块，还包括上述方案中所述的MPPT模块。
进一步的，还包括红外模块，所述红外模块与主控模块耦接。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：主控模块基于太阳能电池板的输出电压和输出电流，以及蓄电池的工作电压，输出相应PWM信号，并通过驱动电路，控制主功率电路工作，相对于目前仅以太阳能电池板的输出电压为参照的方式，更具合理性，使得太阳能电池板对蓄电池的充电效率更高。另外，本实用新型提供的MPPT控制器结构简单，功能全面，具备过流保护和温度保护，提高了实用性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型中主功率电路的电路图；
图2为本实用新型中开关电路的电路图；
图3A为本实用新型中驱动电路的电路图；
图3B为本实用新型中过流保护芯片的电路图；
图4为本实用新型中MPPT控制器的总电路图。
附图标记：100、主功率电路，110、太阳能电池板控制单元，120、功率控制单元，130、蓄电池控制单元，140、负载输出单元，151、第一电压检测单元，152、第二电压检测单元，160、电流检测单元，200、开关电路，210、第一开关单元，220、第二开关单元，230、第三开关单元，300、驱动电路，400、过流保护电路。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
实施例一：
参照图1，一种MPPT模块，包括主功率电路100、驱动电路300以及开关电路200；
参照图2，主功率电路100包括太阳能电池板控制单元110、功率控制单元120、蓄电池控制单元130、负载输出单元140、电压检测单元以及电流检测单元160；其中，太阳能电池板控制单元110包括MOS管Q1和电阻R3，其电路连接关系如图2所示，MOS管Q1的通断由第一开关信号DRQ1控制，从而实现控制太阳能电池板的接入和切断。
负载输出单元140包括MOS管Q2和电阻R6，连接关系如图1所示，MOS管Q2的通断由第二开关信号DRQ2控制，从而控制实现主功率电路100是否对负载输出工作电压。
功率控制单元120包括MOS管Q3、电阻R7、电阻R8、MOS管Q4、电阻R10以及电感L1，连接关系如图1所示；其中，MOS管Q3的通断由第一调整信号HO控制，MOS管Q4的通断由第二调整信号LO控制。
蓄电池控制单元130包括MOS管Q5和电阻R13，连接关系如图1所示，MOS管Q5的通断由第三开关信号DQR3控制，进而实现蓄电池的充放电。
电压检测单元包括由电容C1、电阻R1以及电阻R2组成的第一电压检测单元151，用于检测太阳能电池板的输出电压V-PV，连接关系如图1所示；以及由电阻C3、电阻R1和电阻R2组成的第二电压检测单元152，用于检测蓄电池的输出电压VBAT；V-PV和VBAT均被传输至处理单元。
电流检测单元160包括电阻R4，连接关系如图1所示，从电阻R4和电阻R3的连接点产生太阳能电池板的输出电流I-PV，并发送至处理单元。
参照图3A，开关电路200包括第一开关单元210、第二开关单元220以及第三控制单元。其中，第一开关单元210包括三极管Q7、电阻R15和电阻R16，连接关系如图所示；三极管Q71通过电阻R15接收来自主控模块的第一控制信号CON1，并从集电极产生第一开关信号DRQ1，以控制太阳能电池板控制单元110工作。第二开关单元220包括三极管Q8、电阻R17和电阻R18，连接关系如图所示；三极管Q8通过电阻R17接收来自主控模块的第二控制信号CON2，并从集电极产生第二开关信号DRQ2，以控制负载输出单元140工作。第三开关单元230包括三极管Q9、电阻R19和电阻R20，连接关系如图所示；三极管Q9通过电阻R19接收来自主控模块的第三控制信号CON3，并从集电极产生第三开关信号DRQ4，以控制蓄电池的充放电。
参照图3B，驱动电路300采用PWM专用芯片，其型号为HIP2102，其LI和HI引脚分别接收由处理单元发出的PWM_L信号和PWM_H信号，PWM_L信号和PWM_H信号频率相同，且在时序上互补。因此，HIP2102芯片在PWM_L和PWM_H信号的驱动下，从其HO和LO引脚分别输出驱动信号HO和LO，以分别驱动功率控制单元120中的MOS管Q3和MOS管Q4通断。
进一步的，参照图1、图4，MPPT模块还包括过流保护电路400，所述过流保护电路400包括第一过流检测单元和第二过流检测单元和过流保护芯片；其中，第一过流检测单元包括电阻R12，连接关系如图所示，因此，从电阻R12与电阻R13的连接点产生蓄电池的工作电流信号IBAT_IN；第二过流检测单元包括电阻R5，连接关系如图所示，因此，从电阻R5与电阻6的连接点产生负载供电电流信号ILED_IN；过流保护芯片采用AS358M，其+1引脚和+2引脚分别接收蓄电池的工作电流信号IBAT_IN和负载供电电流信号ILED_IN，当IBAT_IN和ILED_IN过载时，通过O1引脚和O2引脚向处理单元发送I-BAT信号和I-LED信号。
实施例二：
一种MPPT控制器，包括主控模块，红外模块，以及实施例一中所述的MPPT模块。
下面，对主控模块进行文字描述：
主控模块包括处理单元、USB通信单元、调试接口单元、电源稳压单元、时钟单元、温度检测电路以及LED显示电路；其中，处理单元采用型号为STM32F103C6T7的单片机，其外围的晶振电路，本实施例不再赘述。
USB通信单元包括型号为CH376T的文件管理芯片、相应的晶振电路以及USB母头。
电源稳压单元耦接于蓄电池的电极，进而获取电压，并经过若干次稳压后，输出供MPPT控制器工作的电压。
时钟单元采用双电源供电，由电源稳压单元供电或蓄电池供电。时钟单元采用型号为DS1308SN的时钟/日历芯片，其是一款低功耗、二-十进制编码(BCD)的时钟/日历，外加56字节NV RAM。地址与数据通过I²C接口串行传输。时钟/日历提供秒、分、时、星期、日、月和年信息。对于少于31天的月份，将自动调整月末日期，包括闰年修正。时钟格式可以是24小时或带AM/PM指示的12小时格式。DS1308内置电源检测电路，检测主电源失效时自动切换到备用电源，以保持时间、日期信息和计时。
温度检测电路采用NTC热敏电阻实现，其耦接于处理单元，以向处理单元实时的传输温度检测值。
LED显示电路采用4路并联的LED灯，均耦接于处理单元，以用于分别显示控制器的运行状态、蓄电池充电状态、蓄电池放电状态以及控制器错误状态。

Claims (7)

1.一种MPPT模块，应用于太阳能控制器，其特征是，包括主功率电路、驱动电路以及开关电路；
主功率电路，包括：
太阳能电池板控制单元，用于控制主功率电路与太阳能电池板之间的导通和断开；
功率控制单元，用于控制对蓄电池的充电功率；
蓄电池控制单元，用于控制蓄电池的充放电；
负载输出单元，用于控制太阳能电池板或蓄电池对负载供电；
电压检测单元，用于检测太阳能电池板的输出电压和蓄电池的工作电压；
电流检测单元，用于检测太阳能电池板的输出电流，并发送至太阳能控制器的主控模块；
驱动电路响应于由主控模块发出的PWM控制信号，以驱动功率控制单元工作；
开关电路响应于由主控模块发出的控制信号，以分别控制太阳能电池板控制单元、蓄电池控制单元、负载输出单元工作。
2.根据权利要求1所述的MPPT模块，其特征是，所述驱动电路采用型号为HIP2102的PWM专用芯片。
3.根据权利要求1所述的MPPT模块，其特征是，所述开关电路包括：
第一开关单元，响应于来自主控模块的第一控制信号，以控制太阳能电池板控制单元工作；
第二开关单元，响应于来自主控模块的第二控制信号，以控制蓄电池控制单元工作；
第三控制单元，响应于来自主控模块的第三控制信号，以控制负载输出单元工作。
4.根据权利要求1所述的MPPT模块，其特征是，所述MPPT模块还包括过流保护电路；所述过流保护电路包括：
第一电流检测单元，用于检测电池的输出电流；
第二电流检测单元，用于检测负载的供电电流；
过流保护芯片，耦接于第一电流检测单元和第二电流检测单元的输出端，用于在电池的输出电流或负载的供电电流超限时，向主控模块输出相应的过流信号。
5.根据权利要求4所述的MPPT模块，其特征是，所述过流保护芯片采用AS358M。
6.一种MPPT控制器，包括主控模块，其特征是，还包括如权利要求1-5任一所述的MPPT模块。
7.根据权利要求6所述的MPPT控制器，其特征是，还包括红外模块，所述红外模块与主控模块耦接。
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