CN207069623U - 一种mppt控制器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种MPPT控制器电路，包括正、负输入端和正、负输出端，正输入端与正输出端之间为正极性线路，负输入端和负输出端之间为负极性线路，包括基于MPPT的微处理器；充电电流控制电路，光伏电压检测电路，充电电流检测及运放电路，防电池反接继电器以及电池电压检测电路；充电电流控制电路包括连接于正极性线路上的第一开关管单元，及与第一开关管单元的控制极相接的光耦单元，第一开关管单元包括场效应管Q2、Q3,三极管Q4、Q5，场效应管Q2和Q3串接于正极性线路上，三极管Q4的发射极连接三极管Q5的发射极，三极管Q4的基极与三极管Q5的基极相连并共同连接于光耦单元的输出侧。本实用新型除了能保证光伏板的利用率外，还能监测蓄电池的容量，保证蓄电池工作在理想的充电特性曲线上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种MPPT控制器电路。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏发电系统主要由太阳电池板组件、控制器和逆变器三大部分组成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。其中，太阳能光伏阵列的输出特性是非线性的，在光照变化的情况下，发电量也随之变化；并且在环境温度变化，输出负载变化而变化。为了确保输出功率在最大值，MPPT即最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)应运而生，其主要技术要点是通过测试工作电流，工作电压，得到工作功率，再转而控制输出电流或输出电压，使其输了功率控制在峰值。
实用新型内容
基于背景技术中提及的问题，本实用新型提出一种MPPT控制器电路,除了能保证光伏板的利用率外，还能监测蓄电池的容量，保证蓄电池工作在理想的充电特性曲线上；其具体技术内容如下：
一种MPPT控制器电路，包括正、负输入端和正、负输出端，所述正输入端与正输出端之间为正极性线路，所述负输入端和负输出端之间为负极性线路，其包括：基于MPPT的微处理器；充电电流控制电路，具体包括连接于所述正极性线路上的第一开关管单元，及与所述第一开关管单元的控制极相接的光耦单元，所述第一开关管单元包括场效应管Q2、Q3,三极管Q4、Q5，所述场效应管Q2和Q3串接于所述正极性线路上，所述三极管Q4为N型管，所述三极管Q5为P型管，所述三极管Q4的发射极连接三极管Q5的发射极，所述三极管Q4的基极与所述三极管Q5的基极相连并共同连接于光耦单元的输出侧，所述场效应管Q2的栅极经由电阻R25连接至三极管Q4的发射极，所述场效应管Q3的栅极经由电阻R26连接至三极管Q5的发射极，所述光耦单元的输入端与所述微处理器相连；光伏电压检测电路，连接于所述正输入端与微处理器之间，以获取输入端的电压大小；充电电流检测及运放电路，连接于所述负输入端与微处理器之间以获取线路上的电流大小；防电池反接继电器，连接于正极性线路与微处理器之间，其开关部经由二极管D8连接至正极性线路，其电磁部受控于所述微处理器；以及电池电压检测电路，用于向所述微处理器反馈光伏发电系统的蓄电池电压。
于本实用新型的一个或多个实施例中，所述充电电流检测及运放电路包括相级联的运算放大器U7A和U7B，所述运算放大器U7B的输入端与所述负输入端相接，所述运算放大器U7A的输出端与微处理器相接。
于本实用新型的一个或多个实施例中，还包括过载保护电路，其包括连接微处理器的触发器芯片LM555，串接于负极性线路上的第二开关管单元，以及电流检测电路；所述第二开关管单元包括场效应管Q6、Q8，三极管Q7、Q9、 Q10，所述场效应管Q6和Q8串联接于负极性线路上，所述三极管Q7接于+12V 电源端与地端之间；所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555，其集电极与所述三极管Q7的基极连接，其发射极接地；所述三极管Q10的集电极接地，其基极与所述三极管Q7的发射极连接，且其基极与发射极之间接有二极管D12，所述场效应管Q6、Q8的栅极共同连接至所述三极管Q10的发射极，所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555；所述电流检测电路连接至所述负极性线路，所述触发器芯片LM555根据微处理器与电流检测电路的信号触发控制所述第二开关管单元的通断。
于本实用新型的一个或多个实施例中，所述电流检测电路包括相级联的运算放大器U9A和U9B，所述运算放大器U9A的输入侧连接至负极性线路，所述运算放大器U9B的输出端连接至所述触发器芯片LM555。
本实用新型的有益效果是：保证光伏板具有较佳的利用率、监测蓄电池的容量并保证蓄电池工作在理想的充电特性曲线上、监测输出短路的情形以实现短路保护。本实用新型是一款技术性、实用性均表现卓越的产品，适合推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的MPPT控制器电路的原理框图。
图2为本实用新型的充电电流控制电路的原理图。
图3为本实用新型的充电电流检测及运放电路的原理图。
图4为本实用新型的过载保护电路、电流检测电路的原理图。
图5为本实用新型的光伏电压检测电路、电池电压检测电路的原理图。
具体实施方式
如下结合附图1-5，对本申请方案作进一步描述：
一种MPPT控制器电路，包括正、负输入端和正、负输出端，所述正输入端与正输出端之间为正极性线路，所述负输入端和负输出端之间为负极性线路，其包括：基于MPPT的微处理器；充电电流控制电路，具体包括连接于所述正极性线路上的第一开关管单元，及与所述第一开关管单元的控制极相接的光耦单元，所述第一开关管单元包括场效应管Q2、Q3,三极管Q4、Q5，所述场效应管Q2和Q3串接于所述正极性线路上，所述三极管Q4为N型管，所述三极管Q5为P型管，所述三极管Q4的发射极连接三极管Q5的发射极，所述三极管Q4的基极与所述三极管Q5的基极相连并共同连接于光耦单元的输出侧，所述场效应管Q2的栅极经由电阻R25连接至三极管Q4的发射极，所述场效应管Q3的栅极经由电阻R26连接至三极管Q5的发射极，所述光耦单元的输入端与所述微处理器相连；光伏电压检测电路，连接于所述正输入端与微处理器之间，以获取输入端的电压大小；充电电流检测及运放电路，连接于所述负输入端与微处理器之间以获取线路上的电流大小；防电池反接继电器，连接于正极性线路与微处理器之间，其开关部经由二极管D8连接至正极性线路，其电磁部受控于所述微处理器；以及电池电压检测电路，用于向所述微处理器反馈光伏发电系统的蓄电池电压。所述充电电流检测及运放电路包括相级联的运算放大器U7A和U7B，所述运算放大器U7B的输入端与所述负输入端相接，所述运算放大器U7A的输出端与微处理器相接。
还包括过载保护电路，其包括连接微处理器的触发器芯片LM555，串接于负极性线路上的第二开关管单元，以及电流检测电路；所述第二开关管单元包括场效应管Q6、Q8，三极管Q7、Q9、Q10，所述场效应管Q6和Q8串联接于负极性线路上，所述三极管Q7接于+12V电源端与地端之间；所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555，其集电极与所述三极管Q7的基极连接，其发射极接地；所述三极管Q10的集电极接地，其基极与所述三极管Q7的发射极连接，且其基极与发射极之间接有二极管D12，所述场效应管Q6、Q8的栅极共同连接至所述三极管Q10的发射极，所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555；所述电流检测电路连接至所述负极性线路，所述触发器芯片LM555根据微处理器与电流检测电路的信号触发控制所述第二开关管单元的通断。所述电流检测电路包括相级联的运算放大器U9A和U9B，所述运算放大器U9A的输入侧连接至负极性线路，所述运算放大器U9B的输出端连接至所述触发器芯片LM555。
本实用新型的MPPT控制器可以智能调节太阳能发电板的输出电压，使太阳能板始终工作在V-A特性曲线的最大功率点，与普通的太阳能控制器相比，其能够大大提搞了太阳能板的利用率。
MPPT算法一般有恒压法、扰动观察法、电导增量法：
1)恒压法：首先断开太阳能板的负载，测试太阳能板的空载电压；然后打开输出，控制输电压为空载电压70％左右。这样的控制方式比较简单，但是 70％的选择数字，并非是保证最大功率输出的值，会随负载，光照度，环境温度变化。即是说，MPPT不能完全保证。
2)扰动观察法：改变输出电压值，观察功率改变量。在不断反复的修改输出值后，可以寻找到最大功率输出点。这样的方法成本简单，算法也简单，但不足之处是自知在录点的时候，会令输出不稳定。
3)电导增量法：通过监测发电量的电压，电流和输出点的电压电流，进行分析比较，并判断出当前的工作点，经过运算后，修正输出而达到最大功率输出点。这种方式，成本与恒压法一样低，只需通过算法实现。难点是在开发过程中，需要实验大部分数据辅助算法实现。
除了以上几种方法外，还有很多各自特色的算法可以实现，比如短路电流检测法、查表法、最优梯度法等。
本实用新型采用自适应方式处理，即开始使用恒压法工作，在长期的工作中，定时采用扰动观察法工作寻找合适的点为起始点(输出百分比)；最后，从记录的曲线图中，运算得到理想的充放电管理曲线，最终达到自适应功能。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种MPPT控制器电路，包括正、负输入端和正、负输出端，所述正输入端与正输出端之间为正极性线路，所述负输入端和负输出端之间为负极性线路，其特征在于，包括：基于MPPT的微处理器；充电电流控制电路，具体包括连接于所述正极性线路上的第一开关管单元，及与所述第一开关管单元的控制极相接的光耦单元，所述第一开关管单元包括场效应管Q2、Q3,三极管Q4、Q5，所述场效应管Q2和Q3串接于所述正极性线路上，所述三极管Q4为N型管，所述三极管Q5为P型管，所述三极管Q4的发射极连接三极管Q5的发射极，所述三极管Q4的基极与所述三极管Q5的基极相连并共同连接于光耦单元的输出侧，所述场效应管Q2的栅极经由电阻R25连接至三极管Q4的发射极，所述场效应管Q3的栅极经由电阻R26连接至三极管Q5的发射极，所述光耦单元的输入端与所述微处理器相连；光伏电压检测电路，连接于所述正输入端与微处理器之间，以获取输入端的电压大小；充电电流检测及运放电路，连接于所述负输入端与微处理器之间以获取线路上的电流大小；防电池反接继电器，连接于正极性线路与微处理器之间，其开关部经由二极管D8连接至正极性线路，其电磁部受控于所述微处理器；以及电池电压检测电路，用于向所述微处理器反馈光伏发电系统的蓄电池电压。
2.根据权利要求1所述的MPPT控制器电路，其特征在于：所述充电电流检测及运放电路包括相级联的运算放大器U7A和U7B，所述运算放大器U7B的输入端与所述负输入端相接，所述运算放大器U7A的输出端与微处理器相接。
3.根据权利要求1或2所述的MPPT控制器电路，其特征在于：还包括过载保护电路，其包括连接微处理器的触发器芯片LM555，串接于负极性线路上的第二开关管单元，以及电流检测电路；所述第二开关管单元包括场效应管Q6、Q8，三极管Q7、Q9、Q10，所述场效应管Q6和Q8串联接于负极性线路上，所述三极管Q7接于+12V电源端与地端之间；所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555，其集电极与所述三极管Q7的基极连接，其发射极接地；所述三极管Q10的集电极接地，其基极与所述三极管Q7的发射极连接，且其基极与发射极之间接有二极管D12，所述场效应管Q6、Q8的栅极共同连接至所述三极管Q10的发射极，所述三极管Q9的基极连接至所述触发器芯片LM555；所述电流检测电路连接至所述负极性线路，所述触发器芯片LM555根据微处理器与电流检测电路的信号触发控制所述第二开关管单元的通断。
4.根据权利要求3所述的MPPT控制器电路，其特征在于：所述电流检测电路包括相级联的运算放大器U9A和U9B，所述运算放大器U9A的输入侧连接至负极性线路，所述运算放大器U9B的输出端连接至所述触发器芯片LM555。
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Cited By (2)
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| CN112421749B (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-24 | 福建众益太阳能科技股份公司 | 一种新型mppt太阳能控制器 |
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