CN208723613U

CN208723613U - 一种具有mppt功能的太阳能充电控制电路

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Publication number: CN208723613U
Application number: CN201821568012.4U
Authority: CN
Inventors: 苏伟达; 吴允平; 王廷银; 李汪彪; 蔡声镇; 黄通情
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-04-09
Anticipated expiration: 2028-09-25

Abstract

本实用新型涉及一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路。电路由光伏电池板，DC‑DC模块，蓄电池，LDO稳压器，运算放大器，二极管，电容，电阻R1～R4组成。光伏电池板与DC‑DC模块相连，DC‑DC模块与蓄电池相连。LDO稳压器与光伏电池板相连；输出端与电阻R3相连。运算放大器引脚3与电阻R3另一引脚相连；引脚2与电阻R1、R2相连；引脚8与LDO稳压器相连；引脚1与DC‑DC模块相连。二极管的正极与运算放大器的引脚3相连；负极与电阻R4的相连。电容与LDO稳压器相连。与现有技术相比，本实用新型有益效果是：电路构结简单、可靠性高、成本低、功耗小、响应速度快，同时还具有温度补偿功能，特别适合于小功率及成本较敏感设备上使用。

Description

一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能充电控制电路，具体说是涉及一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路。

背景技术

太阳能是一种清洁、高效、低碳环保且永不枯竭的绿色能源，与目前风能、核能、潮汐能等新能源相比，太阳能是最理想的最丰富的可再生能源。光伏电池是一种能够将光能转换成电能的器件，用蓄电池存储电能，在晚上仍然可以为设备供电，特别适合无电网供电的地方使用。光伏电池固有的特性，其输出的最大功率点在输出开路电压的0.78倍附近，但会受到光照、温度等环境因素影响。最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)充电控制器能够使光伏电池以接近最大功率向蓄电池充电，充分利用太阳能资源，提高光伏电池发电的利用率及充电效率，可降低光伏电池板的面积或蓄电池的容量，从而降低太阳能发电系统的成本。如何让光伏电池所发的电能尽可能多的被蓄电池存储起来，实现MPPT功能的充电控制器成为研究的热点。

为此，国内专家进行了深入研究，发明了各种MPPT充电控制器。CN201410514299.2公开了一种光伏电池MPPT系统，当外部环境或者蓄电池变化时，光伏电池能够工作在最大功率点附件，以提高光伏电池的利用效率。CN201510330390.3公开了一种MPPT恒流控制装置，MPPT恒流控制电路获取电压电流采集的数据后，通过控制模块基于遗传算法使用上述数据计算最大功率点，并通过MPPT恒流控制电路根据控制模块得到的最大功率点进行控制，从而提高光伏控制的光电转换效率。CN201710009945.3公开了一种MPPT控制方法及其装置，能够直接依据蓄电池的实时功率找到太阳能电池板的最大功率点电压，准确性高且效率高。以上发明虽然具有MPPT功能，但是需要微处理器及较多的外围电路构成，电路较为复杂，需要软硬件配合才能实现，难度大、成本高。因此急需设计一种无需要微处理器、电路简单、成本低且具有MPPT功能的太阳能充电控制电路。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，克服了现有充电控制电路方案复杂，实现难度大、成本高的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案和措施是：

具有MPPT功能的太阳能充电控制电路由光伏电池板，DC-DC模块，蓄电池，LDO稳压器，运算放大器，以及二极管、电容、电阻R1～R4组成。其中：

1）光伏电池板正极与DC-DC模块输入端、LDO稳压器输入端相连；

2）运算放大器引脚8与LDO稳压器输出端相连；

3）运算放大器引脚1与DC-DC模块的反馈端相连；

4）蓄电池正极与DC-DC模块输出端相连；

5）光伏电池板负极、DC-DC模块接地端、蓄电池负极、LDO稳压器接地端、运算放大器的引脚4接地。

所述光伏电池板，其正极还与电阻R1、R2串联后接地。

所述DC-DC模块，可以采用升压模块或降压模块。

所述运算放大器，其引脚2与串联电阻R1、R2之间的连线相连。

所述的运算放大器，其引脚3与电阻R3一引脚相连，LDO稳压器输出端与电阻R3另一引脚相连。

所述的LDO稳压器输出端，还串接有电容，同时电容的另一端接地。

所述的运算放大器，其引脚3依次串接有二极管和电阻R4，同时电阻R4一端与二极管负极相连，另一端接地。

当光伏电池板有太阳照射开始发电时，经LDO稳压器U1降压后为运算放大器提供稳定的电压。电阻R1、R2对光伏电池板所输出的电压进行分压后送到运算放大器的引脚2作为采样电压；电阻R3、R4、二极管对LDO稳压器所输出的电压进行分压后送到运算放大器的引脚3作为基准电压。运算放大器根据上述引脚2和引脚3的电压进行放大后，由运算放大器的引脚1输出电压送到DC-DC模块的反馈端，来控制DC-DC模块输出电压的大小，同样也改变了蓄电池的充电电流，从而使光伏电池板的输出电压稳定在预设值。预设值可通过改变电阻R1、R2及电阻R3、R4的分压比来调整，设置在光伏电池板开路电压的0.78倍附近。

若光伏电池板因太阳照射增强使得输出电压有升高的趋势，经电阻R1、R2分压得到的采样电压也升高，由于是反相输入端电压上升，因此运算放大器放大后输出压降低，DC-DC模块受反馈端电压下降的控制，输出电压会升高，此时，蓄电池的充电电流也随之增大，使光伏电池板的输出电压快速下降到预设值。若光伏电池板因太阳照射减弱使得输出电压有降低的趋势，经电阻R1、R2分压得到的采样电压也降低，由于是反相输入端电压降低，因此运算放大器放大后输出压升高，DC-DC模块受反馈端电压升高的控制，输出电压会降低，此时，蓄电池的充电电流也随之减小，使光伏电池板的输出电压快速上升到预设值，实现了光伏电池板始终工作在最大功率点的目的。

二极管作为温度补偿，当温度发生变化时，可以自动改变运算放大器的引脚3的基准电压。温度升高时，基准电压降低，使光伏电池板的输出电压预设值降低；温度降低时，基准电压升高，使光伏电池板的输出电压预设值升高。可克服光伏电池板受温度影响最大功率点电压变化的问题。

当光伏电池板不发电时，LDO稳压器、运算放大器、DC-DC模块均不工作，不消耗蓄电池的电能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用DC-DC模块及少数元件实现的太阳能充电控制电路，电路构结简单、可靠性高、成本低、功耗小、响应速度快，同时还具有温度补偿功能，特别适合于小功率及成本较敏感设备上使用。

附图说明

图1是本实用新型所述太阳能充电控制电路的实施例硬件电路图。

具体实施方式

本实用新型的目的、特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。本实用新型中的所有元件均可采用具有相同或相似功能的其他型号代替，代替后的电路也属于本专利保护范围。

下面将结合附图，详细叙述本实用新型的具体结构和实施例。

图1中，100为光伏电池板，101为DC-DC模块，102为蓄电池，U1为LDO稳压器，U2为运算放大器，D1为二极管，C1为电容，R1～R4为电阻。

V₁+为光伏电池板（100）的正极，V₁-为光伏电池板（100）的负极；

V₂+为蓄电池（102）的正极，V₂-为蓄电池（102）的负极；

Vin-1为DC-DC模块（101）的输入端，Vout-1为DC-DC模块（101）的输出端；

Vin-2为LDO稳压器（U1）的输入端，Vout-2为LDO稳压器（U1）的输出端；

GND-1为DC-DC模块（101）的接地端；

GND-2为的LDO稳压器（U1）接地端；

引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚8分别为运算放大器（U2）的引脚；

FB为DC-DC模块（101）的反馈端。

光伏电池板（100）的正极（V₁+）与DC-DC模块（101）输入端（Vin-1）相连，负极（V₁-）接地。DC-DC模块（101）的输出端（Vout-1）与蓄电池（102）正极（V₂+）相连，接地端（GND-1）接地。DC-DC模块（101）可以采用升压模块或降压模块。蓄电池（102）的负极（V₂-）接地。LDO稳压器（U1）的输入端（Vin-2）与光伏电池板（100）正极（V₁+）相连；LDO稳压器（U1）输出端（Vout-2）与电阻R3一引脚相连；LDO稳压器（U1）的接地端（GND-2）接地。运算放大器（U2）的引脚3与电阻R3另一引脚相连；引脚2与电阻R1、R2的一引脚相连；引脚8与LDO稳压器（U1）的输出端（Vout-2）相连；引脚4接地；引脚1与DC-DC模块（101）的反馈端（FB）相连。二极管（D1）的正极与运算放大器（U2）的引脚3相连；负极与电阻R4的一引脚相连。电阻R1的另一引脚与光伏电池板（100）正极（V1+）相连。电阻R2、R4的另一引脚接地。电容（C1）的一引脚与LDO稳压器（U1）的输出端（Vout-2）相连；另一引脚接地。

当光伏电池板（100）有太阳照射开始发电时，经LDO稳压器（U1）降压后为运算放大器（U2）提供稳定的电压。电阻R1、R2对光伏电池板（100）所输出的电压进行分压后送到运算放大器（U2）的引脚2作为采样电压；电阻R3、R4、二极管（D1）对LDO稳压器（U1）所输出的电压进行分压后送到运算放大器（U2）的引脚3作为基准电压。运算放大器（U2）根据上述引脚2和引脚3的电压进行放大后，由运算放大器（U2）的引脚1输出电压送到DC-DC模块（101）的反馈端（FB），来控制DC-DC模块（101）输出电压的大小，同样也改变了蓄电池（102）的充电电流，从而使光伏电池板（100）的输出电压稳定在预设值。预设值可通过改变电阻R1、R2及电阻R3、R4的分压比来调整，设置在光伏电池板（100）开路电压的0.78倍附近。

若光伏电池板（100）因太阳照射增强使得输出电压有升高的趋势，经电阻R1、R2分压得到的采样电压也升高，由于是反相输入端电压上升，因此运算放大器（U2）放大后输出压降低，DC-DC模块（101）受反馈端（FB）电压下降的控制，输出电压会升高，此时，蓄电池的充电电流也随之增大，使光伏电池板（100）的输出电压快速下降到预设值。若光伏电池板（100）因太阳照射减弱使得输出电压有降低的趋势，经电阻R1、R2分压得到的采样电压也降低，由于是反相输入端电压降低，因此运算放大器（U2）放大后输出压升高，DC-DC模块（101）受反馈端（FB）电压升高的控制，输出电压会降低，此时，蓄电池的充电电流也随之减小，使光伏电池板（100）的输出电压快速上升到预设值，实现了光伏电池板（100）始终工作在最大功率点的目的。

二极管（D1）作为温度补偿，当温度发生变化时，可以自动改变运算放大器（U2）的3引脚的基准电压。温度升高时，基准电压降低，使光伏电池板（100）的输出电压预设值降低；温度降低时，基准电压升高，使光伏电池板（100）的输出电压预设值升高。可克服光伏电池板（100）受温度影响最大功率点电压变化的问题。温度补偿的大小可通过改变电阻R1、R2分压比来调节。

当光伏电池板（100不发电时，LDO稳压器（U1）、运算放大器（U2）、DC-DC模块（101）均不工作，不消耗蓄电池（102）的电能。

Claims

1.一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，由光伏电池板（100），DC-DC模块（101），蓄电池（102），LDO稳压器（U1），运算放大器（U2），以及二极管（D1），电容（C1），电阻R1～R4组成，其特征是：

1）光伏电池板（100）的正极（V₁+）与DC-DC模块（101）输入端（Vin-1）、LDO稳压器（U1）输入端（Vin-2）相连；

2）运算放大器（U2）引脚8与LDO稳压器（U1）输出端（Vout-2）相连；

3）运算放大器（U2）引脚1与DC-DC模块（101）的反馈端（FB）相连；

4）蓄电池（102）正极（V₂+）与DC-DC模块输出端（Vout-1）相连；

5）光伏电池板（100）的负极（V₁-）、DC-DC模块（101）接地端（GND-1）、蓄电池（102）的负极（V₂-）、LDO稳压器（U1）接地端（GND-2）、运算放大器（U2）的引脚4接地。

2.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述光伏电池板（100），其正极（V₁+）还与电阻R1、R2串联后接地。

3.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述DC-DC模块（101），采用升压模块或降压模块。

4.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述运算放大器（U2），其引脚2与串联电阻R1、R2之间的连线相连。

5.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述的运算放大器（U2），其引脚3与电阻R3一引脚相连，LDO稳压器（U1）输出端（Vout-2）与电阻R3另一引脚相连。

6.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述的LDO稳压器（U1）输出端（Vout-2），还串接有电容（C1），同时电容（C1）的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种具有MPPT功能的太阳能充电控制电路，其特征是所述的运算放大器（U2），其引脚3依次串接有二极管（D1）和电阻R4，同时电阻R4一端与二极管（D1）负极相连，另一端接地。