太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路的制作方法
【專利摘要】一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，包含電性連接太陽陣輸出電壓VSA和太陽陣輸出電流ISA的差分模塊，電性連接差分模塊的分壓模塊，電性連接分壓模塊的開關儲能模塊，電性連接開關儲能模塊的電壓比較模塊，置位復位模塊，電性連接開關儲能模塊、電壓比較模塊和置位復位模塊的邏輯選擇模塊，以及電性連接置位復位模塊和邏輯選擇模塊的濾波模塊。本發明基于太陽陣輸出特性曲線內在特性，交錯地擾動電壓和電流，可簡單快速高效地實現最大功率跟蹤，算法與功率沒有直接關系，沒有乘除法運算，用硬件電路容易實現，而且擾動連續，具有更好的可靠性，提高了MPPT算法控制信號抗輻照特性，具有自主性和高精度，能快速準確的追蹤到最大功率點，適應空間應用需求。
【專利說明】
太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路
技術領域
[0001]本發明涉及航天電源控制技術領域，具體涉及一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路。
【背景技術】
[0002]功率傳輸技術是空間電源系統技術的一個重要組成部分。功率傳輸方式有直接能量(DET)傳輸方式和最大功率跟蹤(MPPT)傳輸方式。MPPT方式能最大限度利用太陽陣的輸出功率。MPPT算法是MPPT方式的重要組成部分。
[0003]傳統的MPPT算法，一般采用如圖1所示的擾動法，或者采用如圖2所示的增量電導法，由圖1和圖2可見，傳統的MPPT算法需要采集太陽陣的輸出電壓、電流，計算輸出功率后進行一系列的邏輯判斷產生MPPT控制信號，傳統的MPPT算法需要乘除法器，適合用軟件方式實現，無法適應空間輻射環境下的應用需求，而且傳統的MPPT算法存在AV階躍擾動，無法適應空間高可靠性應用需求。
[0004]傳統的MPPT算法由于其抗輻照性和可靠性差，無法適應空間應用需求。因此硬件MPPT算法實現方式是MPPT技術空間應用亟待解決的問題之一。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，基于太陽陣輸出特性曲線內在特性，交錯地擾動電壓和電流，可簡單快速高效地實現最大功率跟蹤，算法與功率沒有直接關系，沒有乘除法運算，因此用硬件電路容易實現，而且擾動連續，不存在傳統算法的階越擾動，具有更好的可靠性，提高了 MPPT算法控制信號抗輻照特性，具有自主性和高精度，而且能快速準確的追蹤到最大功率點，適應了空間應用的需求。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，包含電性連接信號源的差分模塊，電性連接差分模塊的分壓模塊，電性連接分壓模塊的開關儲能模塊，電性連接開關儲能模塊的電壓比較模塊，置位復位模塊，電性連接開關儲能模塊、電壓比較模塊和置位復位模塊的邏輯選擇模塊，以及電性連接置位復位模塊和邏輯選擇模塊的濾波模塊，所述的信號源包含兩路信號，一路是第一信號源，即太陽陣輸出電壓VSA，另一路是第二信號源，即太陽陣輸出電流ISA。
[0007]所述的差分模塊包含第一差分電路和第二差分電路，第一差分電路和第二差分電路的電路結構一致，第一差分電路的輸入端連接第一信號源，第二差分電路的輸入端連接第二信號源，該第一差分電路和第二差分電路分別差分輸出第一信號源和第二信號源；
所述的第一差分電路包含第一運算放大器，該第一運算放大器的正級輸入端通過第一電阻連接第一信號源，并通過第三電阻接地，第一運算放大器的負級輸入端通過第二電阻接地，并通過第四電阻連接第一運算放大器的輸出端;所述的第二差分電路包含第二運算放大器，該第二運算放大器的正級輸入端通過第五電阻連接第二信號源，并通過第七電阻接地，第二運算放大器的負級輸入端通過第六電阻接地，并通過第八電阻連接第二運算放大器的輸出端。
[0008]所述的分壓模塊包含第一分壓電路和第二分壓電路，第一分壓電路和第二分壓電路的電路結構一致，第一分壓電路的輸入端連接第一差分電路的輸出端，第二分壓電路的輸入端連接第二差分電路的輸出端，該第一分壓電路和第二分壓電路分別分壓輸出第一信號源和第二信號源的差分輸出信號；
所述的第一分壓電路包含串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻的正端連接所述第一運算放大器的輸出端，第一分壓電阻的負端與第二分壓電阻的正端連接，第二分壓電阻的負端接地，第一信號源的差分輸出信號經過第一分壓電阻和第二分壓電阻分壓后通過第一分壓電阻的負端輸出；
所述的第二分壓電路包含串聯的第三分壓電阻和第四分壓電阻，第三分壓電阻的正端連接所述第二運算放大器的輸出端，第三分壓電阻的負端與第四分壓電阻的正端連接，第四分壓電阻的負端接地，第二信號源的差分輸出信號經過第三分壓電阻和第四分壓電阻分壓后通過第三分壓電阻的負端輸出。
[0009]所述的開關儲能模塊包含第一開關儲能電路和第二開關儲能電路，第一開關儲能電路和第二開關儲能電路的電路結構一致，第一開關儲能電路的輸入端連接第一分壓電路的輸出端，第二開關儲能電路的輸入端連接第二分壓電路的輸出端；
所述的第一開關儲能電路包含第一開關器件和第一儲能電容，第一開關器件的輸入端連接第一分壓電路中第一分壓電阻的負端，第一開關器件的輸出端連接第一儲能電容的正端，第一開關器件的控制端連接邏輯選擇模塊，第一儲能電容的負端接地；
所述的第二開關儲能電路包含第二開關器件和第二儲能電容，第二開關器件的輸入端連接第二分壓電路中第三分壓電阻的負端，第二開關器件的輸出端連接第二儲能電容的正端，第二開關器件的控制端連接邏輯選擇模塊，第二儲能電容負端接地。
[0010]所述的第一開關器件和第二開關器件為低電平導通器件。
[0011]所述的電壓比較模塊包含第一電壓比較器和第二電壓比較器；
所述的第一電壓比較器的正極輸入端連接第一開關儲能電路中第一開關器件的輸出端，第一電壓比較器的負極輸入端連接第一差分電路中第一運算放大器的輸出端，第一電壓比較器的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第一電壓比較器的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第一電壓比較器的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號；
所述的第二電壓比較器的正極輸入端連接第二開關儲能電路中第二開關器件的輸出端，第二電壓比較器的負極輸入端連接第二差分電路中第二運算放大器的輸出端，第二電壓比較器的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第二電壓比較器的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第二電壓比較器的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號。
[0012]所述的置位復位模塊包含第三電壓比較器、第四電壓比較器、第一隔離二極管和第二隔離二極管，置位復位模塊在系統開啟時或者異常時對系統進行置位復位；
所述的第三電壓比較器的正極輸入端連接第一參考信號，負極輸入端連接濾波模塊輸出的MPPT控制信號，輸出端連接第一隔離二極管的正端，第一隔離二極管的負端連接邏輯選擇模塊，將復位信號輸出給邏輯選擇模塊； 所述的第四電壓比較器的正極輸入端連接濾波模塊輸出的MPPT控制信號，負極輸入端連接第二參考信號，輸出端連接第二隔離二極管的正端，第二隔離二極管的負端連接邏輯選擇模塊，將置位信號輸出給邏輯選擇模塊。
[0013]所述的邏輯選擇模塊包含第一與非門、第二與非門、第三與非門和第四與非門； 所述的第一與非門的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第一電壓比較器的輸出端和置位復位模塊中第一隔離二極管的負端，第一與非門的輸出端連接第三與非門的輸入端；
所述的第二與非門的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第二電壓比較器的輸出端和置位復位模塊中第二隔離二極管的負端，第二與非門的輸出端連接第四與非門的輸入端；
所述的第三與非門的輸出端連接第四與非門的另一輸入端，所述的第四與非門的輸出端連接第三與非門的另一輸入端，第三與非門的輸出端連接開關儲能模塊中第二開關器件的控制端，控制其導通和關斷，第四與非門的輸出端連接開關儲能模塊中第一開關器件的控制端，控制其導通和關斷，形成第一信號源和第二信號源信號控制通路的交錯選擇；
所述的第一與非門、第二與非門、第三與非門和第四與非門均為兩輸入與非門器件。
[0014]所述的濾波模塊包含濾波電阻、濾波電容和第三運算放大器；
所述的濾波電阻的輸入端連接邏輯選擇模塊中第三與非門的輸出端，濾波電阻的輸出端連接濾波電容的正端，濾波電容的負端接地，濾波電阻和濾波電容的組合電路實現了對第三與非門輸出的高頻信號進行濾波為低頻信號，即MPPT控制信號；
濾波電阻的輸出端同時連接第三運算放大器的正極輸入端，第三運算放大器的輸出端連接第三運算放大器的負極輸入端，構成反饋電路，第三運算放大器的輸出端輸出MPPT控制信號，形成MPPT控制信號隔離跟隨輸出，同時第三運算放大器的輸出端分別連接置位復位模塊中第三電壓比較器的負極輸入端和第四電壓比較器的正極輸入端。
[0015]本發明基于太陽陣輸出特性曲線內在特性，交錯地擾動電壓和電流，可簡單快速高效地實現最大功率跟蹤，算法與功率沒有直接關系，沒有乘除法運算，因此用硬件電路容易實現，而且擾動連續，不存在傳統算法的階越擾動，具有更好的可靠性，提高了 MPPT算法控制信號抗輻照特性，具有自主性和高精度，而且能快速準確的追蹤到最大功率點，適應了空間應用的需求。
【附圖說明】
[0016]圖1是【背景技術】中利用擾動法進行最大功率跟蹤的流程圖。
[0017]圖2是【背景技術】中利用增量電導法進行最大功率跟蹤的流程圖。
[0018]圖3是本發明提供的一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路的硬件電路框圖。
[0019]圖4是本發明提供的一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0020]以下根據圖3和圖4，具體說明本發明的較佳實施例。
[0021]如圖3所示，本發明提供一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，包含:信號源I，電性連接信號源I的差分模塊2，電性連接差分模塊2的分壓模塊3，電性連接分壓模塊3的開關儲能模塊4，電性連接開關儲能模塊4的電壓比較模塊5，置位復位模塊6，電性連接開關儲能模塊4、電壓比較模塊5和置位復位模塊6的邏輯選擇模塊7，以及電性連接置位復位模塊6和邏輯選擇模塊7的濾波模塊8。
[0022]如圖4所示，在本發明的一個實施例中，本發明提供的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路的輸入端輸入太陽陣輸出電壓VSA和太陽陣輸出電流ISA信號，輸出端輸出MPPT控制信號給外部功率電路，控制外部功率電路追蹤到太陽陣的最大功率點。
[0023]所述的信號源包含兩路信號，一路是第一信號源VSA(太陽陣輸出電壓)，另一路是第二信號源ISA(太陽陣輸出電流)。
[0024]所述的差分模塊包含第一差分電路和第二差分電路，第一差分電路和第二差分電路的電路結構一致，第一差分電路的輸入端連接第一信號源VSA，第二差分電路的輸入端連接第二信號源ISA，該第一差分電路和第二差分電路分別差分輸出第一信號源VSA和第二信號源ISA。
[0025]所述的第一差分電路包含第一運算放大器Ul，該第一運算放大器Ul的正級輸入端通過第一電阻Rl連接第一信號源VSA，并通過第三電阻R3接地，第一運算放大器Ul的負級輸入端通過第二電阻R2接地，并通過第四電阻R4連接第一運算放大器Ul的輸出端;所述的第二差分電路包含第二運算放大器U2，該第二運算放大器U的正級輸入端通過第五電阻R1’連接第二信號源ISA，并通過第七電阻R3’接地，第二運算放大器U2的負級輸入端通過第六電阻R2’接地，并通過第八電阻R4’連接第二運算放大器U2的輸出端。本實施例中，差分模塊中的電阻R1、R2、R3、R4、R1’、R2’、R3，、R4’取值范圍為100K Ω及以上。
[0026]所述的分壓模塊包含第一分壓電路和第二分壓電路，第一分壓電路和第二分壓電路的電路結構一致，第一分壓電路的輸入端連接第一差分電路的輸出端，第二分壓電路的輸入端連接第二差分電路的輸出端，該第一分壓電路和第二分壓電路分別分壓輸出第一信號源VSA和第二信號源ISA的差分輸出信號。
[0027]所述的第一分壓電路包含串聯的第一分壓電阻R5和第二分壓電阻R6，第一分壓電阻R5的正端連接所述第一運算放大器Ul的輸出端，第一分壓電阻R5的負端與第二分壓電阻R6的正端連接，第二分壓電阻R6的負端接地，第一信號源VSA的差分輸出信號經過第一分壓電阻R5和第二分壓電阻R6分壓后通過第一分壓電阻R5的負端輸出；所述的第二分壓電路包含串聯的第三分壓電阻R5’和第四分壓電阻R6’，第三分壓電阻R5’的正端連接所述第二運算放大器U2的輸出端，第三分壓電阻R5’的負端與第四分壓電阻R6’的正端連接，第四分壓電阻R6，的負端接地，第二信號源ISA的差分輸出信號經過第三分壓電阻R5 ’和第四分壓電阻R6，分壓后通過第三分壓電阻R5，的負端輸出。本實施例中，R5/R6的取值可以為0.1以內，R6取值范圍為10K歐姆及以上，R5’/R6’的取值可以為0.1以內，R6’取值范圍為10K歐姆及以上。
[0028]所述的開關儲能模塊包含第一開關儲能電路和第二開關儲能電路，第一開關儲能電路和第二開關儲能電路的電路結構一致，第一開關儲能電路的輸入端連接第一分壓電路的輸出端，第二開關儲能電路的輸入端連接第二分壓電路的輸出端。
[0029]所述的第一開關儲能電路包含第一開關器件Ml和第一儲能電容Cl，第一開關器件Ml具有三個信號端口，第一開關器件Ml的輸入端連接第一分壓電路中第一分壓電阻R5的負端(即連接分壓后的第一信號源VSA差分輸出信號)，第一開關器件Ml的輸出端連接第一儲能電容Cl的正端，第一開關器件Ml的控制端連接邏輯選擇模塊，第一儲能電容Cl的負端接地，由邏輯選擇模塊控制第一開關器件Ml的開通和關斷，第一開關器件Ml為低電平導通器件;所述的第二開關儲能電路包含第二開關器件M2和第二儲能電容C2，第二開關器件M2具有三個信號端口，第二開關器件M2的輸入端連接第二分壓電路中第三分壓電阻R5’的負端(即連接分壓后的第二信號源ISA差分輸出信號)，第二開關器件M2的輸出端連接第二儲能電容C2的正端，第二開關器件M2的控制端連接邏輯選擇模塊，第二儲能電容C2負端接地，由邏輯選擇模塊控制第二開關器件M2的開通和關斷，第二開關器件M2為低電平導通器件。
[0030]所述的電壓比較模塊包含第一電壓比較器U3和第二電壓比較器U4。所述的第一電壓比較器U3的正極輸入端連接第一開關儲能電路中第一開關器件Ml的輸出端，第一電壓比較器U3的負極輸入端連接第一差分電路中第一運算放大器Ul的輸出端，第一電壓比較器U3的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第一電壓比較器U3的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第一電壓比較器U3的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號;所述的第二電壓比較器U4的正極輸入端連接第二開關儲能電路中第二開關器件M2的輸出端，第二電壓比較器U4的負極輸入端連接第二差分電路中第二運算放大器U2的輸出端，第二電壓比較器U4的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第二電壓比較器U4的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第二電壓比較器U4的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號。
[0031]所述的置位復位模塊包含第三電壓比較器U5、第四電壓比較器U6、第一隔離二極管Dl和第二隔離二極管D2，置位復位模塊在系統開啟時或者異常時對系統進行置位復位。所述的第三電壓比較器U5的正極輸入端連接第一參考信號Vl，負極輸入端連接濾波模塊的輸出端，即連接MPPT控制信號，輸出端連接第一隔離二極管Dl的正端，隔離二極管Dl的負端連接邏輯選擇模塊，將復位信號Reset輸出給邏輯選擇模塊;所述的第四電壓比較器U6的正極輸入端連接濾波模塊的輸出端，即連接MPPT控制信號，負極輸入端連接第二參考信號V2，輸出端連接第二隔離二極管D2的正端，第二隔離二極管D2的負端連接邏輯選擇模塊，將置位信號Set輸出給邏輯選擇模塊。本實施例中，第一參考信號Vl可取值為IV左右，第二參考信號V2可取值為IlV左右。
[0032]所述的邏輯選擇模塊包含第一與非門U7、第二與非門U8、第三與非門U9和第四與非門UlO，它們均為2輸入與非門電路。所述的第一與非門U7的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第一電壓比較器U3的輸出端和置位復位模塊中第一隔離二極管Dl的負端，第一與非門U7的輸出端連接第三與非門U9的輸入端;所述的第二與非門U8的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第二電壓比較器U4的輸出端和置位復位模塊中第二隔離二極管D2的負端，第二與非門U8的輸出端連接第四與非門UlO的輸入端;所述的第三與非門U9的輸出端連接第四與非門UlO的另一輸入端，所述的第四與非門UlO的輸出端連接第三與非門U9的另一輸入端，第三與非門U9的輸出端連接開關儲能模塊中第二開關器件M2的控制端，控制其導通和關斷，第四與非門UlO的輸出端連接開關儲能模塊中第一開關器件Ml的控制端，控制其導通和關斷，形成第一信號源VSA和第二信號源ISA信號控制通路的交錯選擇。
[0033]所述的濾波模塊包含濾波電阻R7、濾波電容C3和第三運算放大器U11。所述的濾波電阻R7的輸入端連接邏輯選擇模塊中第三與非門U9的輸出端，濾波電阻R7的輸出端連接濾波電容C3的正端，濾波電容C3的負端接地，濾波電阻R7和濾波電容C3的組合電路實現了對第三與非門U9輸出的高頻信號進行濾波為低頻信號，即MPPT控制信號，濾波電阻R7的輸出端同時連接第三運算放大器Ul I的正極輸入端，第三運算放大器Ul I的輸出端連接第三運算放大器Ul I的負極輸入端，構成反饋電路，第三運算放大器UlI的輸出端輸出MPPT控制信號，形成MPPT控制信號隔離跟隨輸出，同時第三運算放大器Ull的輸出端分別連接置位復位模塊中第三電壓比較器U5的負極輸入端的和第四電壓比較器U6的正極輸入端，將MPPT控制信號輸出給第三電壓比較器U5和第四電壓比較器U6。本實施例中，濾波電阻R7的取值可以為1K歐姆量級，濾波電容C3的取值可以為Iuf量級。
[0034]本發明提供的MPPT算法硬件電路通過采用分壓模塊、開關儲能模塊、電壓比較模塊、置位復位模塊、邏輯選擇模塊等共同作用形成第一信號源VSA和第二信號源ISA信號控制通路的交錯選擇和擾動，形成MPPT控制信號來控制外部功率電路，改變太陽陣工作點，并趨于最大功率點，在外部環境穩定的情況下最終穩定在最大功率點附近，該算法具有較高的精度，并且基于太陽陣輸出的內在特性，所有電路均由模擬電路搭建，算法與功率沒有直接關系，沒有乘除法運算，因此用硬件電路容易實現，其抗輻照特性大大優于軟件實現的MPPT算法，并且擾動連續，該硬件電路具有較高的可靠性，滿足了空間應用的需求。
[0035]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，包含電性連接信號源的差分模塊，電性連接差分模塊的分壓模塊，電性連接分壓模塊的開關儲能模塊，電性連接開關儲能模塊的電壓比較模塊，置位復位模塊，電性連接開關儲能模塊、電壓比較模塊和置位復位模塊的邏輯選擇模塊，以及電性連接置位復位模塊和邏輯選擇模塊的濾波模塊，所述的信號源包含兩路信號，一路是第一信號源，即太陽陣輸出電壓VSA，另一路是第二信號源，即太陽陣輸出電流ISA。2.如權利要求1所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的差分模塊包含第一差分電路和第二差分電路，第一差分電路和第二差分電路的電路結構一致，第一差分電路的輸入端連接第一信號源，第二差分電路的輸入端連接第二信號源，該第一差分電路和第二差分電路分別差分輸出第一信號源和第二信號源； 所述的第一差分電路包含第一運算放大器，該第一運算放大器的正級輸入端通過第一電阻連接第一信號源，并通過第三電阻接地，第一運算放大器的負級輸入端通過第二電阻接地，并通過第四電阻連接第一運算放大器的輸出端;所述的第二差分電路包含第二運算放大器，該第二運算放大器的正級輸入端通過第五電阻連接第二信號源，并通過第七電阻接地，第二運算放大器的負級輸入端通過第六電阻接地，并通過第八電阻連接第二運算放大器的輸出端。3.如權利要求2所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的分壓模塊包含第一分壓電路和第二分壓電路，第一分壓電路和第二分壓電路的電路結構一致，第一分壓電路的輸入端連接第一差分電路的輸出端，第二分壓電路的輸入端連接第二差分電路的輸出端，該第一分壓電路和第二分壓電路分別分壓輸出第一信號源和第二信號源的差分輸出信號； 所述的第一分壓電路包含串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻的正端連接所述第一運算放大器的輸出端，第一分壓電阻的負端與第二分壓電阻的正端連接，第二分壓電阻的負端接地，第一信號源的差分輸出信號經過第一分壓電阻和第二分壓電阻分壓后通過第一分壓電阻的負端輸出； 所述的第二分壓電路包含串聯的第三分壓電阻和第四分壓電阻，第三分壓電阻的正端連接所述第二運算放大器的輸出端，第三分壓電阻的負端與第四分壓電阻的正端連接，第四分壓電阻的負端接地，第二信號源的差分輸出信號經過第三分壓電阻和第四分壓電阻分壓后通過第三分壓電阻的負端輸出。4.如權利要求3所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的開關儲能模塊包含第一開關儲能電路和第二開關儲能電路，第一開關儲能電路和第二開關儲能電路的電路結構一致，第一開關儲能電路的輸入端連接第一分壓電路的輸出端，第二開關儲能電路的輸入端連接第二分壓電路的輸出端； 所述的第一開關儲能電路包含第一開關器件和第一儲能電容，第一開關器件的輸入端連接第一分壓電路中第一分壓電阻的負端，第一開關器件的輸出端連接第一儲能電容的正端，第一開關器件的控制端連接邏輯選擇模塊，第一儲能電容的負端接地； 所述的第二開關儲能電路包含第二開關器件和第二儲能電容，第二開關器件的輸入端連接第二分壓電路中第三分壓電阻的負端，第二開關器件的輸出端連接第二儲能電容的正端，第二開關器件的控制端連接邏輯選擇模塊，第二儲能電容負端接地。5.如權利要求4所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，第一開關器件和第二開關器件為低電平導通器件。6.如權利要求5所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的電壓比較模塊包含第一電壓比較器和第二電壓比較器； 所述的第一電壓比較器的正極輸入端連接第一開關儲能電路中第一開關器件的輸出端，第一電壓比較器的負極輸入端連接第一差分電路中第一運算放大器的輸出端，第一電壓比較器的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第一電壓比較器的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第一電壓比較器的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號； 所述的第二電壓比較器的正極輸入端連接第二開關儲能電路中第二開關器件的輸出端，第二電壓比較器的負極輸入端連接第二差分電路中第二運算放大器的輸出端，第二電壓比較器的正負輸入端的信號在時間軸上差一個開關周期，并由于分壓模塊和開關儲能模塊的存在，第二電壓比較器的正負輸入端在數值上有一個動態的變化過程，第二電壓比較器的輸出端輸出其正負輸入端的比較信號。7.如權利要求6所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的置位復位模塊包含第三電壓比較器、第四電壓比較器、第一隔離二極管和第二隔離二極管，置位復位模塊在系統開啟時或者異常時對系統進行置位復位； 所述的第三電壓比較器的正極輸入端連接第一參考信號，負極輸入端連接濾波模塊輸出的MPPT控制信號，輸出端連接第一隔離二極管的正端，第一隔離二極管的負端連接邏輯選擇模塊，將復位信號輸出給邏輯選擇模塊； 所述的第四電壓比較器的正極輸入端連接濾波模塊輸出的MPPT控制信號，負極輸入端連接第二參考信號，輸出端連接第二隔離二極管的正端，第二隔離二極管的負端連接邏輯選擇模塊，將置位信號輸出給邏輯選擇模塊。8.如權利要求7所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的邏輯選擇模塊包含第一與非門、第二與非門、第三與非門和第四與非門； 所述的第一與非門的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第一電壓比較器的輸出端和置位復位模塊中第一隔離二極管的負端，第一與非門的輸出端連接第三與非門的輸入端； 所述的第二與非門的兩個輸入端分別連接電壓比較模塊中第二電壓比較器的輸出端和置位復位模塊中第二隔離二極管的負端，第二與非門的輸出端連接第四與非門的輸入端； 所述的第三與非門的輸出端連接第四與非門的另一輸入端，所述的第四與非門的輸出端連接第三與非門的另一輸入端，第三與非門的輸出端連接開關儲能模塊中第二開關器件的控制端，控制其導通和關斷，第四與非門的輸出端連接開關儲能模塊中第一開關器件的控制端，控制其導通和關斷，形成第一信號源和第二信號源信號控制通路的交錯選擇； 所述的第一與非門、第二與非門、第三與非門、第四與非門均為兩輸入與非門器件。9.如權利要求8所述的太陽電池陣最大功率跟蹤硬件電路，其特征在于，所述的濾波模塊包含濾波電阻、濾波電容和第三運算放大器； 所述的濾波電阻的輸入端連接邏輯選擇模塊中第三與非門的輸出端，濾波電阻的輸出端連接濾波電容的正端，濾波電容的負端接地，濾波電阻和濾波電容的組合電路實現了對第三與非門輸出的高頻信號進行濾波為低頻信號，即MPPT控制信號； 濾波電阻的輸出端同時連接第三運算放大器的正極輸入端，第三運算放大器的輸出端連接第三運算放大器的負極輸入端，構成反饋電路，第三運算放大器的輸出端輸出MPPT控制信號，形成MPPT控制信號隔離跟隨輸出，同時第三運算放大器的輸出端分別連接置位復位模塊中第三電壓比較器負極輸入端和第四電壓比較器的正極輸入端。
【文檔編號】G05F1/67GK105867515SQ201610251206
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】劉繪瑩, 何小斌, 藍建宇, 董宇, 陳杰, 劉勇
【申請人】上海空間電源研究所