一種新型的mppt硬件結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池板的最大功率點追蹤技術領域，具體是一種新型的MPPT硬件結構。
【背景技術】
[0002]由于太陽能電池板的輸出特性是非線性的，主要受光照強度和溫度等外界環境的影響，最大功率點經常會發生變化。MPPT控制器目的是為了提高系統效率，力求根據不同的條件來實時調整系統參數，使太陽能電池板時刻工作在最大工作功率點附近。
[0003]目前比較成熟的MPPT算法主要有擾動觀察法、增量電導法、恒定電壓法等，這些技術一般都是以電壓作為參考值進行調節的。其中應用最廣的方法是擾動觀察法，因其算法簡單，容易實現，對技術要求不高而應用極其廣泛，但也有明顯的缺點，擾動觀察法的原理是擾動電池板的輸出電壓，并按照使輸出功率增加的原則來對系統進行控制，在穩態時，系統會在最大功率點附近振蕩運行而導致功率損失，且當光照強度或溫度快速變化時系統容易出現誤判。此外，當太陽能電池板部分位置有陰影遮擋時，電池板的P-V曲線會有多個功率波峰點，這種情況采用傳統的追蹤算法無法確定哪個波峰為最大功率點。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種新型的MPPT硬件結構，來避免上述技術的不足之處。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0006]一種新型的MPPT硬件結構，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池。
[0007]作為本實用新型進一步的方案:所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應管Q1、場效應管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻R1，所述太陽能電池板的負極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應管Ql的2腳連接，所述場效應管Ql的3腳與場效應管Q2的2腳連接，所述場效應管Q2的3腳接地，所述場效應管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A，所述PSMClA經過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經過邏輯處理單元處理成PWM2，所述PWMl經過驅動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經過驅動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應管Q2的I腳連接。
[0008]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:能夠準確、迅速的找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環境因素的限制，追蹤速度快、效率高。
【附圖說明】
[0009]圖1是新型MPPT硬件結構框圖；
[0010]圖2是正常情況下電池板的P-V曲線；
[0011]圖3是有陰影遮擋的電池板P-V曲線；
[0012]圖4是開始追蹤時占空比Dmin時的波形；
[0013]圖5是追蹤過程中占空比05(|%時的波形；
[0014]圖6是追蹤過程中占空比Dmax時的波形；
[0015]圖7是追蹤完成后異步模式轉換為同步模式的波形；
[0016]圖8是追蹤完成后異步模式轉換為同步模式的波形。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例及附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]請參閱圖1，本實用新型實施例中，一種新型的MPPT硬件結構，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池。所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應管Q1、場效應管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻Rl，所述太陽能電池板的負極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應管Ql的2腳連接，所述場效應管Ql的3腳與場效應管Q2的2腳連接，所述場效應管Q2的3腳接地，所述場效應管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A，所述PSMClA經過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經過邏輯處理單元處理成，所述PWMl經過驅動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經過驅動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應管Q2的I腳連接。其中，主控單元用于產生控制信號，邏輯處理單元用于把主控單元產生的信號進行邏輯處理，驅動電路單元用于驅動同步整流單元，同步整流單元用于掃描和異步同步轉換，電流采樣單元用于進行實時采樣輸出電流，輸入濾波單元和輸出濾波單元用于儲存能量、進行濾波。
[0019]新型MPPT算法的步驟如下:首先采樣測量獲得當前太陽能電池板開路電壓Vpv和蓄電池電壓Vbat，然后比較兩個電壓值的大小，如果當前太陽能電池板的開路電壓Vpv小于蓄電池電壓Vbat，主控單元此時不輸出控制信號，如果當前太陽能電池板的開路電壓Vpv大于蓄電池電壓Vbat，則開啟追蹤，主控單元輸出一對頻率為40KHZ互補的PWM:PSMClA和PSMC1B，還輸出一路頻率為4KHZ的PWM:PSMC2A，PSMClA經過與邏輯電路輸出與PSMClA同相位同幅度同頻率的PWMl，PSMClB和PSMC2A經過與邏輯電路輸出與PSMC2A同相位同幅度同頻率的PWM2，PWMl和PWM2經過驅動電路單元分別輸出同步整流單元中場效應管Ql和場效應管Q2的驅動波形PWMH和PWML，此時，同步整流單元場效應管Ql的驅動波形PWMH的占空比DH從設定的最小占空比Dmin以一定的步長增大到設定的最大占空比Dmax，頻率為40KHZ，場效應管Q2的驅動波形PWML的占空比DL保持最小，頻率為4KHZ，PWMH和PWML在此過程中的部分波形如圖4-圖6所示。
[0020]整個掃描過程同步整流單元工作在異步模式，即場效應管Ql的開關頻率為40KHZ，占空比發生變化，而場效應管Q2的開關頻率為4KHZ，占空比固定不變。場效應管Ql的驅動波形PWMH的占空比從Dmin增大到Dmax的過程就是掃描整個太陽能電池板P-V曲線(如圖2-圖3所示)的過程。在整個掃描過程中，電流采樣單元時時采樣輸出電流，通過比較獲得最大電流Imax，Imax對應的占空比就是太陽能電池板最大功率點的占空比DMPP0
[0021]當掃描到太陽能電池板最大功率點后，如果當前電流采樣單元采樣到的電流值Il大于預先設定的異步模式轉換到同步模式標識電流值Ix，則需要把同步整流單元轉換為同步模式，即場效應管Ql和場效應管Q2的驅動波形頻率都為40KHZ，相位相反，轉換過程為:主控單元以一定步長值增大PSMC2A的占空比直至PSMC2A占空比為100%，在該過程中PSMC2A與PSMClB通過邏輯單元電路輸出PWM2，PWM2為在4KHZ周期內波形數量逐次增加與PSMClB同相位的PWM，直至經過驅動電路單元輸出PWML，與PWMH完全同步，此過程中PWMH和PWML的波形如圖7所示。一旦當前電流采樣單元采樣到的電流值Il小于預先設定的同步模式轉換到異步模式標識電流值iy，則又需要把同步整流單元轉換為異步模式，轉換過程為:主控單元把PSMC2A的頻率變為4KHZ，相位固定為設定的最小值，此過程中PWMH和PWML的波形如圖8所示。
[0022]本實用新型能夠準確、迅速的找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環境因素的限制，追蹤速度快、效率高。
[0023]對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。
[0024]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種新型的MPPT硬件結構，其特征在于，包括太陽能電池板、輸入濾波單元、主控單元、邏輯處理單元、驅動電路單元、同步整流單元、輸出濾波單元、電流采樣單元和蓄電池，所述輸入濾波單元包括電容Cl，所述同步整流單元包括場效應管Q1、場效應管Q2和肖特基二極管D1，所述輸出濾波單元包括電感LI和電容C2，所述電流采樣單元包括電阻R1，所述太陽能電池板的負極接地，所述太陽能電池板的正極與電容Cl的正極連接，所述電容Cl的負極接地，所述太陽能電池板的正極還與場效應管Ql的2腳連接，所述場效應管Ql的3腳與場效應管Q2的2腳連接，所述場效應管Q2的3腳接地，所述場效應管Q2的2腳與接地的肖特基二極管Dl連接，所述場效應管Q2的2腳通過電感L1、電阻Rl與蓄電池的正極連接，所述電感LI的另一端通過電容C2接地，所述蓄電池的負極接地；所述主控單元輸出PSMC1A、PSMClB和PSMC2A，所述PSMClA經過邏輯處理單元處理成PWMl，所述PSMClB和PSMC2A經過邏輯處理單元處理成PWM2，所述PWMl經過驅動電路單元輸出PWMH，所述PWM2經過驅動電路單元輸出PWML，所述PWMH與場效應管Ql的I腳連接，所述PWML與場效應管Q2的I腳連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型的MPPT硬件結構，步驟為：采樣測量當前太陽能電池板開路電壓和蓄電池電壓；當太陽能電池開路電壓大于蓄電池電壓，開啟追蹤，主控單元輸出PSMC1A、PSMC1B和PSMC2A；PSMC1A經過與邏輯電路輸出PWM1，PSMC1B和PSMC2A經過與邏輯電路輸出PWM2；PWM1和PWM2經過驅動電路單元分別輸出PWMH和PWML；PWMH和PWML驅動同步整流單元掃描太陽能電池板的P-V曲線，通過比較電流采樣單元實時采樣輸出電流，獲得太陽能電池板最大功率點。本實用新型能夠準確、迅速找到太陽能電池板的最大功率點，且不受光照、溫度、陰影遮擋等環境因素限制，追蹤速度快、效率高。
【IPC分類】G05F1-67, H02S40-30
【公開號】CN204349902
【申請號】CN201420561127
【發明人】谷朝棟, 曹紅澤, 李珂, 冉曉鵬
【申請人】深圳碩日新能源科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年9月28日