专利名称：一种太阳能电池最大功率点跟踪装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能电池最大功率点跟踪装置，特别涉及一种基于扰动观察法的太阳能电池最大功率点跟踪装置。
背景技术：
目前在全球能源危机的情况下，经济的可持续发展与环境保护显得越来越重要。各国都在寻找新型绿色能源替代传统能源，以达到减少二氧化碳排放以及减小生态破坏的目的。在这种情况下，光伏发电技术得到了飞速发展。为了最大限度的提高光伏发电效率，各种控制理论层出不穷。目前太阳能电池最大功率点跟踪技术主要包括您功率扰动观察法、增量电导法以及模糊控制算法。第一种为功率扰动观察法。其原理是先给一个扰动电流Λ I，造成扰动输出电压信号Λ U，再测量其功率变化，与扰动之前功率值相比，若功率值增加，则说明扰动方向正确，可继续朝同一方向扰动，若扰动后的功率值小于扰动前，则往反方向扰动。此方法最大优点为结构简单，测量参数少，缺点为在最大功率点附近振荡，导致部分功率损失，而且容易发生扰动方向误判。第二种为增量电导法。假设太阳能电池输出功率为P=UI，则存在如下关系dP/dU = I + U*(dI/dU)。根据太阳能电池的P-V曲线可知，当U〈Umpp时，dP/dU>0 ;当U>Umpp时，dP/dU〈0 ;根据dP/dU的正负即可判断最大功率点的跟踪方向。此方法优点为跟踪方向明确，电压晃动较扰动观察法小。但是该方法对太阳能电池输出电压、电流的采样精度和可靠性要求很高。当光照强度反复变化时，容易造成最大功率点跟踪的误判。第三种为模糊控制法。模糊控制是利用人的知识对控制对象进行控制的方法。该方法控制精度高，跟踪速度较快，但是算法比较复杂，而且需要有较成熟的经验参与控制。以上太阳能电池最大功率点跟踪技术以实现成本和实现装置规模化考虑，以功率扰动观察法为最佳，但现有技术中实现该方法的装置仍具有容易发生扰动方向误判，造成可靠性降低的缺点，而在实际应用中，不仅要求控制理论有一定先进性，而且要求相关技术实现起来安全可靠，现有技术中的太阳能电池最大功率点跟踪装置尚未能达到要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于扰动观察法的太阳能电池最大功率点跟踪装置，能够快速跟踪太阳能电池的最大功率点并在最大功率点附近扰动小。本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的一种太阳能电池最大功率点跟踪装置，包括用于计算太阳能电池最大功率点、控制跟踪装置工作的中央控制模块和用于执行太阳能电池最大功率点跟踪的Boost电路模块，中央控制模块的输出端连接到Boost电路模块的工作控制端，还包括用于采集太阳能电池输出电压信息、输出太阳能最大功率点跟踪控制信号的电压反馈控制模块；太阳能电池的输出电压接入所述电压反馈控制模块的输入端，电压反馈控制模块的输出信号输入到、所述中央控制模块的工作控制端，通过所述中央控制模块和Boost电路模块向太阳能电池输出最大功率点电压稳定信号。作为本实用新型的一种实施方式，所述电压反馈控制模块包括用于输入太阳能电池最大功率点调节信号的最大功率点调节单元、用于采集太阳能电池输出电压的电压采集单元和用于产生太阳能最大功率点跟踪控制信号的PWM控制单元；所述最大功率点调节单元和电压采集单元的输出端连接到所述PWM控制单元的输入端，所述电压采集单元的输入端为所述电压反馈控制模块的输入端，所述PWM控制单元的输出端为所述电压反馈控制模块的输出端。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果 本实用新型的太阳能电池最大功率点跟踪装置采用电压反馈控制模块，实现以太阳能电池输出电压为反馈量输出PWM控制信号，通过中央控制模块和Boost电路模块控制太阳能电池的输出电压的上升/下降，当太阳能电池所受光照强度突然变化时，跟踪装置将自行调整电流使太阳能电池输出电压维持在原输出电压，使太阳能电池快速跟踪至最大功率点附近，再通过微量调整即可实现最大功率点跟踪。因此，本实用新型的太阳能电池最大功率点跟踪装置具有快速跟踪最大功率点的优点，而且在最大功率点附近波动小，能量损失少，克服了元器件参数漂移对励磁系统可靠性的影响，更加稳定可靠，降低了维护成本，能实现利润的最大化。
以下结合附图
和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明图I为本实用新型太阳能电池最大功率点跟踪装置的原理框图；图2为本实用新型具体实施例中电压反馈控制模块的电路原理图；图3为本实用新型具体实施例中中央控制模块的电路原理图。
具体实施方式
图I示出了本实用新型基于扰动观察法的太阳能电池最大功率点跟踪装置的一种具体实施例，包括用于计算太阳能电池最大功率点、控制跟踪装置工作的中央控制模块和用于执行太阳能电池最大功率点跟踪的Boost电路模块，中央控制模块的输出端连接到Boost电路模块的工作控制端，其特征在于还包括用于采集太阳能电池输出电压信息、输出太阳能最大功率点跟踪控制信号的电压反馈控制模块；太阳能电池的输出电压接入所述电压反馈控制模块的输入端，电压反馈控制模块的输出信号输入到所述中央控制模块的工作控制端，通过所述中央控制模块和Boost电路模块向太阳能电池输出最大功率点电压稳定信号。当太阳能电池输出电压波动时，所述电压反馈控制模块输出太阳能最大功率点跟踪控制信号，通过所述中央控制模块和boost电路模块稳定太阳能电池输出电压在最大功率点电压上，从而实现太阳能电池最大功率点的快速跟踪。图2示出了本实施例中的电压反馈控制模块，包括用于输入太阳能电池最大功率点调节信号的最大功率点调节单元、用于采集太阳能电池输出电压的电压采集单元和用于产生太阳能最大功率点跟踪控制信号的PWM控制单元。所述最大功率点调节单元包括第一运算放大器U13A、电阻R120、电阻R121和电阻R122 ;电阻R120的一端为最大功率点调节端Um，用于输入太阳能电池最大功率点的调节信号，电阻R120的另一端连接到第一运算放大器U13A的同相输入端3，电阻R121连接在第一运算放大器U13A的反相输入端2和输出端I之间，第一运算放大器U13A的输出端I连接电阻R122的一端，电阻R122的另一端为最大功率点调节单元的输出端，连接到所述PWM控制单元的输入端。所述电压采集单元包括第二运算放大器U14B、电阻R18、电阻R19、电阻R110、电阻R111、电阻R112、电容C123和二极管D17 ；电阻R18的一端为光伏电压反馈端U，用于输入太阳能电池的输出电压，电阻R18的另一端连接到第二运算放大器U14B的同相输入端5，电阻R19连接在第二运算放大器U14B的反相输入端6和输出端7之间，第二运算放大器U14B的输出端7依次通过电阻RllO和电阻Rlll接地，电阻RllO和电阻Rlll的连接点为太阳能电池电压采样端U_in，电容C123与电阻Rlll相并联，太阳能电池电压采样端U_in通过二极管D17接地，第二运算放大器U14B的输出端7连接电阻R112的一端，电阻R112的另一端为电压采集单元的输出端，连接到所述PWM控制单元的输入端。 所述PWM控制单元包括第四运算放大器U14A、第三运算放大器U14C、第五运算放大器U14D、电容C124、电阻R113、电阻R114、电阻R115、电阻R116、稳压管D18、电容C125、二极管D19、二极管D110、电阻R117、电阻R118和二极管Dlll ;第三运算放大器U14C的同相输入端10为PWM控制单元的输入端，第三运算放大器U14C的反相输入端9通过相并联的电容C124和电阻Rl 13接地，电阻Rl 14连接在第三运算放大器U14C的反相输入端9和输出端8之间，第三运算放大器U14C的输出端8 一路连接到第四运算放大器U14A的同相输入端3，另一路连接到第五运算放大器U14D的反相输入端13。12V输入电源VCC12依次通过电阻R115、电阻R116和稳压管D18接地，其中稳压管D18的阳极接地，电阻R115和电阻R116的连接点连接到第四运算放大器U14A的反相输入端2，稳压管D18的阳极连接到第五运算放大器U14D的同相输入端12，电容C125与稳压管D18相并联，第四运算放大器U14A的输出端I依次通过二极管D19、电阻R117和电阻R118接地，其中二极管D19的阴极与电阻R117相连接，第五运算放大器U14D的输出端14通过二极管DllO连接到二极管D19的阴极，其中二极管DllO和二极管D19的阴极相连接，电阻R117和电阻R118的连接点为电压反馈控制模块的输出端K_Q1。本实施例电压反馈控制模块的工作原理为初始状态下，太阳能电池输出电压为其开路电压，其值大于20V。此时，第三运算放大器U14C输出端8输出到第四运算放大器U14A同相输入端3的电压，高于第四运算放大器U14A反相输入端2的电压；第三运算放大器U14C输出到第五运算放大器U14D反相输入端13的电压，高于第五运算放大器U14D同相输入端12的电压，电压反馈控制模块的输出端K_Q1为高电平。当太阳能电池的输出电压下降时，即光伏电压反馈端U电压下降时，第三运算放大器U14C输出端8的输出电压也随之下降，当其输出到第四运算放大器U14A同相输入端3的电压，低于第四运算放大器U14A反相输入端2的电压时，第四运算放大器U14A输出端I的电压首先发生反转，成低电平，此时电压反馈控制模块的输出端1(_01为低电平。随着第三运算放大器U14C输出端8的输出电压继续下降，当其输出到第五运算放大器U14D反相输入端13的电压，低于第五运算放大器U14D同相输入端12的电压时，第五运算放大器U14D输出端14的电压发生反转，成高电平，此时电压反馈控制模块的输出端K_Q1为高电平。电压回升过程中逻辑与下降过程逻辑等同。上述电路参数设计合理的情况下，使得太阳能电池输出电压每变化1%，第三运算放大器U14C输出端8的输出电压变化约O. 3V，可使得本实施例电压反馈控制模块有足够的精度。按照上述设计，本实施例的太阳能电池最大功率点跟踪装置适用于太阳能电池开路电压小于25V的系统。图3示出了本实施例中的中央控制模块，包括型号为STM32F103C8T6的单片机芯片U20及其外围电路；单片机芯片U20的第18引脚PBO与电压反馈控制模块的太阳能电池电压采样端U_in相连接，单片机芯片U20的第15引脚PA5与电压反馈控制模块的输出端K_Q1相连接，单片机芯片U20的第16引脚PA6和第17引脚PA7通过一隔离驱动器(图中未示出)连接到boost电路模块的工作控制端,本实施例的boost电路模块采用现有的boost升压电路结构，其控制端为boost电路中三极管的基极或MOSFET的栅极。本实施例基于扰动观察法的太阳能电池最大功率点跟踪装置的工作原理为 根据太阳能电池的P-V曲线和I-V曲线可知，最大功率点对应的电压基本一致。在最大功率点跟踪过程中，中央控制模块中的单片机芯片U20通过采集太阳能电池输出的电压电流计算输出功率，寻求最大功率跟踪点，向电压反馈控制模块的最大功率点调节端Um输入太阳能最大功率点跟踪的调节信号，该调节信号与太阳能电池的输出电压通过电压反馈控制模块输出触发信号，中央控制模块中的单片机芯片U20通过检测其第15引脚PA5，受由电压反馈控制模块输出端1(_01输入的上升沿信号触发，中断对boost电路模块进行控制，例如在太阳能电池输出电压下降过程中，当电压反馈控制模块输出端K_Q1发生O到I的反转时，将改变boost电路模块中的MOSFET的开关状态，因此，当光照强度突然变化时，系统将自行调整电流使太阳能电池输出电压维持在原输出电压，从而实现了太阳能电池最大功率点跟踪装置对太阳能电池最大功率点的跟踪。本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。
权利要求1.一种太阳能电池最大功率点跟踪装置，包括用于计算太阳能电池最大功率点、控制跟踪装置工作的中央控制模块和用于执行太阳能电池最大功率点跟踪的Boost电路模块，中央控制模块的输出端连接到Boost电路模块的工作控制端，其特征在于还包括用于采集太阳能电池输出电压信息、输出太阳能最大功率点跟踪控制信号的电压反馈控制模块；太阳能电池的输出电压接入所述电压反馈控制模块的输入端，电压反馈控制模块的输出信号输入到所述中央控制模块的工作控制端，通过所述中央控制模块和Boost电路模块向太阳能电池输出最大功率点电压稳定信号。
2.根据权利要求I所述太阳能电池最大功率点跟踪装置，其特征在于所述电压反馈控制模块包括用于输入太阳能电池最大功率点调节信号的最大功率点调节单元、用于采集太阳能电池输出电压的电压采集单元和用于产生太阳能最大功率点跟踪控制信号的PWM控制单元；所述最大功率点调节单元和电压采集单元的输出端连接到所述PWM控制单元的输入端，所述电压采集单元的输入端为所述电压反馈控制模块的输入端，所述PWM控制单元的输出端为所述电压反馈控制模块的输出端。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能电池最大功率点跟踪装置，包括用于计算太阳能电池最大功率点、控制跟踪装置工作的中央控制模块和用于执行太阳能电池最大功率点跟踪的Boost电路模块，中央控制模块的输出端连接到Boost电路模块的工作控制端，其特征在于还包括用于采集太阳能电池输出电压信息、输出太阳能最大功率点跟踪控制信号的电压反馈控制模块；太阳能电池的输出电压接入所述电压反馈控制模块的输入端，电压反馈控制模块的输出信号输入到所述中央控制模块的工作控制端，通过所述中央控制模块和Boost电路模块向太阳能电池输出最大功率点电压稳定信号；本实用新型具有能够快速跟踪太阳能电池的最大功率点并且扰动小的优点。
文档编号H02N6/00GK202383551SQ20112045920
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者李海燕, 熊巍 申请人:中国电器科学研究院有限公司