專(zhuān)利名稱(chēng)：光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù) 載保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
[0002]隨著社會(huì)生產(chǎn)的日益發(fā)展，對(duì)能源的需求量在不斷增長(zhǎng)，全球范圍內(nèi)的能源危機(jī) 也日益突出，太陽(yáng)能的光伏利用日益受到人們的重視。當(dāng)前為使太陽(yáng)能電池始終維持最高 功率輸出，提高系統(tǒng)效率，并高效對(duì)光伏電池能量?jī)?chǔ)存方法的研究，已成為太陽(yáng)能電池系統(tǒng) 研究的熱點(diǎn)。最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)就是針對(duì)提高系統(tǒng)效率這一問(wèn)題提出的。經(jīng)過(guò) 多年的研究，MPPT的控制已經(jīng)發(fā)展出恒定電壓跟蹤法、導(dǎo)納增量法、擾動(dòng)觀(guān)察法、模糊控制 法等多種方法。但是現(xiàn)有技術(shù)中，太陽(yáng)能電池的充電效率都不是很高，使得太陽(yáng)能的利用效 率不高。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù) 載保護(hù)裝置，該光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置可顯著提高太陽(yáng)能電池的充電效率。[0004]本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0005]一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，包括:[0006]兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路，分別用于采集太陽(yáng)能電池板和負(fù)載輸出的電壓及電 流，并將采集的電壓及電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路的輸入端 分別與太陽(yáng)能電池板和負(fù)載相連，輸出端均與MPPT MCU控制電路相連；[0007]DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號(hào)，來(lái)改變太陽(yáng)能電池 板的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范 圍內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽(yáng)能電池板相連,輸出端與電池充電管理電路相連,控 制端與MPPT MCU控制電路相連；[0008]電池充電管理電路，用于對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/ DC降壓電路相連，輸出端與蓄電池相連；[0009]MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出的電壓電流，計(jì)算太陽(yáng)能電池的輸 出功率；并根據(jù)最大功率點(diǎn)追蹤策略，產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)DC/DC降壓電路。[0010]負(fù)載保護(hù)電路，用于對(duì)蓄電池起過(guò)放保護(hù)及限制負(fù)載電流；負(fù)載保護(hù)電路的輸入 端與蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負(fù)載相連。[0011]進(jìn)一步的，其還包括一為MPPT MCU控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路；穩(wěn)壓電源 電路的輸入端與蓄電池連接，輸出端與MPPT MCU控制電路的電源接口相連。[0012]進(jìn)一步的，所述MPPT MCU控制電路包括相連的ADC0808模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和AT89C51 單片機(jī)。[0013]進(jìn)一步的，所述電壓及電流測(cè)量電路采用CSM006NPT霍爾電流傳感器采集太陽(yáng)能 電池板輸出的電流，采用電阻分壓法采集太陽(yáng)能電池板輸出的電壓。[0014]進(jìn)一步的，所述電池充電管理電路包括BQ24650太陽(yáng)能電池充電控制器及其外圍 電路。[0015]本實(shí)用新型所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)太陽(yáng)能電 池輸出的電壓電流，計(jì)算太陽(yáng)能電池的輸出功率，根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤策略，產(chǎn)生相應(yīng)占空 比的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC降壓電路，改變太陽(yáng)能電池板的輸出電流和電壓，進(jìn)而追蹤太陽(yáng) 能電池的最大輸出功率點(diǎn)，與此同時(shí)使DC/DC降壓電路輸出電壓降到電池充電管理電路允 許的電壓輸入范圍，通過(guò)電池充電管理電路完成對(duì)蓄電池的充電。同時(shí)，本實(shí)用新型通過(guò)檢 測(cè)負(fù)載輸出的電壓電流，判斷蓄電池是否過(guò)放，判斷流經(jīng)負(fù)載的電流是否超過(guò)預(yù)設(shè)值，若蓄 電池過(guò)放或流經(jīng)負(fù)載的電流超過(guò)預(yù)設(shè)值則關(guān)斷起開(kāi)關(guān)作用的MOS管，起到保護(hù)蓄電池和負(fù) 載。本實(shí)用新型采用最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)使太陽(yáng)能電池始終保持在最大功率輸出；并通過(guò) 電池充電管理電路對(duì)蓄電池進(jìn)行高效充電。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有能夠提高太陽(yáng) 能電池的充電效率，以及能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行高效充電等優(yōu)點(diǎn)。


[0016]圖1為本實(shí)用新型所述光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；[0017]圖2為電壓及電流測(cè)量電路中電流測(cè)量部分的電路原理圖；[0018]圖3為電壓及電流測(cè)量電路中電壓測(cè)量部分的電路原理圖；[0019]圖4為DC/DC降壓電路的電路原理圖；[0020]圖5為MPPT MCU控制電路的電路原理圖；[0021]圖6為電池充電管理電路的電路原理圖；[0022]圖7為負(fù)載保護(hù)電路的電路原理圖；[0023]圖8為穩(wěn)壓電源電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
[0024]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置， 包括:兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路，用于采集太陽(yáng)能電池板和負(fù)載輸出的電壓和電流，并將采 集的電壓和電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路的輸入端分別與太 陽(yáng)能電池板和負(fù)載相連，輸出端與MPPT MCU控制電路相連；DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號(hào)，來(lái)改變太陽(yáng)能電池板的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的 輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽(yáng)能 電池板相連，輸出端與電池充電管理電路相連，控制端與MPPT MCU控制電路相連；電池充 電管理電路，用于對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/DC降壓電路相連， 輸出端與蓄電池相連;MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出的電壓電流，計(jì)算太陽(yáng) 能電池的輸出功率；并根據(jù)最大功率點(diǎn)追蹤策略，產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)DC/DC 降壓電路。負(fù)載保護(hù)電路，用于對(duì)蓄電池起過(guò)放保護(hù)及限制負(fù)載電流；負(fù)載保護(hù)電路的輸入 端與蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負(fù)載相連。[0026]本實(shí)用新型采取CSM006NPT霍爾電流傳感器轉(zhuǎn)換獲取電流參數(shù)，該傳感器能夠?qū)⑤斎隣 ±19.2A電流轉(zhuǎn)換成2.5±1%(零點(diǎn)失調(diào)電壓)+0.625±0.5V的電壓。如圖2，通過(guò)CSM006NPT霍爾電流傳感器將I被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成電壓，再將轉(zhuǎn)換成的輸出電壓V引入到單片機(jī)A / D采樣通道。根據(jù)CSM006NPT霍爾電流傳感器使用說(shuō)明，可知I被測(cè)電流和轉(zhuǎn)換后的輸出電壓V轉(zhuǎn)換關(guān)系式:[0027]
權(quán)利要求1.一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，其特征在于，包括:兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路，分別用于采集太陽(yáng)能電池板和負(fù)載輸出的電壓及電流，并 將采集的電壓及電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個(gè)電壓及電流測(cè)量電路的輸入端分別 與太陽(yáng)能電池板和負(fù)載相連，輸出端均與MPPT MCU控制電路相連；DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號(hào)，來(lái)改變太陽(yáng)能電池板 的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍 內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽(yáng)能電池板相連,輸出端與電池充電管理電路相連,控制 端與MPPT MCU控制電路相連；電池充電管理電路，用于對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/DC降 壓電路相連，輸出端與蓄電池相連；MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出的電壓電流，計(jì)算太陽(yáng)能電池的輸出功 率；并根據(jù)最大功率點(diǎn)追蹤策略，產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)DC/DC降壓電路；負(fù)載保護(hù)電路，用于對(duì)蓄電池起過(guò)放保護(hù)及限制負(fù)載電流；負(fù)載保護(hù)電路的輸入端與 蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負(fù)載相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，其特征在于，其 還包括一為MPPT MCU控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路；穩(wěn)壓電源電路的輸入端與蓄電 池連接，輸出端與MPPT MCU控制電路的電源接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，其特征在于，所 述MPPT MCU控制電路包括相連的ADC0808模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和AT89C51單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，其特征在于，所 述電壓及電流測(cè)量電路采用CSM006NPT霍爾電流傳感器采集太陽(yáng)能電池板輸出的電流，采 用電阻分壓法采集太陽(yáng)能電池板輸出的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，其特征在于，所 述電池充電管理電路包括BQ24650太陽(yáng)能電池充電控制器及其外圍電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤及負(fù)載保護(hù)裝置，包括電壓及電流測(cè)量電路、DC/DC降壓電路、電池充電管理電路和MPPTMCU控制電路和負(fù)載保護(hù)電路。本實(shí)用新型通過(guò)檢測(cè)太陽(yáng)能電池輸出的電壓電流，計(jì)算太陽(yáng)能電池的輸出功率，根據(jù)最大功率點(diǎn)追蹤策略，產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC降壓電路，改變太陽(yáng)能電池板的輸出電流和電壓，進(jìn)而追蹤太陽(yáng)能電池的最大輸出功率點(diǎn)，與此同時(shí)使DC/DC降壓電路輸出電壓降到電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍，通過(guò)電池充電管理電路完成對(duì)蓄電池的充電，同時(shí)蓄電池可通過(guò)負(fù)載保護(hù)電路為負(fù)載提供電能。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有能夠提高太陽(yáng)能電池的充電效率，以及能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行高效充電等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/18GK202957634SQ20122068524
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者汪金國(guó), 韋文生, 滕曉菲, 王明剛 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)