一種最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于BUCK電路的控制太陽能電池追蹤最大功率點的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能因資源永不枯竭、無污染等優(yōu)點，正得到迅速的發(fā)展。MPPT(最大功率點追蹤)控制器用于對太陽能輸出的最大功率點進行追蹤，使太陽能電池板時刻保持最大的傳輸效率，提高能源的利益率。
[0003]然而，現(xiàn)有的MPPT控制系統(tǒng)，其內(nèi)部BUCK電路中的開關(guān)管在傳輸電能時電流承受能力小、容易發(fā)熱，影響力電能的傳輸效率，且BUCK電路易受電磁干擾，通斷速度慢，影響了最大功率點追蹤效率。
[0004]現(xiàn)有的最大功率點追蹤控制系統(tǒng)或是沒有對太陽能電池板和蓄電池的保護措施，系統(tǒng)可能因為過流、逆流或器件反接等導(dǎo)致?lián)p毀;或是具備太陽能電池板和蓄電池保護功能的MPPT控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命短。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種最大功率點追蹤控制系統(tǒng)，最大功率點追蹤控制系統(tǒng)電能傳輸效率高、保護措施完備。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)方案如下:
[0007]—種最大功率點追蹤控制系統(tǒng)，包括整流模塊。整流模塊包含:結(jié)構(gòu)相同的第一整流電路、第二整流電路;第一整流電路與第二整流電路相并聯(lián)。
[0008]第一整流電路包含皿)3管014、018、020，第二整流電路包含皿)3管012、019、031;]\?)3管Q14作為第一整流電路的上橋臂，MOS管Q18、Q20作為第一整流電路的下橋臂；同理，MOS管Q12作為第二整流電路的上橋臂，MOS管Q19、Q31作為第二整流電路的下橋臂。MOS管Q14的S極與MOS管Ql 2的S極相連接，其連接點為該整流模塊的輸出端。
[0009]第一整流電路中，MOS管Q14的S極與MOS管Q18的D極相連接，MOS管Q18的S極與MOS管Q20的S極相連接，MOS管Q20的D極接地;MOS管Q14、Q18、Q20的G極各接一個偏置電阻;MOS管Q14、Q18的G極與S極之間各并聯(lián)一個分壓電阻，且MOS管Q14、Q18的S極與D極之間分別并聯(lián)一個用于消除MOS管尖峰脈沖的電容;MOS管Q14的G極上的偏置電阻經(jīng)過一個限流電阻與肖特基二極管并聯(lián)，MOS管Q14的D極接一個濾波電容，該濾波電容用于對整流模塊輸入的電壓進行前級濾波，且G極與S極之間并聯(lián)一個穩(wěn)壓管;MOS管Q18的G極經(jīng)過一個穩(wěn)壓管接地。同理，第二整流電路的連接方式與第一整流電路的連接方式相同。
[0010]進一步地，該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)還包括太陽能電池板保護模塊。太陽能電池板保護模塊包含:前級電壓采集單元、指令接收單元、開關(guān)控制單元、后級電壓采集單元。前級電壓采集單元、開關(guān)控制單元、后級電壓采集單元依次連接;指令接收單元與開關(guān)控制單元相連接。
[0011]前級電壓采集單元包含二極管033、電容097、電阻1?14、1?122、1?121。二極管033經(jīng)電阻R14、R122接地；電阻R121—端與電阻R14、R122的公共連接點連接，另一端為前級電壓采集單元的輸出端;電阻Rl 21經(jīng)電容C97接地。
[0012]指令接收單元包含三極管Q6、Q8、Q10、Q44、電阻 R30、R34、R29、R25、R24、R147、R32、電容C80、C79、二極管D5、D6、D7、D8。三極管QlO的基極與電阻R34相連接、發(fā)射極接地;三極管Q8的基極分別與電阻R30、三極管QlO的集電極相連接，三極管Q8的集電極經(jīng)電阻R29、二極管D7與三極管Q6的基極相連接；電阻R25接在三極管Q6的基極、發(fā)射極之間；三極管Q44的基極與三極管Q6的集電極相連，三極管Q44的基極經(jīng)二極管D8、R24與發(fā)射極相連接，三極管Q44的集電極與電阻R32相接;穩(wěn)壓管DlO并聯(lián)在三極管Q44的發(fā)射極與集電極之間；二極管D5、D6串聯(lián)后與C80并聯(lián);二極管D6的陰極與三極管Q6的發(fā)射極相連接，二極管D6的陽極與電容C79相連接。
[0013]開關(guān)控制單元包含MOS管開關(guān)組、濾波電容組、TVS管組。MOS管開關(guān)組用于控制電路的通斷，由若干個并聯(lián)的MOS管構(gòu)成;濾波電容組用于濾波，由若干個并聯(lián)的電容構(gòu)成；TVS管組用于對浪涌電壓進行泄放，由若干個TVS管構(gòu)成;TVS管組接在MOS管開關(guān)組的輸入端與地之間;濾波電容組接在MOS管開關(guān)組的輸出端與地之間。
[0014]后級電壓采集單元包含二極管013、電容087、電阻1?62、1?150、1?149;二極管013經(jīng)電阻R62、R150接地；電阻R149—端與電阻R62、R150的公共連接點相連接，另一端為所述后級電壓采集單元(704)的輸出端；電阻R149經(jīng)電容C87接地。
[0015]進一步地，該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)還包括蓄電池防反接模塊。蓄電池防反接模塊包含依次連接的控制電路、開關(guān)電路。
[0016]控制電路包含三極管Q34、Q33、二極管D23、電阻R95、R96、R97。三極管Q34的基極與電阻R97相連接，三極管Q34的發(fā)射極直接接地。三極管Q33的基極經(jīng)電阻R96與集電極相連接;電阻R96、二極管D23串聯(lián)并且接在三極管Q34的集電極與三極管Q33的基極之間。
[0017]開關(guān)電路包含皿)5管09、04、032、022、016、021、電阻1?221、1?145、1?59、1?61、1?58、1?60、尺197。皿^管09、04、032、022、016、021的0極相互連接，3極分別接地；電阻1?197分別經(jīng)過電阻尺221、1?145、1?59、1?61、1?58、1?60與各祖)5管09、04、032、022、016、021的6極相連接。
[0018]進一步地，該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)還包括:主控模塊、驅(qū)動模塊、輸出濾波模塊、電流采樣模塊、蓄電池檢測模塊、太陽能電池板、蓄電池。其中，太陽能電池板、太陽能電池板保護模塊、整流模塊、輸出濾波模塊、蓄電池依次連接。主控模塊經(jīng)驅(qū)動模塊連接到整流模塊。電流采樣模塊與輸出濾波模塊相連接且與蓄電池相連接。蓄電池檢測模塊、蓄電池防反接模塊分別與蓄電池相連接;電流采樣模塊、蓄電池檢測模塊、蓄電池防反接模塊還分別與主控模塊相連接。
[0019]本實用新型的有益效果:
[0020](I)該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的整流模塊3采用雙路傳輸，使得內(nèi)部MOS管發(fā)熱小、傳輸電流大、電能傳輸效率高;整流模塊的下橋臂采用雙MOS管控制方式提高了開關(guān)的速度、改善了整流模塊的驅(qū)動特性、降低了 EMI干擾。整流模塊3采用電容對尖峰脈沖進行抑制，使內(nèi)部MOS管得到可靠的保護。(2)該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的采用太陽能電池板保護模塊7，具有防止太陽能電池板反接及防止太陽能電池板被反向充電雙重功能;且該太陽能電池板保護模塊7結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部采用TVS管組對浪涌電壓進行泄放，降低了瞬間高電壓對該最大功率點追蹤系統(tǒng)的傷害。(3)該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的采用蓄電池防反接模塊8，避免了蓄電池反接情況的發(fā)生;該蓄電池防反接模塊8采用多MOS管實現(xiàn)開關(guān)控制，結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、效率高。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的整流模塊3和輸出濾波模塊4的原理示意圖。
[0023]圖3是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的電流采樣模塊5的原理示意圖。
[0024]圖4是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的蓄電池檢測模塊6的原理示意圖。
[0025]圖5是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的太陽能電池板保護模塊7的原理示意圖。
[0026]圖6是該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的蓄電池防反接模塊8的原理示意圖。
[0027]圖1中包括主控模塊1、驅(qū)動模塊2、整流模塊3、輸出濾波模塊4、電流采樣模塊5、蓄電池檢測模塊6、太陽能電池板保護模塊7、蓄電池防反接模塊8、太陽能電池板9、蓄電池10。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)包括主控模塊1、驅(qū)動模塊2、整流模塊3、輸出濾波模塊4、電流采樣模塊5、蓄電池檢測模塊6、太陽能電池板保護模塊7、蓄電池防反接模塊8、太陽能電池板9、蓄電池1。
[0029 ]太陽能電池板9、太陽能電池板保護模塊7、整流模塊3、輸出濾波模塊4、蓄電池1依次連接，主控模塊I經(jīng)驅(qū)動模塊2與整流模塊3相連接，電流采樣模塊5與輸出濾波模塊4相連接，蓄電池檢測模塊6、蓄電池防反接模塊8分別與蓄電池10相連接，電流采樣模塊5、蓄電池檢測模塊6、蓄電池防反接模塊8還分別與與主控模塊I相連接。
[0030]主控模塊I用于數(shù)據(jù)的接收與運算、發(fā)出控制指令等，主控模塊I發(fā)出PWMH、PWML信號，通過PWMH、PWML信號控制系統(tǒng)的工作。PffMH、PWML信號的高電平為3.3V。驅(qū)動模塊2通過主控模塊I發(fā)出的PWMH、PWML信號來驅(qū)動整流模塊3的工作。整流模塊3用于將經(jīng)過輸入濾波單元7后的能量進行整流。輸出濾波模塊4對整流模塊3輸出的電壓進行濾波。電流采樣模塊5用于采集系統(tǒng)中電流的大小。蓄電池檢測模塊6用于采集蓄電池10電壓的大小。太陽能電池板保護模塊7用于防止太陽能電池板9反接以及防止太陽能電池板9被蓄電池10反向充電。蓄電池防反接模塊8用于防止蓄電池反接。
[0031]主控模塊I的核心元件為MCU芯片，本實施例中優(yōu)先選用型號為dsPIC33E的MCU芯片，該芯片的工作電壓為3.3V。主控模塊I將采集到的電壓、電流進行運算，然后通過控制PWMH、P麗L信號的占空比來控制整流模塊3內(nèi)部開關(guān)管的通斷，實現(xiàn)對整流模塊3輸出電壓及電流的控制，從而使該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)始終工作在最大功率點上。同時，主控模塊I還對采集到的信號做出判斷，然后控制該最大功率點追蹤控制系統(tǒng)的相關(guān)保護電路，使最大功率點追蹤控制系統(tǒng)實現(xiàn)逆流保護、過流保護、