[實(shí)用新型]一種新型的太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120097929.2
• 申請(qǐng)日: 2011-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN201966839U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾凡輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北昊天低碳科技有限公司
• 主分類號(hào): H02N6/00
• 分類號(hào): H02N6/00;G05F1/67
• 代理公司: 荊門市首創(chuàng)專利事務(wù)所 42107
• 代理人: 裴作平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體地說涉及一種新型的太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能路燈等太陽能發(fā)電是利用P-N結(jié)的光生伏打效應(yīng)把太陽能儲(chǔ)存在蓄電池上再供使用。由于太陽能光伏電池存在非線性特性，見圖3，在其工作范圍內(nèi)存在一個(gè)最大輸出功率點(diǎn)，太陽能光伏電池只有在該點(diǎn)工作時(shí)，輸出功率為最大，它對(duì)蓄電池的充電功率也最大。現(xiàn)有技術(shù)采用的單路調(diào)節(jié)電路(如電路圖1中沒有T2、D2和L2)，當(dāng)控制電路的開關(guān)管T1在關(guān)斷時(shí)，此時(shí)太陽能電池停止直接對(duì)蓄電池充電，只對(duì)電容C1充電以備開關(guān)管開通時(shí)向電感L1供電，正由于此時(shí)太陽能電池只對(duì)電容C1充電，使電容C1上電壓迅速上升，太陽能光伏電池的工作電壓偏離最大輸出功率點(diǎn)，其輸出功率將急驟下降，如圖3，再加上用作開關(guān)的場效應(yīng)MOS管在開和關(guān)的瞬間也有大量能量損耗，所以使用單路調(diào)節(jié)方式，太陽能電池的能量也就沒有被充分利用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)目前太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)中的單路調(diào)節(jié)電路的上述之不足，提出了一種雙路調(diào)節(jié)太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)。

本實(shí)用新型由雙路調(diào)節(jié)電路所構(gòu)成，一路由P溝道場效應(yīng)MOS管T1和電感L1串聯(lián)，其兩者的連接點(diǎn)接一個(gè)二極管D1到地，三者組成一個(gè)T形網(wǎng)絡(luò)；另一路由P溝道場效應(yīng)MOS管T2和電感L2串聯(lián)，其兩者的連接點(diǎn)接一個(gè)二極管D2到地，三者組成另一個(gè)T形網(wǎng)絡(luò)，兩路調(diào)節(jié)電路的首尾兩端分別并聯(lián)，P溝道場效應(yīng)MOS管T1和P溝道場效應(yīng)MOS管T2的并聯(lián)點(diǎn)和電容C1連接后接太陽能電池PV的正極；電感L1和電感L2的并聯(lián)點(diǎn)和電容C2連接后接二極管D3，再通過二極管D3后接蓄電池的正極，系統(tǒng)使用單片機(jī)MCU進(jìn)行測試電壓和輸出控制信號(hào)，其兩個(gè)電壓測試點(diǎn)U1和U2分別取自二極管D3的前后兩端，其輸出控制信號(hào)O1和O2分別供給P溝道場效應(yīng)MOS管T1和P溝道場效應(yīng)MOS管T2的柵極。

電路中的P溝道場效應(yīng)MOS管用N溝道場效應(yīng)MOS管代替，第一路調(diào)節(jié)電路中N溝道場效應(yīng)MOS管T1和電感L1串聯(lián)，其兩者的連接點(diǎn)接一個(gè)二極管D1到太陽能電池PV的正極，三者組成一個(gè)丄形網(wǎng)絡(luò)，第二路調(diào)節(jié)電路中N溝道場效應(yīng)MOS管T2和電感L2串聯(lián)，其兩者的連接點(diǎn)接一個(gè)二極管D2也到太陽能電池PV的正極，三者也組成一個(gè)丄形網(wǎng)絡(luò)，兩路并聯(lián)后，前端T1和T2公共點(diǎn)接太陽能板PV的負(fù)極和電容C1的負(fù)極，后端電感L1和電感L2公共點(diǎn)接電容C3和二極管D3，再通過二極管D3后接蓄電池的負(fù)極。

用單片機(jī)MCU檢測二極管D3兩端的電壓、計(jì)算充電功率的等效值和輸出兩路PWM控制信號(hào)，并保證兩路PWM控制周期信號(hào)在相位上相差180°。控制方法主要包括以下步驟：

A.先讀取U1、U2，計(jì)算充電功率的等效值；

B.改變PWM脈寬；

C.再次讀取U1、U2并計(jì)算充電功率的等效值；

D.若充電功率同上次測試相比增加了，繼續(xù)以同樣方式增加或減少PWM脈寬；若充電功率同上次測試相比減小了，則反方向改變PWM脈寬，如此反復(fù)循環(huán)，始終保證對(duì)太陽能光伏最大功率點(diǎn)的跟蹤。

利用防反充二極管兩端的壓降作為充電電流的等效值，則計(jì)算充電功率的等效值的公式為：二極管D3兩端的壓降和蓄電池上充電電壓的乘積，即(U1-U2)*U2。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

1、由于在現(xiàn)有的太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)中增設(shè)了一路調(diào)節(jié)電路，避免了在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)太陽能沒有被充分利用的缺陷，有效地提高太陽能光伏電池的發(fā)電效率。

2、直接采用防反充電二極管D3兩端的壓降作為充電電流的等效值，避免了再在充電回路增加取樣電阻來測試充電電流造成的額外功耗。

附圖說明

圖1為本雙路調(diào)節(jié)太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的電路圖。

圖2為單片機(jī)提供的雙路控制PWM信號(hào)圖：T1為關(guān)斷時(shí)間，T2為開通時(shí)間，T1+T2為PWM周期，T1也為PWM脈寬時(shí)間。若系統(tǒng)中采用N溝道場效應(yīng)MOS管，T1為開通時(shí)間，T2為關(guān)斷時(shí)間。

圖3太陽能光伏電池的輸出功率曲線。

圖4采用N溝道場效應(yīng)MOS管的雙路調(diào)節(jié)太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的電路圖。

圖5本實(shí)用新型提出的雙路調(diào)節(jié)太陽能光伏最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式