[發明專利]一種隔離型環路控制MPPT電路

在審

• 申請號: 201710202007.5
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106849677A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 薛蘇;李紹飛;宋昌林;陳方春
• 申請（專利權）人: 四川匯源光通信有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及能源充電電源技術領域，具體是一種隔離型環路控制MPPT電路。

背景技術

最大功率點跟蹤技術（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是一種功率跟蹤控制技術。在現有技術中，有很多實現功率跟蹤的方法。例如最優葉尖速比法、功率信號反饋法、爬山搜索法、三點比較法、基于風速估計的最優葉尖速比法、模糊邏輯搜索法、最優轉矩法、占空比擾動法、正弦小信號擾動法和極值搜索法等。上述方法各有優缺點，計算輸入輸出功率的算法復雜，且更換風機后需要重新做程序算法，成本非常高。例如，公開號為CN104270084A的中國專利申請公開了一種光伏電池最大功率點跟蹤器，微控制器通過電壓采樣模塊和電流采樣模塊采樣蓄電池的電壓和充電電流，給占空比一個擾動，觀察蓄電池上功率的變化，如果功率增加則對占空比維持原方向的擾動，如果功率減少則對占空比反方向擾動，如此反復進行下去，微控制器對電壓擾動進行計算后，向開關管輸出開關信號。通過本發明所述的光伏電池最大功率點跟蹤器，當外部環境或者蓄電池變化時，光伏電池能夠工作在最大功率點附近，以提高光伏電池的利用效率。該專利申請就是典型的通過采集電壓、電流等參數進行解算來實現不斷接近最大功率點的目的，其實現方法復雜，需要投入大量的技術工作，而實現的跟蹤精度卻始終受限于采集的數據參數的質量、算法程序的精細程度和軟件的運行效率等，成本高，效果卻不理想。

在可變能源充電技術領域，尤其是在風力發電系統的蓄電環節，本申請的思路是如何在不需要測風裝置，也不需要知道風輪的空氣動力特性，不需要復雜的控制環節的情況下，簡化電路系統設計，采用軟件編程實現可變能源的充電管理。在以上所舉的諸多算法中，占空比擾動法是一種特殊的爬山法，與正弦小信號擾動法類似，都是被廣泛用于直驅式風力發電系統控制的方法。在風電系統的應用中，同步發電機和電網之間的接口通常采用PWM型的AC/DC斬波器，斬波器具有變換阻抗的作用，通過調整PWM信號的占空比來調節斬波器的輸入電阻，可以實現發電機輸入、輸出特性與負載阻抗相匹配，使發電機工作在最佳工作點，從而控制風力機轉速，實現最大功率輸出。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種隔離型環路控制MPPT電路，直接把占空比作為控制參數，只需要一個控制循環，便能實現發電機輸入、輸出特性與負載阻抗相匹配，使發電機工作在最佳工作點，從而控制風力機轉速，實現最大功率輸出，減少了控制器設計的難度，提高了可變電源充電控制效率，降低了充電控制成本。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種隔離型環路控制MPPT電路，包括：第一級電容、第一隔離型耦合器組件、變壓器、第二隔離型耦合器組件、第一級電路和第二級電路；所述的變壓器用于對第一級電路和第二級電路的能量傳遞進行隔離；所述的第一級電路通過檢測第一級電容的電壓，再通過第一隔離型耦合器組件反應到第二級電路，由微控制器進行采樣；微控制器的MPPT控制信號通過第二隔離型耦合器組件，反饋給第一級電路；當第一級電容上的電壓超過微控制器設定值時，調大占控比；當第一級電容上的電壓低于微控制器設定值時，調小占空比。

所述的第一級電路用于檢測第一級電容的電壓，檢測的是整流后的第一級電容上的電壓。

所述的隔離型耦合器組件為隔離型線性光電耦合器組件。

進一步，通過第一隔離型耦合器組件隔離檢測到的第一級電容的電壓，并輸出信號到微控制器；通過第二隔離型耦合器組件，隔離第一級電路和第二級電路的占空比控制信號。

進一步，第一級電路包括第一電阻、第一隔離型耦合器組件的第一端隔離型耦合器、第二隔離型耦合器組件的第二端隔離型耦合器和晶體管開關模塊；第一電阻的一端與電源輸入端連接，另一端與第一端隔離型耦合器的一端連接，第一端隔離型耦合器的另一端與晶體管開關模塊的第一端連接，晶體管開關模塊的第三端與變壓器的第二端連接；第一級電容的一端與電源輸入端連接，另一端接地；電源管理芯片的Drive引腳端與晶體管開關模塊的第二端連接，電源管理芯片的Feedback引腳端與第二端隔離型耦合器的一端連接，第二端隔離型耦合器的另一端連接在晶體管開關模塊和第一端隔離型耦合器的連接線上；變壓器的第一端與電源輸入端連接。