[發明專利]一種四開關MPPT控制器

有效

• 申請號: 201811436006.8
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109672403B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李懿;黃峰;黃成成;蔣袁
• 申請（專利權）人: 蘇州融硅新能源科技有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02M3/158;H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍;糜婧

本發明提供一種四開關MPPT控制器，包括依次連接的光伏電源、光伏防反接保護單元、四開關Buck?Boost變換單元、電池反接保護單元，以及負載控制保護單元；電池反接保護單元與蓄電池連接，負載控制保護單元與電池反接保護單元、負載連接；光伏防反接保護單元用于防止光伏電源反接造成太陽能控制器的損壞；四開關Buck?Boost變換單元用于實現控制器的升壓和降壓；電池防反接保護單元用于防止蓄電池反接造成太陽能控制器的損壞；負載控制保護單元用于防止負載過大、反接、短路造成太陽能控制器的損壞。本發明具有升降壓功能，還具有功率器件電壓應力低、無源元件少、輸入輸出同極性、共地等優點，適用于輸入電壓范圍寬的場合。

技術領域

本發明涉及太陽能控制器技術領域，尤其涉及一種四開關MPPT控制器。

背景技術

太陽能電池作為光伏發電系統中重要的元件，主要功能是將太陽能轉換為電能，供后級電池或負載使用。對于太陽能電池，其輸出功率-電壓特性是非線性，在一定的環境條件下，存在一個最大功率輸出，稱之為最大功率點(Maximun Power Point，MPP)，最大功率點跟蹤(Maximun Power Point Tracking，MPPT)技術控制系統就是尋找太陽能電池的最大功率點，使太陽能電池工作在最大功率點處，來提高太陽能電池的轉換效率。MPPT太陽能控制器適用于離網太陽能充電應用，它防止電池被太陽能模組過度充電和被負載過度放電。控制器采用智能跟蹤算法，最大限度地提高從太陽能光伏模塊獲取的能量，對電池充電，同時，低電壓斷開功能防止電池過度放電。目前市面上的MPPT控制器和PWM控制器都是采用降壓模式，即輸入電壓必須要高于輸出電壓，而當輸入電壓低于輸出電壓時，控制器無法給電池充電，而采用常規的Buck-Boost電路結構，雖然具有可升壓也可降壓的特性，但存在開關管電壓應力過高、輸入輸出的電壓極性相反的問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種四開關MPPT控制器，解決了現有的MPPT控制器和PWM控制器都是采用降壓模式，即輸入電壓必須要高于輸出電壓，而當輸入電壓低于輸出電壓時，控制器無法給電池充電，而采用常規的Buck-Boost電路結構，雖然具有可升壓也可降壓的特性，但存在開關管電壓應力過高、輸入輸出的電壓極性相反的問題。

本發明提供一種四開關MPPT控制器，包括光伏電源、光伏防反接保護單元、四開關Buck-Boost變換單元、電池反接保護單元、負載控制保護單元；

所述光伏電源、所述光伏防反接保護單元、所述四開關Buck-Boost變換單元、所述電池反接保護單元依次連接，所述電池反接保護單元與蓄電池連接，所述負載控制保護單元與所述電池反接保護單元、負載連接；

所述光伏防反接保護單元用于防止所述光伏電源反接造成太陽能控制器的損壞；

所述四開關Buck-Boost變換單元用于實現控制器的升壓和降壓；

所述電池防反接保護單元用于防止所述蓄電池反接造成太陽能控制器的損壞；

所述負載控制保護單元用于防止所述負載過大、反接、短路造成太陽能控制器的損壞。

進一步地，所述四開關Buck-Boost變換單元采用四開關Buck-Boost變換器。

進一步地，所述四開關Buck-Boost變換器包括第一電容、第一開關管、第二開關管、電感、第三開關、第四開關、第二電容，所述第一電容上的電壓為輸入電壓，所述輸入電壓為所述光伏電源的電壓，所述第一電容、所述第一開關管、第二開關管形成串聯回路，所述第三開關管、所述第四開關管、所述第二電容形成串聯回路，所述第二電容上的電壓為輸出電壓，所述第二開關管、所述電感、所述第三開關管形成串聯回路。

進一步地，所述四開關Buck-Boost變換單元的工作過程包括四個工作模態：