[發明專利]一種電源系統自主切換MPPT模式的控制電路及控制方法

有效

• 申請號: 201910497200.5
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110262327B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳達興;鄭勛績;許峰;金波;瞿詩霞;周肖楠
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種電源系統自主切換MPPT模式的控制電路及控制方法，包含母線采樣電路、母線控制電路、比較電路、保持電路、邏輯選通電路、MPPT算法電路、太陽電池電壓采樣電路、太陽電池控制電路。本發明能根據探測器的載荷需求，自主切換電源系統工作模式，實現MPPT模式與非MPPT模式的平滑切換，從而保證了電源系統母線的穩定。本發明實現了太陽電池功率的合理利用，電路簡單，易于工程實現，可靠性高，在航天電源系統領域中具有非常重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種電源系統自主切換MPPT模式的控制電路及控制方法,屬于航天電源控制技術領域。

背景技術

電源系統是航天所有設備工作的電源，它是電能產生、儲存、變換、傳輸分配和管理的重要系統。目前應用最廣泛的太陽電池電路-蓄電池組供電系統，通過電源控制器實現功率調節。

太陽電池電路的最佳工作點與負載特性有關，在負載需要的情況下，自動跟蹤太陽電池電路的最大功率點，把太陽電池電路的全部功率都發揮出來。在負載較輕的情況下，太陽電池電路工作點需要偏離最大功率點。

目前，我國尚未在航天領域中采用最大功率點跟蹤方式。相對于傳統的直接能量傳輸方式，MPPT模式控制方法相對不成熟，主要依賴軟件算法控制，可靠性較差。

發明內容

本發明的技術解決問題是：提供一種電源系統自主切換MPPT模式的控制電路及控制方法，實現MPPT模式與非MPPT模式的平滑切換，保了電源系統母線的穩定。本發明結構簡單，控制系統穩定，根據負載的需求，自主進入MPPT模式和退出MPPT模式，實現了電源系統能量的自主管理。

本發明的技術解決方案是：

一種電源系統自主切換MPPT模式的控制電路，包括：母線采樣電路、母線控制電路、比較電路、保持電路、邏輯選通電路、MPPT算法電路、太陽電池電壓采樣電路以及太陽電池控制電路；

母線采樣電路實現對載荷的輸出電壓進行采樣處理；母線采樣信號經過母線控制電路與預設的第一固定基準進行閉環PI控制；母線控制電路輸出的母線控制PI輸出信號送入比較電路中，經過比較器與預設的第二固定基準進行比較，比較電路的輸出信號經過保持電路進行保持；保持電路的輸出電壓送入邏輯選通電路中，與預設的第三固定基準進行比較，比較器輸出信號一方面控制電子開關接通非MPPT模式基準，另一方面還送入非門，控制電子開關接通MPPT模式基準，該MPPT模式基準由MPPT算法電路得到；邏輯選通電路產生的基準信號與太陽電池電壓采樣電路得到的太陽電池陣輸出電壓均送入太陽電池控制電路進行閉環PI控制，產生整體控制電路的控制信號并輸出。

所述的邏輯選通電路包含第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電阻R3、基準穩壓管D1、電壓比較器U1、非門U2以及電子開關U3；

第一分壓電阻R1正端接入電源電壓Vcc，第一分壓電阻R1負端同時接基準穩壓管D1的正端和第二分壓電阻R2正端，第二分壓電阻R2負端接第三分壓電阻R3正端，第三分壓電阻R3負端與基準穩壓管D1的負端同時接地，第二分壓電阻R2負端引出為邏輯選通電路的基準信號，即第三固定基準；

電壓比較器U1的同相端接保持電路，電壓比較器U1的反相端接第二分壓電阻R2負端，電壓比較器U1的輸出用于表征非MPPT模式邏輯選通信號；

非門U2的輸入接電壓比較器U1的輸出，非門U2的輸出用于表征MPPT模式邏輯選通信號；

電子開關U3的第一控制端1C接電壓比較器U1的輸出，電子開關U3的第二控制端2C接非門U2的輸出，電子開關U3的第一輸入端1I接地信號，電子開關U3的第二輸入端2I接MPPT算法電路，電子開關U3的第一輸出端1O接電子開關U3的第二輸出端2O，得到太陽電池電壓的控制基準信號。