[發明專利]一種衛星用電源系統MPPT控制裝置及方法

有效

• 申請號: 202010163476.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111414036B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 謝偉;靳洋;藍建宇;何小斌;夏晨泰;林志松
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;B64G1/44
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

1.一種衛星用電源系統MPPT控制裝置，其特征在于，包括：

太陽電池陣，MPPT控制電路、功率變換器、蓄電池組和負載；

所述太陽電池陣的輸出端與所述功率變換器的輸入端連接；所述功率變換器的輸出端分別與所述蓄電池和所述負載連接；

所述MPPT控制電路的輸入端與所述太陽陣的輸出端連接；所述MPPT控制電路的輸出端與所述功率變換器連接；

所述MPPT控制電路實時采集所述太陽電池陣的工作電壓和工作電流；

所述MPPT控制電路用于根據采集到的所述太陽電池陣的工作電壓和工作電流選擇對應的MPPT控制電路的電壓調節系數和電流調節系數，并輸出所述功率變換器的輸入電壓和輸入電流，由此將所述功率變換器接收到的所述太陽電池陣的光電流和光電壓以最大轉換功率轉換成電流和電壓供給所述負載和/或所述蓄電池組；所述MPPT控制電路包括：輸入電壓采樣電路，其用于實時采集所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；

第一運算放大器EA1和第二運算放大器EA2，所述輸入電壓采樣電路分別與所述第一運算放大器EA1和第二運算放大器EA2的正輸入端連接，以輸入采集到的所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；

第一分壓電路和第二分壓電路，所述第一分壓電路包括：相互串聯的第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2，所述第一分壓電阻R1的一端與所述第一運算放大器EA1的輸出端連接，其另一端與所述第二分壓電阻R2的一端連接，所述第二分壓電阻R2的另一端接地；

所述第二分壓電路包括：相互串聯的第三分壓電阻R3和第四分壓電阻R4，所述第三分壓電阻R3的一端與所述第二運算放大器EA2的輸出端連接，其另一端與所述第四分壓電阻R4的一端連接，所述第四分壓電阻R4的另一端接地；

第一通道選擇器T1，所述第一分壓電阻R1與所述第二分壓電阻R2的連接點與所述第一通道選擇器T1連接；

所述第三分壓電阻R3與所述第四分壓電阻R4的連接點與所述第一通道選擇器T1連接；

第一模擬開關芯片M1、第一電容C1、第一比較器comp1和第三比較器comp3；所述第三比較器comp3的輸出端與所述第一通道選擇器T1連接；所述第三比較器comp3的正輸入端輸入所述太陽電池陣的參考工作電壓V_ref1，其負輸入端實時輸入所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；

所述第一模擬開關芯片M1分別與所述第一通道選擇器T1、所述第一電容C1的一端以及所述第一比較器comp1的正輸入端連接，所述第一電容C1的另一端接地；所述第一比較器comp1的負輸入端實時輸入所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；所述第一通道選擇器T1根據所述第三比較器comp3輸出的高/低平信號，使得所述第一模擬開關芯片M1與所述第一分壓電路連通或與所述第二分壓電路連通；

所述第一模擬開關芯片M1根據接收到的Q信號是否為低電平來執行開通或關斷動作；

第一與非門電路Y1和RS觸發器；

所述第一比較器comp1的輸出端與所述第一與非門電路Y1的一個輸入端連接，以向其輸入信號B1，其另一個輸入端接入信號B0；所述第一與非門電路Y1的輸出端與所述RS觸發器的一個輸入端連接；

輸入電流采樣電路，其用于實時采集所述太陽電池陣的工作電流I_sa；第三運算放大器EA3和第四運算放大器EA4；所述輸入電流采樣電路分別與所述第三運算放大器EA3和所述第四運算放大器EA4的正輸入端連接，以輸入采集到的所述太陽電池陣的工作電流I_sa；

第三分壓電路和第四分壓電路，所述第三分壓電路包括：相互串聯的第五分壓電阻R5和第六分壓電阻R6，所述第五分壓電阻R5的一端與所述第三運算放大器EA3的輸出端連接，其另一端與所述第六分壓電阻R6的一端連接，所述第六分壓電阻R6的另一端接地；

所述第四分壓電路包括：相互串聯的第七分壓電阻R7和第八分壓電阻R8，所述第七分壓電阻R7的一端與所述第四運算放大器EA4的輸出端連接，其另一端與所述第八分壓電阻R8的一端連接，所述第八分壓電阻R8的另一端接地；

第二通道選擇器T2，所述第五分壓電阻R5與所述第六分壓電阻R6的連接點與所述第二通道選擇器T2連接；

所述第七分壓電阻R7與所述第八分壓電阻R8的連接點與所述第二通道選擇器T2連接；

第二模擬開關芯片M2、第二電容C2、第二比較器comp2和第四比較器comp4；所述第四比較器comp4的輸出端與所述第二通道選擇器T2連接；所述第四比較器comp4的正輸入端輸入所述太陽電池陣的參考工作電流I_ref1，其負輸入端實時輸入所述太陽電池陣的工作電流I_sa；

所述第二模擬開關芯片M2分別與所述第二通道選擇器T2、所述第二電容C1的一端以及所述第二比較器comp2的正輸入端連接，所述第二電容C1的另一端接地；所述第二比較器comp2的負輸入端實時輸入所述太陽電池陣的工作電流I_sa；所述第二通道選擇器T2根據所述第四比較器comp4輸出的高/低平信號，使得所述第二模擬開關芯片M1與所述第三分壓電路連通或與所述第四分壓電路連通；

所述第二模擬開關芯片M2根據接收到的信號是否為高電平來執行開通或關斷動作；

第二與非門電路Y2；

所述第二比較器comp2的輸出端與所述第二與非門電路Y2的一個輸入端連接，以向其輸入信號S1，其另一個輸入端接入信號S0；所述第二與非門電路的輸出端與所述RS觸發器的另一個輸入端連接；

RC充電電路，所述RS觸發器的輸出端與所述RC充電電路連接，為其提供所述信號；

所述RS觸發器的輸出端與所述第二模擬開關芯片M2連接，為其提供所述信號；

第五運算放大器EA5和第六運算放大器EA6；

所述RC充電電路與所述第五運算放大器EA5的正輸入端連接；

所述第五運算放大器EA5的負輸入端與所述第五運算放大器EA5的輸出端短接；

所述第五運算放大器EA5的輸出端與所述第六運算放大器EA6的負輸入端連接；

所述第六運算放大器EA6的正輸入端輸入實時采集到的所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；

PI補償電路，所述PI補償電路與所述第六運算放大器EA6并聯，其一端與所述第六運算放大器EA6的負輸入端連接，其另一端與所述第六運算放大器EA6的輸出端連接；

第五比較器comp5，所述第五比較器comp5的正輸入端與所述第六運算放大器EA6的輸出端連接，其負輸入端接入預設的具有固定頻率的載波信號；

以及

驅動電路，所述驅動電路的輸入端與所述第五比較器comp5的輸出端連接；

所述驅動電路的輸出端與所述功率變換器連接；

所述驅動電路用于將接收到的PI信號進行放大形成驅動信號并向所述功率變換器發送；

所述功率變換器根據所述驅動信號對所述太陽電池陣輸出的工作電壓Vsa進行調節，使得所述工作電壓Vsa等于所述第五運算放大器EA5輸出的參考電壓V_{mppt_ref}。