專利名稱：光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置的制作方法
技術領域：
光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置技術領域[0001]本實用新型屬于太陽能電池領域，具體涉及一種光伏電池最大功率點跟蹤及負 載保護裝置。
背景技術：
[0002]隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展，對能源的需求量在不斷增長，全球范圍內(nèi)的能源危機 也日益突出，太陽能的光伏利用日益受到人們的重視。當前為使太陽能電池始終維持最高 功率輸出，提高系統(tǒng)效率，并高效對光伏電池能量儲存方法的研究，已成為太陽能電池系統(tǒng) 研究的熱點。最大功率點跟蹤(MPPT)技術就是針對提高系統(tǒng)效率這一問題提出的。經(jīng)過 多年的研究，MPPT的控制已經(jīng)發(fā)展出恒定電壓跟蹤法、導納增量法、擾動觀察法、模糊控制 法等多種方法。但是現(xiàn)有技術中，太陽能電池的充電效率都不是很高，使得太陽能的利用效 率不高。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種光伏電池最大功率點跟蹤及負 載保護裝置，該光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置可顯著提高太陽能電池的充電效率。[0004]本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的:[0005]一種光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，包括:[0006]兩個電壓及電流測量電路，分別用于采集太陽能電池板和負載輸出的電壓及電 流，并將采集的電壓及電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個電壓及電流測量電路的輸入端 分別與太陽能電池板和負載相連，輸出端均與MPPT MCU控制電路相連；[0007]DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號，來改變太陽能電池 板的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范 圍內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽能電池板相連,輸出端與電池充電管理電路相連,控 制端與MPPT MCU控制電路相連；[0008]電池充電管理電路，用于對蓄電池進行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/ DC降壓電路相連，輸出端與蓄電池相連；[0009]MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽能電池輸出的電壓電流，計算太陽能電池的輸 出功率；并根據(jù)最大功率點追蹤策略，產(chǎn)生相應占空比的PWM信號以驅(qū)動DC/DC降壓電路。[0010]負載保護電路，用于對蓄電池起過放保護及限制負載電流；負載保護電路的輸入 端與蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負載相連。[0011]進一步的，其還包括一為MPPT MCU控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路；穩(wěn)壓電源 電路的輸入端與蓄電池連接，輸出端與MPPT MCU控制電路的電源接口相連。[0012]進一步的，所述MPPT MCU控制電路包括相連的ADC0808模數(shù)轉換芯片和AT89C51 單片機。[0013]進一步的，所述電壓及電流測量電路采用CSM006NPT霍爾電流傳感器采集太陽能 電池板輸出的電流，采用電阻分壓法采集太陽能電池板輸出的電壓。[0014]進一步的，所述電池充電管理電路包括BQ24650太陽能電池充電控制器及其外圍 電路。[0015]本實用新型所述的光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置通過檢測太陽能電 池輸出的電壓電流，計算太陽能電池的輸出功率，根據(jù)最大功率點跟蹤策略，產(chǎn)生相應占空 比的PWM信號驅(qū)動DC/DC降壓電路，改變太陽能電池板的輸出電流和電壓，進而追蹤太陽 能電池的最大輸出功率點，與此同時使DC/DC降壓電路輸出電壓降到電池充電管理電路允 許的電壓輸入范圍，通過電池充電管理電路完成對蓄電池的充電。同時，本實用新型通過檢 測負載輸出的電壓電流，判斷蓄電池是否過放，判斷流經(jīng)負載的電流是否超過預設值，若蓄 電池過放或流經(jīng)負載的電流超過預設值則關斷起開關作用的MOS管，起到保護蓄電池和負 載。本實用新型采用最大功率點追蹤技術使太陽能電池始終保持在最大功率輸出；并通過 電池充電管理電路對蓄電池進行高效充電。與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有能夠提高太陽 能電池的充電效率，以及能夠?qū)π铍姵剡M行高效充電等優(yōu)點。


[0016]圖1為本實用新型所述光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置的結構框圖；[0017]圖2為電壓及電流測量電路中電流測量部分的電路原理圖；[0018]圖3為電壓及電流測量電路中電壓測量部分的電路原理圖；[0019]圖4為DC/DC降壓電路的電路原理圖；[0020]圖5為MPPT MCU控制電路的電路原理圖；[0021]圖6為電池充電管理電路的電路原理圖；[0022]圖7為負載保護電路的電路原理圖；[0023]圖8為穩(wěn)壓電源電路的電路原理圖。
具體實施方式
[0024]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明。[0025]如圖1所示，本實用新型提供了一種光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置， 包括:兩個電壓及電流測量電路，用于采集太陽能電池板和負載輸出的電壓和電流，并將采 集的電壓和電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個電壓及電流測量電路的輸入端分別與太 陽能電池板和負載相連，輸出端與MPPT MCU控制電路相連；DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號，來改變太陽能電池板的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的 輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽能 電池板相連，輸出端與電池充電管理電路相連，控制端與MPPT MCU控制電路相連；電池充 電管理電路，用于對蓄電池進行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/DC降壓電路相連， 輸出端與蓄電池相連;MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽能電池輸出的電壓電流，計算太陽 能電池的輸出功率；并根據(jù)最大功率點追蹤策略，產(chǎn)生相應占空比的PWM信號以驅(qū)動DC/DC 降壓電路。負載保護電路，用于對蓄電池起過放保護及限制負載電流；負載保護電路的輸入 端與蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負載相連。[0026]本實用新型采取CSM006NPT霍爾電流傳感器轉換獲取電流參數(shù)，該傳感器能夠?qū)⑤斎隣 ±19.2A電流轉換成2.5±1%(零點失調(diào)電壓)+0.625±0.5V的電壓。如圖2，通過CSM006NPT霍爾電流傳感器將I被測電流轉換成電壓，再將轉換成的輸出電壓V引入到單片機A / D采樣通道。根據(jù)CSM006NPT霍爾電流傳感器使用說明，可知I被測電流和轉換后的輸出電壓V轉換關系式:[0027]
權利要求1.一種光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，其特征在于，包括:兩個電壓及電流測量電路，分別用于采集太陽能電池板和負載輸出的電壓及電流，并 將采集的電壓及電流輸出至MPPT MCU控制電路；兩個電壓及電流測量電路的輸入端分別 與太陽能電池板和負載相連，輸出端均與MPPT MCU控制電路相連；DC/DC降壓電路，用于根據(jù)MPPT MCU控制電路輸出的PWM信號，來改變太陽能電池板 的輸出電流和電壓；DC/DC降壓電路的輸出電壓在電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍 內(nèi)；DC/DC降壓電路的輸入端與太陽能電池板相連,輸出端與電池充電管理電路相連,控制 端與MPPT MCU控制電路相連；電池充電管理電路，用于對蓄電池進行充電；電池充電管理電路的輸入端與DC/DC降 壓電路相連，輸出端與蓄電池相連；MPPT MCU控制電路，用于根據(jù)太陽能電池輸出的電壓電流，計算太陽能電池的輸出功 率；并根據(jù)最大功率點追蹤策略，產(chǎn)生相應占空比的PWM信號以驅(qū)動DC/DC降壓電路；負載保護電路，用于對蓄電池起過放保護及限制負載電流；負載保護電路的輸入端與 蓄電池和MPPT MCU控制電路相連，輸出端與負載相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，其特征在于，其 還包括一為MPPT MCU控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路；穩(wěn)壓電源電路的輸入端與蓄電 池連接，輸出端與MPPT MCU控制電路的電源接口相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，其特征在于，所 述MPPT MCU控制電路包括相連的ADC0808模數(shù)轉換芯片和AT89C51單片機。
4.根據(jù)權利要求1所述的光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，其特征在于，所 述電壓及電流測量電路采用CSM006NPT霍爾電流傳感器采集太陽能電池板輸出的電流，采 用電阻分壓法采集太陽能電池板輸出的電壓。
5.根據(jù)權利要求1所述的光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，其特征在于，所 述電池充電管理電路包括BQ24650太陽能電池充電控制器及其外圍電路。
專利摘要本實用新型提供了一種光伏電池最大功率點跟蹤及負載保護裝置，包括電壓及電流測量電路、DC/DC降壓電路、電池充電管理電路和MPPTMCU控制電路和負載保護電路。本實用新型通過檢測太陽能電池輸出的電壓電流，計算太陽能電池的輸出功率，根據(jù)最大功率點追蹤策略，產(chǎn)生相應占空比的PWM信號驅(qū)動DC/DC降壓電路，改變太陽能電池板的輸出電流和電壓，進而追蹤太陽能電池的最大輸出功率點，與此同時使DC/DC降壓電路輸出電壓降到電池充電管理電路允許的電壓輸入范圍，通過電池充電管理電路完成對蓄電池的充電，同時蓄電池可通過負載保護電路為負載提供電能。與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有能夠提高太陽能電池的充電效率，以及能夠?qū)π铍姵剡M行高效充電等優(yōu)點。
文檔編號H02H7/18GK202957634SQ20122068524
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者汪金國, 韋文生, 滕曉菲, 王明剛 申請人:溫州大學