[实用新型]太阳能电池最大功率跟踪控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池最大功率跟踪(MPPT)控制装置。

背景技术

太阳能是无污染、取用不竭的绿色能源，但太阳能电池转换效率低，价格昂贵。太阳能电池研究的重要方向之一是提高其能量转换效率。太阳能电池的功率输出受日照强度和工作温度等因素的影响，在一定的日照强度和工作温度下，太阳能电池具有唯一的最大功率点。当太阳能电池工作在该点时，能输出当前工作温度和日照强度下的最大功率。

为最大限度利用太阳能电池所产生的能量，降低系统造价，在以太阳能电池为能源的通信电源系统中，通常希望负载在额定容量范围内变动时，太阳能电池输出功率始终保持在峰值，即希望负载能自动跟踪太阳能电池输出的最大功率点。但由于太阳能电池的工作温度和日照强度都在不断地发生变化，导致负载实际取用功率的工作点与太阳能电池所能提供的最大功率点间产生相当差距。目前，以太阳能电池为能源的通信电源系统尚不具备自动跟踪太阳能电池最大功率点的功能，使负载无法充分利用太阳能电池在当前工作温度和日照强度下提供的最大功率，从而造成了能源和设备投资的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能电池最大功率跟踪控制装置，使负载所取用的功率始终跟随太阳能电池输出的最大功率点，达到节省能源和降低设备造价的目的。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

它包括接在负载主供电回路上的电压采样电路、电流采样电路，一个根据电压采样信号和电流采样信号进行供电功率计算和比较前、后采样功率大小及最终给出功率调节信号的微处理器，一个可根据所述微处理器输出的功率调节信号输出不同占空比调节脉冲的斩波器，一个接在主供电回路上的DC-DC变换器，它用于根据斩波器输出的调节脉冲调节负载取用功率的大小，使负载取用功率始终跟踪太阳能电池输出的最大功率。

本实用新型进一步改进的技术方案如下：

在主供电回路上接有一个限电流保护采样电路和输出电压采样电路，它们的输出端通过与门与斩波器的控制输入端相接。

本装置设有蓄电池端电压的采样电路，该采样电路的输出端接微处理器的一个输入端，微处理器将蓄电池端电压的采样信号与内设的阈值比较、并根据比较结果送出一个控制信号，该控制信号的输出端与充放电控制电路的输入端相接，所述的充放电控制电路由电子开关和继电器连接构成，它用于切断或接通蓄电池与负载的连接。

通过上述技术方案可以看出，本实用新型通过实时采集太阳能电池主供电回路的功率来调整其供电回路功率的占空比，等效调节了负载的阻抗，使负载取用的功率(即伏/秒面积)得以改变，可始终跟随太阳能电池输出的最大功率点。同时，为了防止过压和过流情况造成的损坏，本实用新型还设置了保护电路，它们可在主供电回路出现过压或过流情况时关闭功率占空比的调节，使太阳能电池供电系统处于保护状态。本实用新型的优点是节约了能源、降低了设备投资。

附图说明

图1.本实用新型的原理方框图。

图2.本实用新型的电路原理图。

图3.太阳能电池在不同结温和光照条件下的伏安特性曲线图。

具体实施方式

参见图3，图中示出太阳能电池在不同结温和光照条件下的伏安特性曲线，其中交点a′、b′、c′、d′、e′分别是各曲线上的最大功率点，L是负载特性曲线，交点a、b、c、d、e是负载在不同伏安特性曲线上的实际工作点。由图可见，负载的实际工作点与太阳能电池所能提供的最大功率点不在一个位置上。如果在太阳能电池和负载间加入阻抗变换器，使得变换后的负载工作点正好和太阳能光伏电池的最大功率点重合，亦即实现了负载取用功率跟踪太阳能电池最大功率的功能。