[实用新型]一种光伏发电输出匹配控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能使光伏发电装置输出最大功率的控制器，属控制技术领域。

背景技术

随着全球化学能源的日益枯竭，光伏发电越来越受到人们的重视。使用光伏发电装置给负载供电时，一般都是将太阳能光伏电池的输出端直接与负载相连，由于太阳能光伏电池在一定光强下都有其特定的伏安特性，而不同的负载有不同的伏安特性，太阳能光伏电池的输出功率由其伏安特性曲线与负载伏安特性曲线的交点而定，如附图3所示。这样，当负载改变时，太阳能光伏电池与负载之间很难实现优化匹配，导致太阳能光伏电池不能输出最大电功率，降低了光电转换效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能使光伏发电装置对任何负载都可输出最大功率的光伏发电输出匹配控制器。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种光伏发电输出匹配控制器，由电流采样电路、电压采样电路、单片机U1和直流斩波电路组成，所述电流采样电路和电压采样电路的输入端接太阳能光伏电池GV的输出端，两者的输出端接单片机U1的输入端；所述直流斩波电路的输入端接太阳能光伏电池GV，输出端接负载Z，单片机U1的输出端接直流斩波电路的控制端。

上述光伏发电输出匹配控制器，所述直流斩波电路由三极管Q、滤波电感L和滤波电容C2构成，所述三极管Q的集电极经电流采样电阻接于太阳能光伏电池GV的输出端，其输出的脉冲信号经滤波电感L和滤波电容C2滤波后接负载Z，在滤波电感L的前端还设有续流二极管D，单片机U1的P6.0端经驱动电路QD接三极管Q的基极。

上述光伏发电输出匹配控制器，所述电流采样电路由电流采样电阻R1、耦合电阻R2、反馈电阻R3和运算放大器F组成，电流采样电阻R1连接于太阳能光伏电池GV的输出端，运算放大器F与耦合电阻R2和反馈电阻R3接成线性放大器电路，线性放大器的正输入端经电流采样电阻R1太阳能光伏电池GV的输出端，线性放大器的输出端接单片机U1的P6.0端。

上述光伏发电输出匹配控制器，所述电流采样电阻R1与两个分压电阻串接后连接于太阳能光伏电池的输出端，所述两串接的分压电阻构成了电压采样电路，其串接点的输出信号接单片机U1的P6.1端。

本实用新型利用电流采样电路、电压采样电路采集太阳能光伏电池的输出电流和输出电压，并将所采集的信号送到单片机，单片机根据此信号计算当前光伏发电装置的输出功率，并通过调节直流斩波电路的占空比改变接到太阳能光伏电池的等效电阻，使光伏发电装置输出最大功率。本实用新型能使光伏发电装置在连接任何负载时都输出最大功率，有效提高了光伏发电装置的光电转换效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是电原理图；

图3是太阳能光伏电池输出功率与不同负载关系示意图；

图4是输出功率调节过程中工作曲线变化示意图；

图5是最大功率跟踪(MPPT)实现过程示意图。

图中各标号为：F、运算放大器；U1、单片机；QD、驱动电路；Q、三极管；L、滤波电感；C1、蓄能电容；C2、滤波电容；D、续流二极管；Z、负载；GV、太阳能光伏电池；R1、电流采样电阻；R2、耦合电阻；R3、反馈电阻；R4、R5、分压电阻；L1、不经过MPPT的负载的伏安特性曲线；L2、经过MPPT的负载的等效伏安特性曲线；L3、太阳能光伏电池的伏安特性曲线；Pmax、最大功率。

具体实施方式

参见附图3，实线表示太阳能光伏电池在一定光强下的伏安特性，三条虚斜线表示不同负载的伏安特性曲线，分别与太阳能光伏电池的伏安特性曲线交于A、B、C点，可以看出，交于C点时太阳能光伏电池的输出功率最大。如果我们通过调节电池板的电压(也可以看作改变太阳能光伏电池的负载阻抗)，使太阳能光伏电池时刻工作在C点，太阳能光伏电池就可以输出最大的功率，实现太阳能光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)，使太阳能光伏电池的发电能力充分发挥出来，提高太阳能光伏电池的效率。

参见附图4，L1是未经最大功率跟踪(MPPT)的负载的伏安特性曲线；L2是经最大功率跟踪(MPPT)的负载的等效伏安特性曲线；L3是太阳能光伏电池的伏安特性曲线。

调节过程如下：

假定目前光伏发电系统的稳态工作点在A点，经过最大功率跟踪，负载的工作特性曲线由L1→L2；则跟踪后光伏发电的稳态工作点A→B，系统工作在了最大功率点处。