[发明专利]一种太阳能MPPT控制器及其N-BUCK变换器

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电及电力电子变换领域，尤其涉及一种太阳能MPPT控制器及其N-BUCK变换器。

背景技术

目前，随着新能源应用技术的高速发展，光伏发电应用已经成为光伏新能源利用的一个重要组成部分。光伏发电系统的重要组成部分是光伏模组，由于光伏组件的PV特性，为了使光伏发电系统能够最大限度地利用太阳能，则必须在光伏发电系统中采用最大功率点跟踪（MPPT,Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，以便更好地对光伏模组的工作点进行优化控制，追踪最大功率值，使光伏发电系统在任何时刻都能获得光伏模组的最大输出功率。

然而，在现有的太阳能MPPT控制器中，由于电路形式和控制方法的限制，会限制太阳能MPPT控制器的输入电压跟踪范围，降低光伏发电对太阳能的实际利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器，旨在解决现有的太阳能MPPT控制器的输入电压跟踪范围小、光伏模组的转换效率低及太阳能光伏发电系统对太阳能实际利用效率低的问题。

本发明是这样实现的，一种太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器，与所述太阳能MPPT控制器的脉宽调制器及外部的储能元件连接，所述脉宽调制器对所述N-BUCK变换器的电流或电压进行检测并输出相应的脉宽调制信号；N-BUCK变换器包括电容C2，所述电容C2连接于所述储能元件的正极和负极之间；

所述N-BUCK变换器还包括：

开关管、储能模块及电流引导模块；

所述开关管的输入端接输入直流电的正极，所述开关管的控制端和输出端分别与所述脉宽调制器和所述储能模块的第一输入端连接，所述储能模块的第二输入端连接所述电流引导模块的输出端，所述储能模块的输出端和所述电流引导模块的输入端分别连接所述电容C2的第一端和第二端，所述电流引导模块的输入端还连接所述输入直流电的负极；

所述开关管根据所述脉宽调制器所输出的脉宽调制信号以相应的高低电平实现通断操作，所述储能模块根据所述开关管的通断对所述储能元件进行相应的充电工作，且在所述开关管处于导通状态时对所述储能元件充电，而在所述开关管处于关断状态时通过所述电流引导模块对所述储能元件进行充电。

本发明的另一目的还在于提供一种MPPT太阳能控制器，所述MPPT太阳能控制器包括脉宽调制器以及上述的N-BUCK变换器。

本发明通过在太阳能MPPT控制器中采用包括开关管、储能模块及电流引导模块的N-BUCK变换器，由开关管根据脉宽调制器所输出的脉宽调制信号以相应的高低电平实现通断操作，储能模块在开关管处于导通状态时对储能元件充电，而在开关管处于关断状态时通过电流引导模块对储能元件进行充电，进而在输入电压相同时使开关管工作于较低的占空比条件下实现输出电压等于现有技术需要在高占空比条件下所输出的电压，N-BUCK变换器与现有的BUCK变换器相比不易达到饱和点（即最大占空比），现有的BUCK变换器因占空比饱和无法实现MPPT功能，而N-BUCK变换器仍然可以实现MPPT功能，其提高了光伏模组的MPPT控制器的输入电压可跟踪的有效范围，从而提升了光伏模组的转换效率及太阳能光伏发电系统对太阳能的实际利用效率，解决了现有的MPPT太阳能控制器的输入电压跟踪范围小、光伏模组的转换效率低及太阳能光伏发电系统对太阳能实际利用效率低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器的模块结构图；

图2是本发明一实施例提供的太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器的示例电路结构图；

图3是本发明另一实施例提供的太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器的示例电路结构图。

图4是本发明实施例所提供的太阳能MPPT控制器的N-BUCK变换器与储能电容C1的连接结构示意图；

图5是本发明实施例所提供的太阳能MPPT控制器与蓄电池的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。