[发明专利]一种基于混合MPPT算法的光伏能量管理芯片及其控制方法

权利要求书

1.一种基于混合MPPT算法的光伏能量管理芯片，其特征在于，所述芯片具体包括：输入电压调节DC-DC升压转换电路、混合MPPT算法控制电路、V_ramp电压调节控制电路、MPPT算法选择电路、基准电压控制电路、太阳能光伏电池输出电流检测电路、零电流识别电路和过压/欠压保护电路；

太阳能光伏电池的输出连接太阳能光伏电池输出电流检测电路，太阳能光伏电池输出电流检测电路用于确定此时的光照强度并在其后连接MPPT算法选择电路使得所述芯片能够根据不同的光照选择两种不同的MPPT算法，MPPT算法选择电路后连接混合MPPT算法控制电路，该混合MPPT算法控制电路用于确保芯片在启动与稳定工作阶段都保持高效率，同时太阳能光伏电池的输出还连接V_ramp电压调节控制电路来控制太阳能光伏电池板输出电压变化；所述输入电压调节DC-DC升压转换电路用于稳定光伏电池输出电压；所述基准电压控制电路用于在瞬态响应阶段输出V_ramp，在稳定工作阶段输出瞬态阶段下混合MPPT算法控制电路产生的V_MPPT，混合MPPT算法控制电路产生此时对应的最大功率点电压；所述零电流识别电路控制输入电压调节DC-DC升压转换电路的工作模式为连续导通模式CCM还是断续导通模式DCM；所述过压/欠压保护电路用于对芯片进行过压或欠压保护。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述输入电压调节DC-DC升压转换电路将输入端电压接入反馈控制电路来构成负反馈使得太阳能光伏电池的输出电压保持在最大功率点，转换器中的恒定导通时间控制电路能够使芯片在脉冲宽度调制与脉冲频率调制间切换，同时配合零电流识别电路让整个芯片在连续导通模式与断续导通模式之间切换。

3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述混合MPPT算法控制电路包括基于脉冲集成的ORPI算法电路、瞬态增强型开路电压SRE-FOCV算法电路以及开路电压FOCV算法电路，前两个电路都与MPPT算法选择电路连接，并受其输出信号控制，确保芯片可根据不同光照水平自动切换合适的最大功率点跟踪MPPT方案和控制方法以及在追踪最大功率点MPPT瞬态响应阶段只有一个MPPT算法电路进行工作，而开路电压FOCV算法电路与V_ramp电压调节控制电路连接，使整个芯片在上电时能进行最大功率点跟踪从而过渡到正常工作状态。

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，输入电压调节DC-DC升压转换电路稳定光伏电池输出电压，功率开关管驱动信号在每个周期内有固定的导通时间T_on，关断时间受光伏电池恢复到最大功率点电压时间决定，设定最小关断时间，此时占空比最大，决定了对输出端可充电电池可以充到的电压最大值；在输出电压未达到最大值前，为脉冲频率调制PFM，关断时间随着输出电压增加而自动变小，工作频率逐渐增加；在输出电压达到最大值后，输出电压保持稳定，为脉冲宽度调制PWM；强光时，太阳能光伏电池输出电流大，使电感电流在整个工作周期内都大于0，工作在连续导通模式CCM，当光照强度降低到一定程度，零电流识别电路检测到零电感电流时，DC-DC升压转换电路自动切换到断续导通模式DCM，且随着光强减小，当电感电流降为0并稳定后，对输入电容的充电电流越小，太阳能光伏电池板输出电压恢复到设定值的时间越长，工作频率越来越低。

5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述基于脉冲集成的ORPI算法电路由脉冲积分器、高精度快速动态比较器、高精度电容放大器、采样/保持电路以及最大功率点MPP更新电路组成；所述ORPI算法为GMPPT算法，在宽扫描范围内通过脉冲积分器计算光伏电池输出功率，准确追踪其最大功率工作点电压。

6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述高精度快速动态比较器选用三个增益为6的运算放大器来替代单一的高增益运放以及一个可以快速锁定逻辑状态的高速锁存器。