[发明专利]一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路

说明书

技术领域

本发明涉及是一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，特别是一种应用于小功率光伏发电为小型电子设备提供电能。

背景技术

随着光伏发电技术的日渐成熟，直接利用太阳能面板提供电力已经广泛应用于人们生产生活的各个方面。

随着数字芯片的应用，适用于中大功率光伏系统的MPPT技术较为成熟（如固定步长干扰观察法、电导法等方法）。受体积和成本的限制，适用于小功率光伏发电系统的MPPT技术则需要进一步研究（家用微型逆变器、便携式电子充电设备等应用）。对于小功率光伏发电系统应该综合考虑太阳能面板利用率、设备成本、使用效率和电路保护等问题。太阳能面板的输出特性具有较强的非线性特征，随着光照强度和环境温度的不同，太阳能面板端电压、输出电流和最大输出功率都会产生很大的变化。目前性能优良的小功率光伏发电设备价格偏高，限制了太阳能发电技术在小功率场合的应用。因此需要充分结合光伏面板的工作特性，研究适用于小功率场合的高性能、低成本太阳能充电设备的控制技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对小功率太阳能面板发电场合，提出了低成本、高效率的恒压式太阳能面板MPPT实现方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路，包括太阳能面板输出电压检测电路、恒流源控制电路、Buck变换器电路；其中所述太阳能面板输出电压检测电路为恒流源控制电路提供控制信号；所述恒流源控制电路为Buck变换器电路的控制芯片提供输入电流动态控制信号，控制Buck变换器电路的输入电流；Buck变换器电路用于控制太阳能面板的输出电压转换为期望的输出电压，将太阳能面板的输出电压保持在最大功率输出电压处。

作为本发明的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，所述恒流源控制电路动态改变Buck变换器控制芯片的限流电阻阻值，根据太阳能面板输出电压设定相应Buck变换器的输入电流，以保证太阳能面板工作在最大输出功率点。

作为本发明的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，恒流源控制电路为镜像恒流源电路。

作为本发明的一种恒流源控制光伏面板最大功率点跟踪电路进一步的优化方案，所述恒流源控制电路包括电阻、限流电阻、电容、第一NPN三极管和第二NPN三极管；其中，所述电阻的一端与太阳能面板输出电压检测电路的输出端连接，电阻的另一端分别与所述第一NPN三极管的基极、第二NPN三极管的基极、第一NPN三极管的集电极连接；所述第一NPN三极管的发射极与第二NPN三极管的发射极连接，所述第二NPN三极管的集电极分别与限流电阻的一端、电容的一端以及Buck变换器电路的控制芯片的一个输入端连接，所述限流电阻的另一端、电容的另一端分别与Buck变换器电路的控制芯片的另一个输入端连接；

其中：太阳能面板输出电压检测电路输出电压控制第一NPN三极管的基极电流，通过让第一NPN三极管工作在线性区，使得在第一NPN三极管集电极产生不同的工作电流；第二NPN三极管和第一NPN三极管构成镜像恒流源，第二NPN三极管的集电极上产生与第一NPN三极管集电极相同的控制电流，进而在限流电阻上产生不同的压降；

限流电阻构成Buck变换器电路的控制芯片的限流电阻，由Buck变换器电路的控制芯片内部固定的恒流源与第二NPN三极管集电极流过的恒流源一起调节限流电阻上的电压，动态控制Buck变换器电路的输入电流，实现太阳能面板工作的MPPT功能。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明具有电路元件少、功率密度高及成本低的优点，通过实时监测太阳能面板输出电压为恒流源控制电路提供信号，恒流源控制电路通过调节流过限流电阻中的电流实现对Buck变换器输入电流的控制，有利于实现高功率密度、高效率及太阳能面板的MPPT。与申请人申请的专利201210385278.6相比，本专利不受比较器供电电压的限制，可以工作在更高太阳能面板输出电压条件下，同时恒流源控制电路的动态特性优，精确度高。

附图说明

图1是本发明的原理框架示意图。

图2是太阳能面板电压、电流和功率随温度变化示意图。

图3是本发明的优选实施例实现方法示意图。

图中标号：301-太阳能面板输出电压检测电路；302-恒流源控制电路；303-Buck变换器电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：