CN103825449B

CN103825449B - 一种mppt太阳能控制器

Info

Publication number: CN103825449B
Application number: CN201410021040.4A
Authority: CN
Inventors: 汤志岳
Original assignee: Shenzhen Jinsdon Lighting Technology Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN JINSDON LIGHTING TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: CN103825449A

Abstract

本发明公开了一种MPPT太阳能控制器，克服目前MPPT太阳能控制器因包含隔离变压器而在工作时会产生较高热量以及工作效率较低的不足，该控制器中，升压电路根据一升压控制信号对输入电压进行升压后恒流输出，高频开关电路收到一驱动信号后向恒流输出控制电路发送电流反馈信号，恒流输出控制电路在输出采样电压不高于一参考电压时，根据输入采样电压以及电流反馈信号，向升压电路发送升压控制信号以及向高频开关电路发送驱动信号。本申请的实施例在工作中不会产生较高热量，对产品不需要较高的散热要求。

Description

一种MPPT太阳能控制器

技术领域

本发明涉及一种太阳能控制器，尤其涉及一种MPPT太阳能控制器。

背景技术

最大功率点跟踪（MPPT）太阳能控制器能够实时侦测太阳能板的最大输出功率，并追踪最高电压电流值（VI），使***以最高的效率对蓄电池充电。

目前带有MPPT的光伏发电升压技术，经过隔离变压器升压后输出。但是，隔离变压器的体积较大，需要采用绝缘胶对绕组进行包裹。加上隔离变压器在工作时会产生较大的热量，因而对MPPT太阳能控制器的散热具有较高的要求。而且，对于MPPT太阳能控制器中其他元器件的耐压要求也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前MPPT太阳能控制器因包含隔离变压器而在工作时会产生较高热量以及工作效率较低的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种MPPT太阳能控制器，该控制器包括升压电路（10）、输入采样电路（20）、输出采样电路（30）、高频开关电路（40）、恒流输出控制电路（50）以及输出接口（60），其中：

所述升压电路（10），接入输入电压，根据一升压控制信号对所述输入电压进行升压后恒流输出到所述输出接口（60）的第一连接端；

所述输入采样电路（20），对所述输入电压进行采样，获得输入采样电压；

所述输出采样电路（30），对所述恒流输出进行采样，获得输出采样电压；

所述高频开关电路（40），与所述输出接口（60）的第二连接端相连，收到一驱动信号后向所述恒流输出控制电路（50）发送电流反馈信号；

所述恒流输出控制电路（50），在所述输出采样电压不高于一参考电压时，根据所述输入采样电压以及所述电流反馈信号，向所述升压电路（10）发送所述升压控制信号以及向所述高频开关电路（40）发送所述驱动信号；当所述输出采样电压高于所述参考电压时，停止发送所述升压控制信号及驱动信号。

其中，所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，所述恒流输出控制电路（50）将所述升压控制信号发送给所述升压电路（10）中的任意一路升压单元。

其中，所述恒流输出控制电路（50）将所述升压控制信号发送给所述升压电路（10）中的最后一路升压单元。

其中，所述升压电路（10）中的最后一路升压单元包含有正接入端和负接入端；所述高频开关电路（40）及恒流输出控制电路（50），与所述升压电路（10）中的最后一路升压单元的负接入端相连。

其中，所述恒流输出控制电路（50）包括MPPT信号产生电路（51）、升压控制电路（52）以及恒流输出信号产生电路（53），其中：

所述MPPT信号产生电路（51），接入所述输入采样电压，根据所述输入采样电压产生方波信号；

所述升压控制电路（52），在所述输出采样电压不高于所述参考电压时，向所述升压电路（10）发送所述升压控制信号并向所述恒流输出信号产生电路（53）发送驱动控制信号；当所述输出采样电压高于所述参考电压时，停止发送所述升压控制信号及驱动控制信号；

所述恒流输出信号产生电路（53），根据所述电流反馈信号、驱动控制信号及方波信号的占空比，向所述高频开关电路（40）发送所述驱动信号。

其中，所述MPPT信号产生电路（51）根据不同的所述输入采样电压产生不同占空比的所述方波信号；所述恒流输出信号产生电路（53）根据所述电流反馈信号、驱动控制信号及不同占空比的所述方波信号，向所述高频开关电路（40）发送不同电流的所述驱动信号。

其中，所述升压电路（10）的输出端与所述输出接口（60）的第一连接端之间，或者所述高频开关电路（40）与所述输出接口（60）的第二连接端之间，设置有扼流和储能的扼流储能电路（70）。

其中，所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，每路升压单元均各自包含正接入端和负接入端；每一路升压单元对各自的正接入端和负接入端所接入的输入电压进行升压；第一路升压单元的输出端为所述升压电路（10）的输出端；相邻两路升压单元中，后一路升压单元的输出端连接到前一路升压单元的负接入端。

所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，所述输入采样电路（20）对所述串联的多路升压单元中的任意一路升压单元的输入电压进行采样，或者对所述升压电路（10）中的所有各路升压单元的输入电压同时进行采样，获得所述输入采样电压。

其中，所述输入采样电路（20）对所述升压电路（10）中的最后一路升压单元的输入电压进行采样，获得所述输入采样电压。

与现有技术相比，本申请的实施例没有采用隔离变压器，在工作中不会产生较高热量，对产品不需要较高的散热要求，同时对产品内的元器件不要求具备较高的耐压要求，降低了产品成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请实施例的MPPT太阳能控制器的构造示意图。

图2为本申请实施例的MPPT太阳能控制器的另一种构造示意图。

图3为本申请实施例的MPPT太阳能控制器中恒流输出控制电路的构造示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。

如图1和图2所示，本申请实施例的MPPT太阳能控制器，主要包括有升压电路10、输入采样电路20、输出采样电路30、高频开关电路40、恒流输出控制电路50以及输出接口60等。

升压电路10接入输入电压，根据恒流输出控制电路50发送的升压控制信号，对所接入的输入电压进行升压，然后通过输出端恒流输出到输出接口60的第一连接端。

输入采样电路20，与恒流输出控制电路50相连，对升压电路10所接入的输入电压进行采样，获得输入采样电压，并将输入采样电压发送给恒流输出控制电路50。

输出采样电路30，与恒流输出控制电路50相连，对恒流输出进行采样，获得输出采样电压，并将输出采样电压发送给恒流输出控制电路50。

高频开关电路40，与恒流输出控制电路50相连，还与输出接口60的第二连接端相连，收到恒流输出控制电路50发送的驱动信号后，向恒流输出控制电路50发送电流反馈信号。

恒流输出控制电路50，与输入采样电路20、输出采样电路30、高频开关电路40及升压电路10相连，接入参考电压VG。在输出采样电压不高于该参考电压VG时，根据输入采样电压以及电流反馈信号，向升压电路10发送升压控制信号，向高频开关电路40发送驱动信号。当输出采样电压高于该参考电压VG时，停止发送该升压控制信号及驱动信号。

本申请的实施例中，升压电路10可以是如图1所示的一路升压单元，也可以是如图2所示的串联的多路升压单元（图2中以N路升压单元示出，N大于等于2）。在多路升压单元串联而成的升压电路10中，每路升压单元均各自包含正接入端和负接入端。每一路升压单元，对各自的正接入端和负接入端所接入的输入电压进行升压。第一路升压单元的输出端，为整个升压电路10的输出端。在相邻的两路升压单元中，后一路升压单元的输出端连接到前一路升压单元的负接入端，从而多路升压单元形成串联。

在多路升压单元串联而成的升压电路10中，恒流输出控制电路50可以将升压控制信号发送给升压电路10中的任意一路升压单元上，由于各路升压单元是串联在一起，从而该升压控制信号对各路升压单元同时起到控制作用。在具体应用时，恒流输出控制电路50可以将升压控制信号发送给升压电路10中的最后一路升压单元。在多路升压单元串联而成的升压电路10中，最后一路升压单元，也即图2给出的示意图中的第N路升压单元。

本申请的实施例中，各路升压单元的正接入端和负接入端，可以直接与太阳能板相连。在另一些实施例中，各路升压单元与太阳能板之间，还可以串联电池。

本申请的实施例，在输入采样电路20采样获得的输入采样电压表示输入电压处于预设的正常值时，恒流输出控制电路50根据该输入采样电压控制整个电路以最大电流输出。当输入采样电路20采样获得的输入采样电压表示输入电压低于预设的正常值时，恒流输出控制电路50根据该输入采样电压控制整个电路减小输出电流，阻止太阳能板的输入电压继续下降，使得太阳能板的工作电压保持在较高的状态，提高太阳能板的输出功率。

在多路升压单元串联而成的升压电路10中的最后一路升压单元，同样包含有正接入端和负接入端。高频开关电路40及恒流输出控制电路50，与升压电路10中的该最后一路升压单元的负接入端相连，为整个控制器提供统一的接地端。

如图3所示，本申请实施例的MPPT太阳能控制器中，恒流输出控制电路50可以包括MPPT信号产生电路51、升压控制电路52以及恒流输出信号产生电路53。

MPPT信号产生电路51接入输入采样电压，根据输入采样电压产生方波信号，并将方波信号发送给恒流输出信号产生电路53。不同的输入采样电压，MPPT信号产生电路51产生的方波信号的占空比不同。

升压控制电路52，接入参考电压VG，在输出采样电压不高于参考电压VG时，向升压电路10发送升压控制信号，并向恒流输出信号产生电路53发送驱动控制信号；当输出采样电压高于参考电压VG时，停止发送升压控制信号及驱动控制信号。本申请的实施例中，对于多路升压单元串联而成的升压电路10，升压控制电路52可以向升压电路10中的最后一路升压单元发送该升压控制信号。

恒流输出信号产生电路53，根据电流反馈信号、驱动控制信号及方波信号的占空比，向高频开关电路40发送驱动信号，以控制输出电流的大小。

本申请的实施例，MPPT信号产生电路51根据不同的输入采样电压产生不同占空比的方波信号。恒流输出信号产生电路53根据电流反馈信号、驱动控制信号及不同占空比的方波信号，向高频开关电路40发送不同电流的驱动信号。在输入采样电路20采样获得的输入采样电压表示输入电压稳定不变时，MPPT信号产生电路51产生的方波信号的占空比也保持不变。在输入采样电路20采样获得的输入采样电压表示输入电压变低时，MPPT信号产生电路51产生的方波信号的占空比也相应地产生变化，恒流输出信号产生电路53根据方波信号的占空比等，向高频开关电路40发送驱动信号，以减小输出电流，阻止太阳能板的输入电压继续下降，使得太阳能板的工作电压保持在较高的状态，提高太阳能板的输出功率。

如图1和图2所示，本申请的实施例中，升压电路10的输出端与输出接口60的第一连接端之间，或者高频开关电路40与输出接口60的第二连接端之间，设置有对控制器进行扼流和储能的扼流储能电路70。该扼流储能电路70比如可以为电感。

本申请的实施例中，对于多路升压单元串联而成的升压电路10，输入采样电路20可以对串联的多路升压单元中的任意一路升压单元的输入电压进行采样，也可以对串联的多路升压单元的所有各路升压单元的输入电压同时进行采样，以获得输入采样电压。图2示出的实施例中，输入采样电路20是对串联的多路升压单元中的最后一路升压单元的输入电压进行采样。

本申请的实施例，对于多路升压单元串联而成的升压电路10，多路升压单元中的最后一路升压单元在控制电路的控制下恒流输出，因而串联的多路升压电路10整个的输出（也即第一路升压单元的输出）也为恒流输出。并且，多路升压单元中，只要其中一路的输出被断开或者被关闭，则整个的多路升压单元就没有输出了。本申请的实施例通过多路升压单元进行串联，可以使得输出电压以及输出功率成倍增加，但电路仅是增加了低成本的升压电路。所串联的升压电路越多，输出电压以及输出功率就越高。从而，本申请的实施例，可以通过设置不同数量的升压电路，来获得各种输出电压和输出功率的升压控制器。典型地，基于本申请的实施，可以获得220V市电，可以在家用领域进行使用。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种MPPT太阳能控制器，该控制器包括升压电路（10）、输入采样电路（20）、输出采样电路（30）、高频开关电路（40）、恒流输出控制电路（50）以及输出接口（60），其中：

所述恒流输出控制电路（50），在所述输出采样电压不高于一参考电压时，根据所述输入采样电压以及所述电流反馈信号，向所述升压电路（10）发送所述升压控制信号以及向所述高频开关电路（40）发送所述驱动信号；当所述输出采样电压高于所述参考电压时，停止发送所述升压控制信号及驱动信号；

2.根据权利要求1所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，所述恒流输出控制电路（50）将所述升压控制信号发送给所述升压电路（10）中的任意一路升压单元。

3.根据权利要求2所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述恒流输出控制电路（50）将所述升压控制信号发送给所述升压电路（10）中的最后一路升压单元。

4.根据权利要求3所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述升压电路（10）中的最后一路升压单元包含有正接入端和负接入端；所述高频开关电路（40）及恒流输出控制电路（50）所构成的整体，与所述升压电路（10）中的最后一路升压单元的负接入端相连。

5.根据权利要求1所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述MPPT信号产生电路（51）根据不同的所述输入采样电压产生不同占空比的所述方波信号；所述恒流输出信号产生电路（53）根据所述电流反馈信号、驱动控制信号及不同占空比的所述方波信号，向所述高频开关电路（40）发送不同电流的所述驱动信号。

6.根据权利要求1所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述升压电路（10）的输出端与所述输出接口（60）的第一连接端之间，或者所述高频开关电路（40）与所述输出接口（60）的第二连接端之间，设置有扼流和储能的扼流储能电路（70）。

7.根据权利要求1所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，每路升压单元均各自包含正接入端和负接入端；每一路升压单元对各自的正接入端和负接入端所接入的输入电压进行升压；第一路升压单元的输出端为所述升压电路（10）的输出端；相邻两路升压单元中，后一路升压单元的输出端连接到前一路升压单元的负接入端。

8.根据权利要求1所述的MPPT太阳能控制器其中，所述升压电路（10）包含串联的多路升压单元，所述输入采样电路（20）对所述串联的多路升压单元中的任意一路升压单元的输入电压进行采样，或者对所述升压电路（10）中的所有各路升压单元的输入电压同时进行采样，获得所述输入采样电压。

9.根据权利要求8所述的MPPT太阳能控制器，其中，所述输入采样电路（20）对所述升压电路（10）中的最后一路升压单元的输入电压进行采样，获得所述输入采样电压。