專利名稱：一種簡化的蓄電池充電mppt控制電路的制作方法
技術(shù)領域：
本申請涉及新能源控制與應用技術(shù)領域，特別涉及一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路。
背景技術(shù)：
在當今傳統(tǒng)能源石油、煤炭、天然氣等日漸緊張，甚至引發(fā)國家或地區(qū)間政治斗爭的迫切現(xiàn)實面前，發(fā)達國家率先在探索新能源技術(shù)方面作出了卓有成效的革新，預示著新一輪技術(shù)變革即將到來。太陽能作為新能源的重要組成部分，也是被公認的人類可以取之不盡用之不竭的新型能源之一。但由于技術(shù)的局限性，太陽能真正轉(zhuǎn)換成人們可以利用的電能或熱能只有百分之十幾，因而對于它的能量流向控制就一點也不能馬虎。傳統(tǒng)MPPT (最大功率點跟蹤)控制的電池充電器通常是采用擾動法(即改變驅(qū)動 脈寬通過電流電壓采樣的乘積進行左右小范圍內(nèi)的功率比較，以尋找最大功率點)，對蓄電池充電時還引進了一個電壓采樣，經(jīng)過乘積的運算，判斷出最大功率點。
發(fā)明內(nèi)容本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，該簡化的蓄電池充電MPPT控制電路不僅簡化了軟件設計程序和硬件電路結(jié)構(gòu)，提高了 MPPT運算速度和準確度，還避免了多一個有誤差的采樣量(蓄電池電壓采樣)進入?yún)⑴c功率計算從而放大誤差結(jié)果，導致對MPPT的控制不準確。為此給出一種簡化的電池充電MPPT控制電路，一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，包括太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路，包括電流采樣電路，太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路均包括轉(zhuǎn)換前側(cè)電路和轉(zhuǎn)換后側(cè)電路，電流采樣電路串接在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中。電流采樣電路為電流采樣電阻。太陽能降壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D1、電容Cl、脈沖寬度調(diào)制器PWMl、二極管D2、儲能電感LI、電流采樣電阻R1、電容C2和蓄電池；電容Cl的一端分別與太陽能輸入正端S+、二極管D2的負極、電容C2的一端和蓄電池的正極連接，電容Cl的另一端分別與太陽能輸入負端S-、脈沖寬度調(diào)制器PWMl的一端連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的另一端與二極管D2的正極、儲能電感LI的一端連接，儲能電感的另一端與電流采樣電阻Rl的一端連接，電流采樣電阻Rl的另一端與電容C2、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的控制端由外部設備控制。太陽能升壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D3、電容C3、儲能電感L2、脈沖寬度調(diào)制器PWM2、脈沖寬度調(diào)制器PWM3、二極管D4、電流采樣電阻R2、電容C4和蓄電池；電容C3的一端分別與太陽能輸入正端S+、儲能電感L2連接，儲能電感L2的另一端分別與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、二極管D4的正極連接，二極管D4的負極與電容C4的一端、蓄電池的正極連接，電容C3的另一端與二極管D3的正極、脈沖寬度調(diào)制器PWM3的一端連接，二極管D3的負極與太陽能輸入負端S-連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM3的另一端與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、電流采樣電阻R2的一端連接，電流采樣電阻R2的另一端與電容C4的另一端、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM2和脈沖寬度調(diào)制器PWM3的控制端分別由外部設備控制。本申請的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路的有益效果是，通過在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中串接電流采樣電路，由于在采樣周期內(nèi)，對蓄電池充電的過程中，蓄電池的電壓增加緩慢，其電壓波動不大，故計算輸出功率時，只需要檢測轉(zhuǎn)換后側(cè)電路流過該儲能電感的電流，即可尋找到當前太陽能輸出的最大功率點，與現(xiàn)有技術(shù)將電流采樣電路設置于轉(zhuǎn)換前側(cè)電路，計算輸出功率時需同時檢測太陽能的輸入電壓及回路的電流相比，不僅簡化了軟件設計程序和硬件電路結(jié)構(gòu)，提高了 MPPT運算速度和準確度，還避免了多一個有誤差的采樣量(蓄電池電壓采樣)進入?yún)⑴c功率計算從而放大誤差結(jié)果，導致對MPPT的控制不準確。

圖I是一種簡化的電池充電MPPT控制電路的實施例I的電路圖圖2是一種簡化的電池充電MPPT控制電路的實施例2的電路圖
具體實施方式
實施例I。本實施例的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路如圖I所示，一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，包括太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路，包括電流采樣電路，太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路包括轉(zhuǎn)換前側(cè)電路和轉(zhuǎn)換后側(cè)電路，電流采樣電路串接在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中。在本實施例中，電流采樣電路為電流采樣電阻。太陽能降壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D1、電容Cl、脈沖寬度調(diào)制器PWMl、二極管D2、儲能電感LI、電流采樣電阻R1、電容C2和蓄電池；電容Cl的一端分別與太陽能輸入正端S+、二極管D2的負極、電容C2的一端和蓄電池的正極連接，電容Cl的另一端分別與太陽能輸入負端S-、脈沖寬度調(diào)制器PWMl的一端連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的另一端與二極管D2的正極、儲能電感LI的一端連接，儲能電感的另一端與電流采樣電阻Rl的一端連接，電流采樣電阻Rl的另一端與電容C2、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的控制端由外部設備控制。在本實施例中，如圖I所示，轉(zhuǎn)換前側(cè)電路是二極管D2左側(cè)的電路，轉(zhuǎn)換后側(cè)電路指二極管D2右側(cè)的電路。利用本實施例的太陽能降壓型電路實現(xiàn)對蓄電池充電的MPPT控制的方法包括以下步驟步驟I)改變脈沖寬度調(diào)制器PWMl的占空比，并短時間內(nèi)穩(wěn)定在該占空比工作；步驟2)對電流采樣電阻Rl兩端的電壓進行采樣、計算流過電感LI的輸出電流；步驟3)在100-500ms的采樣周期內(nèi)，通過比較流過電感LI電流的大小，即可尋找到當前太陽能輸出的最大功率點，并時刻穩(wěn)定在該太陽能輸出最大功率點附近工作；[0024]步驟4 )通過繼續(xù)擾動觀測，重復上述步驟I)至3 )，就可以實現(xiàn)太陽能對蓄電池充電的MPPT控制。本實施例的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路和方法，其設計目的基于以下分析蓄電池選取12V100AH鉛酸蓄電池，設定MPPT采樣計算周期為200ms。通過查閱該蓄電池技術(shù)手冊可知，當蓄電池以最大0.25C (即100AH容量時以25A電流充電)充電時，蓄電池容量從0% (10. 5V)上升至80% (12. 7V)的階段是電池電壓變化最快的時段，也是接近固定斜率的電壓上升過程，這個過程需要4個小時。通過計算電壓隨時間的變化率為
I.53*1(T4 V/s，那么 MPPT采樣計算周期內(nèi)的電壓變化為 200ms*l. 53*1(T4 V/s = 3. 1*1(T5 V，電池電壓采樣還需通過采樣電路成比例縮小，已經(jīng)遠遠高于AD采樣基準電壓為5V、精度為16位所能檢測到的精度(5V/65536 = 7. 6*10_5 V)了，所以極短時間內(nèi)的蓄電池電壓變化可 忽略不計，充電功率大小只需判斷電感輸出電流即可?，F(xiàn)有技術(shù)的電流采樣電路，一般設置于太陽能輸入端，由于太陽能的電壓的波動的，因此計算輸出功率時需同時對太陽能的電壓和電流進行采樣，再將太陽能的電壓和電流進行乘積得到；而將電流采樣電路與蓄電池串接，計算輸出功率時是利用蓄電池兩端的電壓和采樣電流的乘積得到，由于蓄電池在采樣周期內(nèi)的波動不大，因此計算輸出功率時，只需要檢測流過該儲能電感的電流即可。對于太陽能降壓型電路(即BUCK電路)，太陽能輸入端的電壓大于蓄電池兩端的電壓，由于儲能電感LI前后的功率相同，故在采樣周期內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的電流采樣電路的接法將導致其采樣電流的平均值A小于本申請的采樣電流的平均值B。因此，本申請通過在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中串接電流采樣電路，由于在采樣周期內(nèi)，蓄電池的電壓波動不大，故計算輸出功率時，只需要檢測轉(zhuǎn)換后側(cè)電路流過該儲能電感的電流，即可尋找到當前太陽能輸出的最大功率點，與現(xiàn)有技術(shù)將電流采樣電路設置于太陽能輸入端，計算輸出功率時需同時檢測太陽能的輸入電壓及回路的電流相比，不僅簡化了軟件設計程序和硬件電路結(jié)構(gòu)，提高了 MPPT運算速度和準確度，還避免了多一個有誤差的采樣量(蓄電池電壓采樣)進入?yún)⑴c功率計算從而放大誤差結(jié)果，導致對MPPT的控制不準確。實施例2。本實施例的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路如圖2所示，本實施例實施例I的不同之處在于太陽能升壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D3、電容C3、儲能電感L2、脈沖寬度調(diào)制器PWM2、脈沖寬度調(diào)制器PWM3、二極管D4、電流采樣電阻R2、電容C4和蓄電池；電容C3的一端分別與太陽能輸入正端S+、儲能電感L2連接，儲能電感L2的另一端分別與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、二極管D4的正極連接，二極管D4的負極與電容C4的一端、蓄電池的正極連接，電容C3的另一端與二極管D3的正極、脈沖寬度調(diào)制器PWM3的一端連接，二極管D3的負極與太陽能輸入負端S-連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM3的另一端與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、電流采樣電阻R2的一端連接，電流采樣電阻R2的另一端與電容C4的另一端、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM2和脈沖寬度調(diào)制器PWM3的控制端分別由外部設備控制。在本實施例中，如圖2所示，轉(zhuǎn)換前側(cè)電路是脈沖寬度調(diào)制器PWM2左側(cè)的電路，轉(zhuǎn)換后側(cè)電路是脈沖寬度調(diào)制器PWM2右側(cè)的電路。利用本實施例的太陽能升壓型電路實現(xiàn)對蓄電池充電的MPPT控制的方法包括以下步驟步驟I)正常開機工作后，將脈沖寬度調(diào)制器PWM3的占空比調(diào)節(jié)在100%，改變脈沖寬度調(diào)制器PWM2的占空比，并短時間內(nèi)穩(wěn)定在該占空比工作；步驟2)對電流采樣電阻R2兩端的電壓進行采樣、計算流過電感L2的輸出電流；步驟3)在100-500ms的采樣周期內(nèi)，通過比較流過電感L2電流的大小，即可尋找到當前太陽能輸出的最大功率點，并時刻穩(wěn)定在該太陽能輸出最大功率點附近工作；·步驟4 )通過繼續(xù)擾動觀測，重復上述步驟I)至3 )，就可以實現(xiàn)太陽能對蓄電池充電的MPPT控制。對于太陽能升壓型電路(S卩BOOST電路)，太陽能輸入端的電壓小于蓄電池兩端的電壓，由于儲能電感L2前后的功率相同，故在采樣周期內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的電流采樣電路的接法導致其采樣電流的平均值A大于本申請的采樣電流的平均值B。最后應當說明的是，以上實施例僅用于說明本申請的技術(shù)方案而非對本申請保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本申請作了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本申請的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，包括太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路，包括電流采樣電路，太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路包括轉(zhuǎn)換前側(cè)電路和轉(zhuǎn)換后側(cè)電路，其特征是，電流采樣電路串接在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，其特征是，電流采樣電路為電流采樣電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，其特征是，太陽能降壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D1、電容Cl、脈沖寬度調(diào)制器PWMl、二極管D2、儲能電感LI、電流采樣電阻Rl、電容C2和蓄電池； 電容Cl的一端分別與太陽能輸入正端S+、二極管D2的負極、電容C2的一端和蓄電池的正極連接，電容Cl的另一端分別與太陽能輸入負端S-、脈沖寬度調(diào)制器PWMl的一端連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的另一端與二極管D2的正極、儲能電感LI的一端連接，儲能電感的另一端與電流采樣電阻Rl的一端連接，電流采樣電阻Rl的另一端與電容C2、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWMl的控制端由外部設備控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，其特征是，太陽能升壓型電路包括太陽能輸入正端S+、太陽能輸入負端S-、二極管D3、電容C3、儲能電感L2、脈沖寬度調(diào)制器PWM2、脈沖寬度調(diào)制器PWM3、二極管D4、電流采樣電阻R2、電容C4和蓄電池； 電容C3的一端分別與太陽能輸入正端S+、儲能電感L2連接，儲能電感L2的另一端分別與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、二極管D4的正極連接，二極管D4的負極與電容C4的一端、蓄電池的正極連接，電容C3的另一端與二極管D3的正極、脈沖寬度調(diào)制器PWM3的一端連接，二極管D3的負極與太陽能輸入負端S-連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM3的另一端與脈沖寬度調(diào)制器PWM2的一端、電流采樣電阻R2的一端連接，電流采樣電阻R2的另一端與電容C4的另一端、蓄電池的負極連接，脈沖寬度調(diào)制器PWM2和脈沖寬度調(diào)制器PWM3的控制端分別由外部設備控制。
專利摘要一種簡化的蓄電池充電MPPT控制電路，涉及新能源控制與應用技術(shù)領域，包括太陽能降壓型電路或者太陽能升壓型電路，以上兩種電路包括轉(zhuǎn)換前側(cè)電路和轉(zhuǎn)換后側(cè)電路，通過在轉(zhuǎn)換后側(cè)電路中串接電流采樣電路，由于在采樣周期內(nèi)，蓄電池的電壓波動不大，故計算輸出功率時，只需要檢測轉(zhuǎn)換后側(cè)電路流過該儲能電感的電流，即可尋找到當前太陽能輸出的最大功率點，與現(xiàn)有技術(shù)將電流采樣電路設置于太陽能輸入端，計算輸出功率時需同時檢測太陽能的輸入電壓及回路的電流相比，不僅簡化了軟件設計程序和硬件電路結(jié)構(gòu)，提高了MPPT運算速度和準確度，還避免了多一個有誤差的采樣量(蓄電池電壓采樣)進入?yún)⑴c功率計算從而放大誤差結(jié)果，導致對MPPT的控制不準確。
文檔編號H02M3/155GK202798085SQ20122049174
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者鄭少忠, 宋青華 申請人:廣東易事特電源股份有限公司