[发明专利]太阳能最大功率点跟踪系统及其实现方法

权利要求书

1.一种太阳电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，系统电路由前端状态检测电路（1）、开关电路（2）、控制器（3）、后端状态检测电路（4）、后端信号调理电路（5）、扰动步长发生器（6）、扰动周期发生器（7）和前端信号调理电路（8）构成；所述前端状态检测电路（1）的输入端分别与外部太阳电池、外部环境温度传感器、外部光强传感器和控制器（3）的一组数字输出端相连，其输出端与前端信号调理电路（8）的输入端相连；所述前端信号调理电路（8）的输入端与前端状态检测电路（1）的输出端相连，其输出端分别与扰动周期发生器（7）的模拟信号输入端和扰动步长发生器（6）的模拟信号输入端相连；所述后端状态检测电路（4）的输入端分别与开关电路（2）的负载直流母线输出端、外部负载温度传感器和控制器（3）的一组数字输出端相连，其输出端与后端信号调理电路（5）的输入端相连；所述后端信号调理电路（5）的输入端与后端状态检测电路（4）的输出端相连，其输出端与扰动周期发生器（7）的模拟信号输入端相连；所述扰动周期发生器（7）的模拟信号输入端分别与前端信号调理电路（8）的模拟信号输出端和后端信号调理电路（5）的模拟信号输出端相连，其数字控制信号端与控制器（3）的一组数字控制信号端相连，数据总线DATA与控制器（3）的数据总线相连，其输出端与扰动步长发生器（6）的一个输入端相连；所述扰动步长发生器（6）的模拟信号输入端与前端信号调理电路（8）的模拟信号输出端相连，其数字控制信号端与控制器（3）的一组数字控制信号端相连，数据总线DATA与控制器（3）的数据总线相连；控制器（3）通过数据总线DATA读取扰动步长发生器（6）内部扰动步长寄存器的内容；所述控制器（3）的数字控制端口分别与前端状态检测电路（1）的数字控制信号端、后端状态检测电路（4）的数字控制信号端、扰动步长发生器（6）的数字控制信号端、扰动周期发生器（7）的数字控制信号端相连，其数据总线分别与扰动步长发生器（6）和扰动周期发生器（7）的数据总线DATA端相连，其控制输出端与开关电路（2）的控制输入端相连；所述开关电路（2）的控制输入端与控制器（3）的控制输出端相连；电源输入端与外部太阳电池相连，其电源输出端与外部负载直流母线相连。

2.根据权利要求1所述的太阳电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述的前端状态检测电路（1）内部由调零校准电路（9）、隔离电路（10）和输出驱动电路（11）组成；外部光强传感器、温度传感器和太阳电池输出的电压和电流信号通过调零校准电路（9）以后，在隔离电路（10）中分别经过独立的隔离器件进行隔离，然后经过输出驱动电路（11）缓冲后输出到前端信号调理电路（8）的模拟信号输入端；控制器（3）输出的数字控制信号用来控制调零校准电路（9），实现对每一路模拟信号进行相互独立的调零和校准。

3.根据权利要求1所述的太阳电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述的前端信号调理电路（8）内部由低通滤波器（12）和信号归一化处理电路（13）组成；低通滤波器（12）用于对采集的信号进行低通滤波，滤除高频干扰信号；信号归一化处理电路（13）将光强信号、温度信号、光伏电池的电压信号和电流信号处理成为一种统一标准的0到3V电压信号，输出到扰动周期发生器（7）和扰动步长发生器（6）的模拟信号输入端。

4.根据权利要求1或2所述的太阳电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述的后端状态检测电路（4）内部结构所述的前端状态检测电路（1）内部结构相同；外部负载温度传感器和本系统输出的直流母线电压与电流信号经过调零校准、隔离和输出驱动电路以后输出到后端信号调理电路（5）的输入端。

5.根据权利要求1或3所述的太阳电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述的后端信号调理电路（5）与前端信号调理电路（8）内部结构相同；由低通滤波器和信号归一化处理电路组成；负载电路温度信号和本系统输出的直流母线电压与电流信号经过滤波和归一化处理以后，变成0-3V电压信号输出到扰动周期发生器（7）的模拟信号输入端；所述的前端状态检测电路（1）和前端信号调理电路（8）处理四路独立的模拟信号，用于太阳电池最大功率点跟踪；而后端状态检测电路（4）和后端信号调理电路（5）处理三路独立的模拟信号，用于负载跟踪。