[实用新型]微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种太阳能器件技术领域，涉及一种微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置。

背景技术

太阳能作为绿色能源，具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点。由于光伏发电系统目前的主要问题是太阳能电池的转换效率低下且价格较高，因此，如何进一步提高其转换效率和充分利用其转换能量，一直是光伏研究的重要方向。

太阳能电池的输出受日照强度、电池结温等因素的影响。结温增加时，太阳能电池的开路电压下降，短路电流稍有增加，最大输出功率减小；日照强度增加时，太阳能电池的开路电压变化不大，短路电流增加，最大输出功率增加。在一定的温度和日照强度下，太阳能电池具有唯一的最大功率点，当太阳能电池工作在该点时，能输出当前温度和日照条件下的最大功率，即完成太阳能电池的最大功率跟踪(以下简称MPPT)。

现行MPPT控制装置存在着要求太阳能电池输入电压有较高幅值的不足之处，也就是说，只有在系统输入电压较输出电压高出数伏至数十伏的时候，该装置才能正常工作。众所周知，如不计环境温度变化对太阳能电池电动势的影响，较高的输入电压是由较强的日照强度产生的，日照强度降低时，太阳能电池所产生光伏电压也相应较低。由前述可知，在这种情况下，与之联接的控制装置将无法正常工作，导致系统输出被切断或负载能力大幅下降，缩短了对太阳能的有效利用时间，使系统投资无法实现效益最大化，也降低了电源系统的安全运行性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现行MPPT控制装置输入、输出电压差过高的不足，提供一种基于MPPT电路结构之上又容许大幅减小控制装置输入输出压差的新型太阳能电池控制装置。

本实用新型所提供的微压差MPPT装置，包括信号采样单元、驱动电路单元、DC-DC功率转换单元、数字信号处理单元和电源

其中信号采样单元用于实现太阳能电池电压和电流信号的采样；

驱动电路单元用于实现对后续DC-DC功率转换单元的输出控制，其输入端与信号采样单元的输出端电连接；

DC-DC功率转换单元用于实现功率转换，并输出功率至蓄电池、电源和负载；

数字信号处理单元用于控制驱动电路单元，实现太阳能电池的最大功率跟踪控制；

驱动电路单元包括双绕组变压器和至少一对的功率开关管，双绕组变压器的初级由数字信号处理单元控制，双绕组变压器的次级为匝数相同、极性相反的双绕组结构，每对功率开关管构成推挽结构，并匹配相应的次级绕组极性，实现双绕组的交替功率输出；不同对之间的功率开关管并联工作在双绕组变压器的相应极性端口。

上述微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置中，微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置的各个组成单元装配于同一机壳内。

上述微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置中，还包括蓄电池电压电流采样单元、电池保护电路单元和通信接口，蓄电池电压电流采样单元、电池保护电路单元和通信接口均与数字信号处理单元电连接。

上述微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置中，通信接口为RS232接口。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：

1、本实用新型的功率器件驱动变压器副边由传统的单绕组改为匝数相同、极性相反的双绕组，功率器件也由传统的单管工作改为双管交替工作。当变压器副边的一组绕组输出驱动脉冲时，另一绕组则退磁复位，较好地克服了单绕组、单功率器件工作时，变压器磁芯复位所占用的有效时间。功率器件双绕组交替驱动，电路由此获得高占空比输出，理论值100%，实际测量值≥99%。

2、本实用新型的太阳能电池最大功率跟踪控制装置，降低了对太阳能控制装置的输入、输出压差的要求，只要二者之差超过0.3V，装置即可稳定可靠工作于MPPT状态，增加了太阳能系统的输出效率，也提高了电源系统的安全运行性能。

附图说明

附图1为微压差太阳能电池最大功率跟踪控制装置组成框图；

附图2为双绕组推挽驱动电路单元和DC-DC功率转换单元组成电路图。

附图标记如下：1—太阳能电池；2—信号采样单元；3—驱动电路单元；4—DC-DC功率转换单元；5—蓄电池；6—蓄电池电压电流采样单元；7—数字信号处理单元；8—通信接口；9—负载；10—电池保护单元；11—电源；Q—功率开关管；D—续流二极管；L—滤波电感；C—滤波电容；R—驱动电阻；T—双绕组变压器。

具体实施方式