[发明专利]一种四开关MPPT控制器

说明书

本发明提供一种四开关MPPT控制器，包括依次连接的光伏电源、光伏防反接保护单元、四开关Buck‑Boost变换单元、电池反接保护单元，以及负载控制保护单元；电池反接保护单元与蓄电池连接，负载控制保护单元与电池反接保护单元、负载连接；光伏防反接保护单元用于防止光伏电源反接造成太阳能控制器的损坏；四开关Buck‑Boost变换单元用于实现控制器的升压和降压；电池防反接保护单元用于防止蓄电池反接造成太阳能控制器的损坏；负载控制保护单元用于防止负载过大、反接、短路造成太阳能控制器的损坏。本发明具有升降压功能，还具有功率器件电压应力低、无源元件少、输入输出同极性、共地等优点，适用于输入电压范围宽的场合。

技术领域

本发明涉及太阳能控制器技术领域，尤其涉及一种四开关MPPT控制器。

背景技术

太阳能电池作为光伏发电系统中重要的元件，主要功能是将太阳能转换为电能，供后级电池或负载使用。对于太阳能电池，其输出功率-电压特性是非线性，在一定的环境条件下，存在一个最大功率输出，称之为最大功率点(Maximun Power Point，MPP)，最大功率点跟踪(Maximun Power Point Tracking，MPPT)技术控制系统就是寻找太阳能电池的最大功率点，使太阳能电池工作在最大功率点处，来提高太阳能电池的转换效率。MPPT太阳能控制器适用于离网太阳能充电应用，它防止电池被太阳能模组过度充电和被负载过度放电。控制器采用智能跟踪算法，最大限度地提高从太阳能光伏模块获取的能量，对电池充电，同时，低电压断开功能防止电池过度放电。目前市面上的MPPT控制器和PWM控制器都是采用降压模式，即输入电压必须要高于输出电压，而当输入电压低于输出电压时，控制器无法给电池充电，而采用常规的Buck-Boost电路结构，虽然具有可升压也可降压的特性，但存在开关管电压应力过高、输入输出的电压极性相反的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种四开关MPPT控制器，解决了现有的MPPT控制器和PWM控制器都是采用降压模式，即输入电压必须要高于输出电压，而当输入电压低于输出电压时，控制器无法给电池充电，而采用常规的Buck-Boost电路结构，虽然具有可升压也可降压的特性，但存在开关管电压应力过高、输入输出的电压极性相反的问题。

本发明提供一种四开关MPPT控制器，包括光伏电源、光伏防反接保护单元、四开关Buck-Boost变换单元、电池反接保护单元、负载控制保护单元；

所述光伏电源、所述光伏防反接保护单元、所述四开关Buck-Boost变换单元、所述电池反接保护单元依次连接，所述电池反接保护单元与蓄电池连接，所述负载控制保护单元与所述电池反接保护单元、负载连接；

所述光伏防反接保护单元用于防止所述光伏电源反接造成太阳能控制器的损坏；

所述四开关Buck-Boost变换单元用于实现控制器的升压和降压；

所述电池防反接保护单元用于防止所述蓄电池反接造成太阳能控制器的损坏；

所述负载控制保护单元用于防止所述负载过大、反接、短路造成太阳能控制器的损坏。

进一步地，所述四开关Buck-Boost变换单元采用四开关Buck-Boost变换器。

进一步地，所述四开关Buck-Boost变换器包括第一电容、第一开关管、第二开关管、电感、第三开关、第四开关、第二电容，所述第一电容上的电压为输入电压，所述输入电压为所述光伏电源的电压，所述第一电容、所述第一开关管、第二开关管形成串联回路，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第二电容形成串联回路，所述第二电容上的电压为输出电压，所述第二开关管、所述电感、所述第三开关管形成串联回路。

进一步地，所述四开关Buck-Boost变换单元的工作过程包括四个工作模态：