[发明专利]一种基于自适应电压的最大功率跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于自适应电压的最大功率跟踪系统，其特征在于包括：采样电路(1)、比例调节电路(2)、保持电路(3)、比较电路(4)、积分电路(5)、PI调节电路和驱动电路；其中，

所述采样电路(1)、比例调节电路(2)、保持电路(3)、比较电路(4)与积分电路(5)构成了最大功率跟踪功能实现硬件电路；

采样电路(1)，实时对太阳阵输出电压进行采样处理，得到太阳阵实时电压信号；

比例调节电路(2)，将太阳阵实时电压信号进行比例调节处理，得到太阳阵实时电压分压信号；

保持电路(3)，将比例调节电路(2)得到的太阳阵实时电压分压信号保持，得到自适应后的太阳阵输出电压；

比较电路(4)，将太阳阵实时电压信号与自适应后的输出电压进行比较得到太阳阵电压控制信号；

积分电路(5)，将比较电路(4)得到的控制信号进行积分作用，得到控制系统的基准；

所述PI调节电路与驱动电路构成了太阳阵调节闭环控制系统；

所述采样电路(1)包含第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3、第一差分电阻R4、第二差分电阻R5、第三差分电阻R6、第四差分电阻R7以及第一运算放大器U1；其中，

第一分压电阻R1正端接入太阳阵输出电压，第一分压电阻R1负端接第二分压电阻R2正端，第二分压电阻R2负端接第三分压电阻R3正端，第三分压电阻R3负端接地，第二分压电阻R2两端的电位即为太阳电池电压分压信号；

第一差分电阻R4正端接第一分压电阻R1负端，第一差分电阻R4负端接第二差分电阻R5正端，同时接第一运算放大器U1的同相端，第二差分电阻R5负端接地信号；第三差分电阻R6正端接第三分压电阻R3正端，第三差分电阻R6负端接第四差分电阻R7正端，同时接第一运算放大器U1的反相端，第四差分电阻R7负端接第一运算放大器U1输出，得到太阳阵实时电压信号VSA；

所述比例调节电路(2)包含第一跟随电阻R8、第二跟随电阻R9、第四分压电阻R10、第五分压电阻R11以及第二运算放大器U2；其中，

第一跟随电阻R8正端接入太阳阵实时电压信号VSA，第一跟随电阻R8负端接第二运算放大器U2同相端，第二跟随电阻R9正端接第二运算放大器U2反相端，第二跟随电阻R9负端接第二运算放大器U2输出，得到太阳阵实时电压信号VSA的隔离信号；

第四分压电阻R10正端接第二运算放大器U2输出，第四分压电阻R10负端接第五分压电阻R11正端，第五分压电阻R11负端接地信号，第五分压电阻R11正端为太阳阵比例调节信号VSA_BL；

所述保持电路(3)包含电子开关U3和保持电容C1；其中，

电子开关U3的控制端1C连接比较电路(4)的输出，电子开关U3的输入端1I连接太阳阵比例调节信号VSA_BL，电子开关U3的输出端1O连接保持电容C1的正端，保持电容C1的负端连接地信号；

电子开关U3的控制端1C为高电平信号，输入端1I与输出端1O处于接通状态，控制端1C为低电平信号，输入端1I与输出端1O处于断开状态。

2.一种基于自适应电压的最大功率跟踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采样电路(1)采集太阳阵输出电压，经过比例调节电路(2)和保持电路(3)，得到自适应后的太阳阵输出电压，将太阳阵输出电压与自适应后的输出电压通过比较电路(4)，产生的信号频率与开关管频率一致，脉宽与太阳阵输出电压相关；太阳阵输出电压大，脉宽宽，经过积分电路(5)得到的基准变大，再通过PI调节闭环控制系统，使得太阳阵工作在最大功率点；

所述采样电路(1)包含第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3、第一差分电阻R4、第二差分电阻R5、第三差分电阻R6、第四差分电阻R7以及第一运算放大器U1；其中，

第一分压电阻R1正端接入太阳阵输出电压，第一分压电阻R1负端接第二分压电阻R2正端，第二分压电阻R2负端接第三分压电阻R3正端，第三分压电阻R3负端接地，第二分压电阻R2两端的电位即为太阳电池电压分压信号；

第一差分电阻R4正端接第一分压电阻R1负端，第一差分电阻R4负端接第二差分电阻R5正端，同时接第一运算放大器U1的同相端，第二差分电阻R5负端接地信号；第三差分电阻R6正端接第三分压电阻R3正端，第三差分电阻R6负端接第四差分电阻R7正端，同时接第一运算放大器U1的反相端，第四差分电阻R7负端接第一运算放大器U1输出，得到太阳阵实时电压信号VSA；

所述比例调节电路(2)包含第一跟随电阻R8、第二跟随电阻R9、第四分压电阻R10、第五分压电阻R11以及第二运算放大器U2；其中，

第一跟随电阻R8正端接入太阳阵实时电压信号VSA，第一跟随电阻R8负端接第二运算放大器U2同相端，第二跟随电阻R9正端接第二运算放大器U2反相端，第二跟随电阻R9负端接第二运算放大器U2输出，得到太阳阵实时电压信号VSA的隔离信号；

第四分压电阻R10正端接第二运算放大器U2输出，第四分压电阻R10负端接第五分压电阻R11正端，第五分压电阻R11负端接地信号，第五分压电阻R11正端为太阳阵比例调节信号VSA_BL；

所述保持电路(3)包含电子开关U3和保持电容C1；其中，

电子开关U3的控制端1C连接比较电路(4)的输出，电子开关U3的输入端1I连接太阳阵比例调节信号VSA_BL，电子开关U3的输出端1O连接保持电容C1的正端，保持电容C1的负端连接地信号；

电子开关U3的控制端1C为高电平信号，输入端1I与输出端1O处于接通状态，控制端1C为低电平信号，输入端1I与输出端1O处于断开状态。