光伏电池发电最大功率点跟踪装置的制造方法
【专利摘要】光伏电池发电最大功率点跟踪装置，光伏电池板的输出端连接BUCK电路的输入端，电压、电流采集模块的输入端连接负载蓄电池，输出端连接单片机控制器的A/D输入端，温度传感器的输出端连接单片机控制器的信号输入端，单片机控制器的PWM输出端连接BUCK电路的开关元件控制端，BUCK电路的输出端连接负载蓄电池。温度传感器实时监测外界环境温度的变化，通过计算得到最大功率点电压，再通过传统小步长MPPT法，解决现有最大功率点追踪装置速度与振荡之间的矛盾，加快追踪速度，减小震荡，增强对外界环境变化的适应能力，并对温度传感器设置每隔几分钟采集外界温度，重新计算最大功率点电压，实现对最大功率点的实时捕捉，提高光伏发电效率。
【专利说明】
光伏电池发电最大功率点跟踪装置
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及光伏太阳能发电，尤其是光伏电池发电最大功率点跟踪装置。
【背景技术】
[0003]太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染、可再生等优点，太阳能应用具有非常广泛的前景。欧美日本等国都在大力发展光伏太阳能发电，并取得了非常不错的成效。但光伏发电遇到的瓶颈问题是太阳能电池板的转化率，目前实验中的单晶硅太阳能电池转化率最高能达到21%，多晶硅为18%，而实际生产中有17%就算是很理想了。光伏电池是系统供能的源泉，最大限度地发挥光伏电池的作用，对于整个发电系统而言至关重要。由光伏电池的伏瓦特性曲线可知，输出功率是一条非线性曲线，受环境因素的影响，而在输出最大功率时的工作点，我们称为光伏电池的最大功率点(简称MPP)。根据外部环境因素或负载的不同来调节光伏电池的工作点，使其输出最大功率，这个过程称为最大功率点跟踪(Max PowerPoint Tracking，简称MPPT)。这种追踪在转化率比较低的时候显得尤为重要。
[0004]环境因素具有无法干预性，比如温度和光照处于不断变化之中，想要光伏电池工作一直在最大功率点，就得实时检测由于外界因素变化下的Upv和工^值，将实时采样值输入MPPT控制器，根据控制器的算法来进行计算，实时改变MPPT的工作电压或电流。目前，光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)控制技术，国内外有了一定程度的研究，也发展和提出了各种控制方法，从基础算法到改进算法再到智能算法，常用的有恒电压跟踪方法、干扰观察法、电导法增量等，其目的是为了实现光伏电池最大功率点跟踪。目前各种MPPT算法各有优缺点，恒定电压法只能在特定温度下很好的实现MPPT，不能适应变化的温度场合，其优点是控制简单易实现跟踪速度快;干扰观察法的优点是一直在寻找这个最大功率点，其缺点是产生震荡，若步长小，追踪速度慢;若步长大，震荡剧烈；电导增量法响应速度快，对硬件要求高；其他智能算法，理论上可以很好的实现最大功率点的追踪，但由于其算法复杂，对整个系统硬件要求特别高，在现实应用上不易实现。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是，提供一种光伏电池发电最大功率点的跟踪装置，能较好地适应环境的变化，在保持合理振荡的情况下提高追踪最大功率点的速度，提高光伏发电的效率。
[0006]本实用新型的技术内容是:光伏电池发电最大功率点跟踪装置，光伏电池板的输出端连接BUCK电路的输入端，电压采集模块、电流采集模块输出端连接单片机控制器的信号输入端，温度传感器的输出端连接单片机控制器的信号输入端，单片机控制器的PWM输出端连接BUCK电路的开关元件的控制端，BUCK电路的输出端连接负载蓄电池，电压电流检测电路的输入端连接负载蓄电池。
[0007]电压采集模块选用霍尔电压传感器CHV-20L;电流采集模块选用霍尔电流传感器CHB-25NP;温度传感器选用DS18B20数字温度传感器，由单片机引脚直接驱动;单片机控制器采用STC12C5A60S2，带有两路A/D输入分别接收检测来的电压和电流，一路PffM输出，连接BUCK电路的控制端。
[0008]本实用新型具有以下积极效果:由于温度传感器检测外界温度，实时监测外界环境的变化，通过计算可以得到最大功率点电压，从而快速实现MPPT，但存在一定的误差，再使用小步长MPPT，避免了大步长带来的振荡情况，解决原有最大功率点追踪装置速度和振荡之间的矛盾。温度传感器设置每隔几分钟采集外界温度，重新计算最大功率点电压，增强本实用新型对外界环境变化的适应能力，提高光伏发电效率。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型结构框图。
[0010]【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0011]如图1所示，光伏发电最大功率追踪器的结构框图，包括单片机控制器、电压采集模块、电流采集模块、温度传感器、BUCK电路和负载蓄电池。
[0012]光伏发电的主电路:光伏电池的输出端连接BUCK电路的输入端，BUCK电路的输出端连接负载电池的输入端。
[0013]控制电路:电压采集模块和电流采集模块的输入端连接负载蓄电池，输出端连接单片机的控制器的数据输入端，温度传感器采集环境的温度，输出端连接单片机的控制器的数据输入端，控制器的PWM输出端连接BUCK电路的控制输入端。
[0014]本实用新型的器件选择:电压采集模块可采用简单的电阻分压的形式来获得电压，但要注意采集电压能被单片机接受。对于要求比较高的系统，电压采集模块采用霍尔电压传感器CHV-20L;电流采集模块采用霍尔电流传感器CHB-25NP;温度传感器选用DS18B20数字温度传感器，可由单片机引脚直接驱动，从而减小外围电路；单片机控制器采用STC12C5A60S2，带有2路A/D输入，分别接收检测来的电压和电流，一路PffM输出，连接BUCK电路的控制端。
[0015]具体的控制过程如下:首先通过温度传感器采集环境的温度，由相关文献可知，最大功率点电压Um约等于0.75倍U。。，其中U。。为常温下(T=25°C)开路电压值，光伏电池的产品说明书会给出。再根据开路电压的降低率为-0.003mV/°C，可计算出相应的最大功率点电压Um，然后通过单片机控制器的Pmi输出端，调整BUCK电路的占空比，快速输出最大功率点的电压Um。但此时的输出还存在一定的误差，需要电压采集模块和电流采集模块采集来的实际电压电流值，通过小步长的干扰观察法来实现MPPT。而当外界环境变化时，可以通过控制器的定时器，比如2-5分钟产生一个中断，根据实时检测的温度，计算出BUCK电路的占空比来改变输出电压，然后再通过小步长的干扰观察法实现MPPT。从而增强系统对环境变化的适应性，提高光伏发电的效率。
【主权项】
1.光伏电池发电最大功率点跟踪装置，光伏电池板的输出端连接BUCK电路的输入端，其特征在于:电压采集模块、电流采集模块的输入端连接负载蓄电池，输出端连接单片机控制器的A/D输入端，温度传感器的输出端连接单片机控制器的信号输入端，单片机控制器的PWM输出端连接BUCK电路的开关元件的控制端，BUCK电路的输出端连接负载蓄电池。2.根据权利要求1所述的光伏电池发电最大功率点跟踪装置，其特征是，电压采集模块选用霍尔电压传感器CHV-20L;电流采集模块选用霍尔电流传感器CHB-25NP;温度传感器选用DS18B20数字温度传感器，由单片机引脚直接驱动;单片机控制器采用STC12C5A60S2，带有两路A/D输入分别接收检测来的电压和电流，一路PffM输出连接BUCK电路的控制端。
【文档编号】G05F1/67GK205721474SQ201620696083
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】吴德广
【申请人】邵阳学院