一种最大功率点跟踪控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及最大功率点跟踪控制电路。
【背景技术】
[0002]世界能源需求不断在增加，太阳能和风能是一类到处可取、用之不竭的绿色能源。这一类能源开发利用都有一个基本共同点，采集输出最大功率点受环境因素变化。掌握最大功率点跟踪控制原理和方法，变得至关重要。
[0003]没有MPPT (最大功率点跟踪Maximum Power Point Tracking简称MPPT)功能的转换器，根据输入源特性，由拓扑变换电路的控制芯片固定占空比输出。一般的MPPT功能控制，基本上由MCU处理芯片直接输出PWM驱动控制开关管占空比，根据采样到的功率不断调节占空比获取最大功率点。直接控制占空比的MCU价格便宜的，采样精度和速度比较差，导致MPPT精度偏低。采样精度和速度满足要求的又常常价格昂贵。在很多使用领域要求转换控制器不仅仅需要MPPT功能，还需要输出恒压、恒流。全部使用MCU处理控制，除价格昂贵外，编程处理控制方式更加复杂，工作量和能力要求也很大。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对目前MPPT控制电路程处理控制方式更加复杂的不足，提供一种最大功率点跟踪控制电路。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种最大功率点跟踪控制电路，包括设置在发电装置的直流输出干线上的开关管，产生控制开关管开闭的PWM信号的PWM电路；所述的开关管为场效应管Ql ;
[0006]所述的PWM电路包括PWM拓扑控制芯片U3、产生可控制模拟电压信号MPPT_VS的模拟电压信号MPPT_VS产生装置、运算放大器UlB ;所述的运算放大器UlB的反相端通过电阻Rl接模拟电压信号MPPT_VS，所述的运算放大器UlB的同相端接参考电压；在所述的运算放大器UlB的反相端与输出之间接有电阻R2 ；
[0007]在所述的运算放大器UlB的输出接二极管Dl的阴极、二极管Dl的阳极接PWM拓扑控制芯片U3的FB引脚，PWM拓扑控制芯片U3的DR引脚接所述的场效应管Ql的栅极。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:选择控制芯片多样性，实现MPPT跟踪精度99.5%以上。MPPT控制电路与反馈脚隔离，不影响PWM拓扑芯片控制其他恒压、恒流等多个反馈环路，各电路之间可以实现自动切换。满足未来转换器多规格要求。
[0009]本实用新型的优选方案有:所述的模拟电压信号MPPT_VS产生装置包括微处理器U2、电阻R5、电阻R6、电容Cl和电容C2 ;所述的电阻R5和电阻R6串连；电阻R6的两端分别通过电容Cl和电容C2接地，电阻R5的一端接微处理器U2产生的方法信号PWMl。
[0010]对于一些不能产生模拟电压信号的处理器，可以通过产生一定的占空比的方波信号PWMl，然后利用两级积分电路，如上面的电阻R5和电容Cl组成的第一级积分电路和由电阻R6和电容C2组成的第二级积分电路产生MPPT_VS。
[0011]另外，还包括发电装置输出电压检测电路和输出电流检测电路，所述的输出电压检测电路和输出电流检测电路分别接所述的微处理器U2。所述的输出电压检测电路包括串连在发电装置输出两端的电阻Rl I和电阻Rl2，电阻Rl I和电阻Rl2的连接点接所述的微处理器U2。
[0012]其中:所述的输出电流检测电路包括运算放大器UlA ;所述的运算放大器UlA的同相端通过电阻R9接发电装置输出的电源地GND;所述的运算放大器UlA的反相端通过电阻R8接发电装置输出输出的负线PT —;在电源地GND和负线PT —之间并联连接有电阻R7和电容C5 ;在所述的运算放大器UlA的反相端与输出端之间接电阻R10，在所述的运算放大器UlA的输出端与所述的微处理器U2通过电源地GND之间设置有串连电阻R14和电阻R13 ；电阻R14和电阻R13的连接点接所述的微处理器。
[0013]微处理器U2通过接收检测到的电流和电压，计算输出功率，然后，按顺序变化输出的方波PWMl，再对接收到的电压和电流进行乘法，得到第二个功率，如此，找到最大功率MPPT所对应的PWMl.
[0014]还包括恒流控制环路和恒压控制环路；所述的恒流控制环路和恒压控制环路分别设置在所述的微处理器输出的恒流控制信号PWM3和恒压控制信号PWM2与所述的PWM拓扑控制芯片U3的FB引脚之间。所述的恒流控制环路包括运算放大器U4B，所述的微处理器U2的恒流控制信号PWM3输出端通过电阻R24、电阻R23、电阻R22串连接运算放大器U4B的同相端，在电阻R23的两端分别通过电容Cll和ClO接地；所述的运算放大器U4B的反相端通过电阻R21接输出电流参考电流取样点；在所述的运算放大器U4B的反相端与输出之间连接有电容C9和由电容C8和电阻R20串连的电路；所述的运算放大器U4B的输出接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接所述的PWM拓扑控制芯片U3的FB引脚。所述的恒压控制环路包括运算放大器U4A，所述的微处理器U2的恒压控制信号PWM2输出端通过电阻R27、电阻R26、电阻R19串连接运算放大器U4A的同相端，在电阻R26的两端分别通过电容C12和C13接地；所述的运算放大器U4A的反相端通过电阻接输出参考电压；在所述的运算放大器U4A的反相端与输出之间连接有电容C7和由电容C6和电阻R16串连的电路；所述的运算放大器U4A的输出接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接所述的PWM拓扑控制芯片U3的FB引脚。
[0015]在所述的PWM拓扑控制芯片U3的FB引脚与Verf引脚之间串连有电阻R25。
[0016]以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例1原理图。
[0018]图2是本实用新型实施例2的原理图。
[0019]图3是本实用新型实施例3的原理图。
[0020]图4是采用风力发电时的变换电路。
【具体实施方式】
[0021]实施例1，如图1所示，本实施例是一种MPPT控制电路，本实施例中所采用的微处理器U2，可以产生模拟的电压信号MPPT_VS，经过电阻Rl连接运算放大器UlB反相端，运算放大器UlB反相端与输出端用电阻R2连接。同相端为Vcc经电阻R3、电阻R4串联分压的固定参考电压。MPPT_VS从小到大变化，则输出第7脚从大到小变化，当第7脚小于反馈脚FB时二极管Dl导通，使得PWM控制芯片输出DR占空比从大到小变化。MPPT_VS也可以从大到小变化，使DR占空比从小到大变化。
[0022]本实施例中，PWM拓扑控制芯片U3反馈脚FB电平与驱动脚DR的占空比呈——对应关系。微处理器U2输出MPPT_VS基准在(O?VDD)范围内单调线性变化，经图1中R1、R2、R3、R4、UUDl电路后满足反馈FB脚全范围单调变化，U3驱动DR占空比将会从最大到小变化。发电装置的拓扑变换电路，比如BUCK，BOOST，反击，正击，半桥，全桥等等以及他们演变电路，根据输入输出，功率大小，实际使用选择不同的拓扑，此MPPT环路没有指定拓扑，不限定使用。本专利是在原来的拓扑电路上增加MPPT功能的一种电路。拓扑变换电路的开关管在驱动DR的占空比变化过程中，输入/输出不同电压U和电流I。U2采样不同MPPT_VS基准对应的功率P = H相互比较，把得到最大功率点对应的MPPT_VS基准电平固定输出，使得拓扑电路工作在输出最大功率点，实现输入最大功率点跟踪。
[0023]如图2所示，为实施例2的控制电路图，这种方式中，所使用的微处理器U2不能产生模拟电压信MPPT_VS只能产生一定占空比的方波信号，如图2中U2输出PWMl方波，占空比变化范围O?100%，经电阻R5、电阻R6、电容Cl、电容C2——对应的MPPT_VS范围为(O?VDD)。PWMl经过R5、Cl和R6、C2两次阻容积分成模拟量MPPT_VS，PWMl的幅值为VDD，占空比为D，则有MPPT_VS = VDD*D，一个占空比D对应一个模拟电平MPPT_VS，D为(O?100% )则有MPPT_VS为(O?VDD)。PWMl占空比在变化的过程中，采样比较，MCU采样U、I，计算不同点的占空比D对应的P = U*I，相互比较P得出最大的功，得到最大功率点，固定输出最大功率点对应的占空比PWM1，跟踪到最大功率点。输入功率点受环境因素影响，MCU可以根据情况每间隔一段时间重复跟踪最大功率点。微处理器U2输出的MPPT_VS或者PWMl方波和PWM控制芯片U3输出驱动DR的占空比，变换器输入/输出Π功率点一一对应，通过采样输入/输出U、I确定MPPT_VS或者PWMl。
[0024]图2中VCC为固定供电电平，经电阻R4、电阻R3分压给运放UlB的正端，MPPT_VS基准经电阻Rl连接运放UlB的负端，运放UlB负端与输出用电阻R2连接。电路通过调节电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值，能够满足反馈脚FB所需要的电平范围。二极管Dl主要作用