专利名称：光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置的制作方法
技术领域：
光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置技术领域[0001]本实用新型属于太阳能电池领域，具体涉及一种光伏电池最大功率点跟踪及负 载保护装置。
背景技术：
[0002]随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机 也日益突出，太阳能的光伏利用日益受到人们的重视。当前为使太阳能电池始终维持最高 功率输出，提高系统效率，并高效对光伏电池能量储存方法的研究，已成为太阳能电池系统 研究的热点。最大功率点跟踪(MPPT)技术就是针对提高系统效率这一问题提出的。经过 多年的研究，MPPT的控制已经发展出恒定电压跟踪法、导纳增量法、扰动观察法、模糊控制 法等多种方法。但是现有技术中，太阳能电池的充电效率都不是很高，使得太阳能的利用效 率不高。实用新型内容[0003]本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负 载保护装置，该光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置可显著提高太阳能电池的充电效率。[0004]本实用新型是通过如下技术方案实现的:[0005]一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，包括:[0006]两个电压及电流测量电路，分别用于采集太阳能电池板和负载输出的电压及电 流，并将采集的电压及电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端 分别与太阳能电池板和负载相连，输出端均与MPPT MCU控制电路相连；[0007]DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池 板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范 围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连,输出端与电池充电管理电路相连,控 制端与MPPT MCU控制电路相连；[0008]电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/ DC降压电路相连，输出端与蓄电池相连；[0009]MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输 出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC降压电路。[0010]负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入 端与蓄电池和MPPT MCU控制电路相连，输出端与负载相连。[0011]进一步的，其还包括一为MPPT MCU控制电路提供电源的稳压电源电路；稳压电源 电路的输入端与蓄电池连接，输出端与MPPT MCU控制电路的电源接口相连。[0012]进一步的，所述MPPT MCU控制电路包括相连的ADC0808模数转换芯片和AT89C51 单片机。[0013]进一步的，所述电压及电流测量电路采用CSM006NPT霍尔电流传感器采集太阳能 电池板输出的电流，采用电阻分压法采集太阳能电池板输出的电压。[0014]进一步的，所述电池充电管理电路包括BQ24650太阳能电池充电控制器及其外围 电路。[0015]本实用新型所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置通过检测太阳能电 池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率，根据最大功率点跟踪策略，产生相应占空 比的PWM信号驱动DC/DC降压电路，改变太阳能电池板的输出电流和电压，进而追踪太阳 能电池的最大输出功率点，与此同时使DC/DC降压电路输出电压降到电池充电管理电路允 许的电压输入范围，通过电池充电管理电路完成对蓄电池的充电。同时，本实用新型通过检 测负载输出的电压电流，判断蓄电池是否过放，判断流经负载的电流是否超过预设值，若蓄 电池过放或流经负载的电流超过预设值则关断起开关作用的MOS管，起到保护蓄电池和负 载。本实用新型采用最大功率点追踪技术使太阳能电池始终保持在最大功率输出；并通过 电池充电管理电路对蓄电池进行高效充电。与现有技术相比本实用新型具有能够提高太阳 能电池的充电效率，以及能够对蓄电池进行高效充电等优点。
[0016]图1为本实用新型所述光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置的结构框图；[0017]图2为电压及电流测量电路中电流测量部分的电路原理图；[0018]图3为电压及电流测量电路中电压测量部分的电路原理图；[0019]图4为DC/DC降压电路的电路原理图；[0020]图5为MPPT MCU控制电路的电路原理图；[0021]图6为电池充电管理电路的电路原理图；[0022]图7为负载保护电路的电路原理图；[0023]图8为稳压电源电路的电路原理图。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明。[0025]如图1所示，本实用新型提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置， 包括:两个电压及电流测量电路，用于采集太阳能电池板和负载输出的电压和电流，并将采 集的电压和电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别与太 阳能电池板和负载相连，输出端与MPPT MCU控制电路相连；DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板的输出电流和电压；DC/DC降压电路的 输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能 电池板相连，输出端与电池充电管理电路相连，控制端与MPPT MCU控制电路相连；电池充 电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降压电路相连， 输出端与蓄电池相连;MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳 能电池的输出功率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC 降压电路。负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入 端与蓄电池和MPPT MCU控制电路相连，输出端与负载相连。[0026]本实用新型采取CSM006NPT霍尔电流传感器转换获取电流参数，该传感器能够将输入O ±19.2A电流转换成2.5±1%(零点失调电压)+0.625±0.5V的电压。如图2，通过CSM006NPT霍尔电流传感器将I被测电流转换成电压，再将转换成的输出电压V引入到单片机A / D采样通道。根据CSM006NPT霍尔电流传感器使用说明，可知I被测电流和转换后的输出电压V转换关系式:[0027]
权利要求1.一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，包括:两个电压及电流测量电路，分别用于采集太阳能电池板和负载输出的电压及电流，并 将采集的电压及电流输出至MPPT MCU控制电路；两个电压及电流测量电路的输入端分别 与太阳能电池板和负载相连，输出端均与MPPT MCU控制电路相连；DC/DC降压电路，用于根据MPPT MCU控制电路输出的PWM信号，来改变太阳能电池板 的输出电流和电压；DC/DC降压电路的输出电压在电池充电管理电路允许的电压输入范围 内；DC/DC降压电路的输入端与太阳能电池板相连,输出端与电池充电管理电路相连,控制 端与MPPT MCU控制电路相连；电池充电管理电路，用于对蓄电池进行充电；电池充电管理电路的输入端与DC/DC降 压电路相连，输出端与蓄电池相连；MPPT MCU控制电路，用于根据太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功 率；并根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号以驱动DC/DC降压电路；负载保护电路，用于对蓄电池起过放保护及限制负载电流；负载保护电路的输入端与 蓄电池和MPPT MCU控制电路相连，输出端与负载相连。
2.根据权利要求1所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，其 还包括一为MPPT MCU控制电路提供电源的稳压电源电路；稳压电源电路的输入端与蓄电 池连接，输出端与MPPT MCU控制电路的电源接口相连。
3.根据权利要求1所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，所 述MPPT MCU控制电路包括相连的ADC0808模数转换芯片和AT89C51单片机。
4.根据权利要求1所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，所 述电压及电流测量电路采用CSM006NPT霍尔电流传感器采集太阳能电池板输出的电流，采 用电阻分压法采集太阳能电池板输出的电压。
5.根据权利要求1所述的光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，其特征在于，所 述电池充电管理电路包括BQ24650太阳能电池充电控制器及其外围电路。
专利摘要本实用新型提供了一种光伏电池最大功率点跟踪及负载保护装置，包括电压及电流测量电路、DC/DC降压电路、电池充电管理电路和MPPTMCU控制电路和负载保护电路。本实用新型通过检测太阳能电池输出的电压电流，计算太阳能电池的输出功率，根据最大功率点追踪策略，产生相应占空比的PWM信号驱动DC/DC降压电路，改变太阳能电池板的输出电流和电压，进而追踪太阳能电池的最大输出功率点，与此同时使DC/DC降压电路输出电压降到电池充电管理电路允许的电压输入范围，通过电池充电管理电路完成对蓄电池的充电，同时蓄电池可通过负载保护电路为负载提供电能。与现有技术相比本实用新型具有能够提高太阳能电池的充电效率，以及能够对蓄电池进行高效充电等优点。
文档编号H02H7/18GK202957634SQ20122068524
公开日2013年5月29日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者汪金国, 韦文生, 滕晓菲, 王明刚 申请人:温州大学