Mppt统一控制电路及其控制方法_2

文档序号:9690594阅读:来源:国知局
到蓄电池充满时,自动切换到恒压控制功能模式,太阳能电池阵偏离最大功率点,以保证蓄电池不过充电,并且满足载荷的正常功率需求;此外统一控制电路实时检测蓄电池组充电电流,保证蓄电池组充电电流不大于蓄电池组最大允许充电电流,保证能源系统的稳定运行。该统一控制电路实现了不同工作模式的统一控制,实现了能源系统的最优化控制策略,适合于长航时太阳能飞行器能源系统,具有重要的研究价值和应用前景。
【附图说明】
[0017]图1为太阳能无人机能源系统的;
图2为本发明MPPT统一控制电路的电路模块图;
图3为本发明MPPT统一控制电路的MPPT控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图,进一步说明本发明的具体实施例。
[0019]如图2所示,为一种用于太阳能无人机能源系统不调节母线的MPPT统一控制电路的实施例,实现太阳能电池阵功率调节、最大功率点跟踪、恒压控制和限流控制等功能,实现太阳能无人机能源系统效能的最大发挥。该控制电路包含:太阳能电池阵电压采样电路201、电路连接太阳能电池阵功率采样电路201输出端的太阳能电池阵功率自主调节单路205,电路连接太阳能电池阵功率采样电路201输出端的MPPT跟踪电路204,母线电压采样电路202,电路连接母线电压采样电路202输出端的母线恒压自主调节电路206,蓄电池电流采样电路203、电路连接蓄电池电流采样电路203输出端的蓄电池电流自主调节电路207、电路连接太阳阵功率自主调节单路205、母线恒压自主调节电路206和蓄电池电流自主调节电路207输出端的逻辑电路208、电路连接逻辑电路208输出端的驱动电路209、电路连接驱动电路209输出端的功率电路210,功率电路210反馈至母线电压采样电路202和蓄电池电流采样电路203。
[0020]太阳能电池阵电压采样电路201用于实时采样太阳能电池阵电压和电流。
[0021]MPPT跟踪电路204接收太阳能电池阵电压采样电路201采集的太阳能电池阵电压和电流,并通过扰动太阳能电池阵电压和电流,查看太阳能电池阵扰动后功率变化大小,从而搜索和判断太阳能电池阵的最大功率点。
[0022]太阳能电池阵功率自主调节电路205与MPPT跟踪电路204协同操作,根据MPPT跟踪电路204搜索得的最大功率点和太阳能电池阵功率采样电路201实时采样的太阳能电池阵的电压和电流,太阳能电池阵功率自主调节电路205在MPPT跟踪电路204的配合下扰动和调节太阳能电池阵功率,使太阳能电池阵固定在最大功率点。
[0023]太阳能电池阵电压采样电路201、太阳能电池阵功率自主调节单路205、MPPT跟踪电路204组成最大功率点跟踪模块,最大功率点跟踪模块用于对系统运行MPPT功能模式,采样太阳能电池阵电流和电压,搜索太阳能电池阵的最大功率点,调节太阳能电池阵电流和电压,固定太阳能电池阵在最大功率点。
[0024]母线电压采样电路202用于实时采样太阳能无人机能源系统电路中的母线电压。
[0025]母线恒压自主调节电路206接收母线电压采样电路202采样的母线电压,并通过预设的电压参考量对母线电压进行自主调节,使母线电压保持恒定。
[0026]母线电压采样电路202和母线恒压自主调节电路206组成恒压控制模块,恒压控制模块用于对系统实现恒压控制功能,采样母线电压,通过电压参考值调节母线电压保持恒定。
[0027]蓄电池电流采样电路203用于实时采样蓄电池组充电电流。
[0028]蓄电池电流自主调节电路207用于接收蓄电池电流采样电路203采样的蓄电池组充电电流,通过预设的电流参考量对蓄电池组充电电流进行调节,使蓄电池组充电电流小于等于蓄电池组最大充电电流。
[0029]蓄电池电流采样电路203和蓄电池电流自主调节电路207组成限流控制模块,限流控制模块用于系统在正常运行时对蓄电池组充电电流进行限流功能,其采样蓄电池组充电电流,通过电流参考量调节蓄电池组充电电流,保持蓄电池组充电电流小于等于蓄电池组最大充电电流。
[0030]逻辑电路208用于接收最大功率点跟踪模块输出的太阳能电池阵电流和电压、恒压控制模块输出的母线电压、限流控制模块输出的蓄电池组充电电流的情况,判定最大功率点跟踪模块、或恒压控制模块、或限流控制模块启动工作。基于不调节母线的MPPT统一控制电路的三种功能电路根据逻辑电路进行统一控制,根据太阳阵功率输出情况、载荷功率需求以及蓄电池组状态等不同工况,判定进行各种功能模式的自动切换。
[0031]驱动电路209电路连接逻辑电路输出端,根据逻辑电路的判定,驱动最大功率点跟踪模块、或恒压控制模块、或限流控制模块工作。
[0032 ]功率电路210电路连接驱动电路输出端,控制最大功率点跟踪模块、或恒压控制模块、或限流控制模块的工作功率。同时,功率电路210还将其输出反馈至母线电压采样电路202和蓄电池电流采样电路203。
[0033]逻辑电路208、驱动电路209和功率电路210组成逻辑控制模块,逻辑控制模块用于接收最大功率点跟踪模块输出的太阳能电池阵电流和电压、恒压控制模块输出的母线电压、限流控制模块输出的蓄电池组充电电流的情况,从而获取太阳阵功率输出情况、载荷功率需求以及蓄电池组状态等不同工况,并且根据该太阳阵功率输出情况、载荷功率需求以及蓄电池组状态等不同工况,判定最大功率点跟踪模块、或恒压控制模块、或限流控制模块启动工作。
[0034]如图3所示,本发明还公开了一种MPPT统一控制电路的控制方法,实现太阳能无人机能源系统的MPPT功能、恒压控制功能和限流控制功能,例如,当能源系统供电时首先检测系统工作状态,在锂离子蓄电池组未充满电时,统一控制电路处于MPPT功能模式,跟踪太阳电池阵最大功率点电压,使太阳电池阵输出最大功率;当锂离子蓄电池组充满电后,统一控制电路处于恒压控制功能模式,太阳电池阵工作点电压根据后端负载需求功率变化,偏离最大功率点。
[0035]该MPPT统一控制电路的控制方法具体包含:
逻辑控制模块接收最大功率点跟踪模块采样的太阳能电池阵电流和电压,判定太阳能电池阵未工作于最大功率点时,控制最大功率点跟踪模块启动工作,太阳能无人机能源系统运行在MPPT功能。如图3所示,MPPT控制方法包含以下流程:MPPT跟踪电路首先针对太阳能电池阵的电流Isa、电压13进行采样,然后与太阳能电池阵功率自主调节电路配合对电压¥53、电流1进行扰动,分别扰动到3¥^和131_其中&、13为系数,0.95^〈1,0.95^3〈1,系数需要根据太阳电池阵1-V曲线进行调整。在进行电压扰动过程中实时计算太阳电池阵输出功率。经过若干循环后,功率变化小于1%时,则停止扰动,实时计算当前功率并计时60s,若在60s结束前功率变化持续小于1%,即实现了太阳电池阵最大功率点工作;若在60s结束前采样得太阳电池阵输出功率变化大于3%,则MPPT跟踪电路继续执行扰动程序,直至功率变化持续小于1%;若在60s计时结束时,测算功率变化在:大于等于1%,且小于等于3%,则继续进行60s计时和功率变化测算。本实施例中,优选a取0.97,b
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