MPPT太阳能充电和恒流控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种MPPT太阳能充电和恒流控制器，属于太阳能光伏发电技术应用领域。MPPT太阳能充电和恒流控制器是由太阳能电池板、蓄电池、充电电路、恒流控制电路、电压取样电路、驱动电路和微控制器组成。充电阶段，电压采样电路采集太阳能电池板的输出电压，由微控制器中的MPPT算法计算太阳能电池板的最大功率点，通过充电电路向蓄电池充电；在输出电能阶段，蓄电池通过恒流控制电路向负载输出能量，输出电流感应电阻实时检测放电电流的大小，通过微控制器控制开关管的导通、并不断改变占空比，实现恒流输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种MPPT太阳能充电和恒流控制器，属于太阳能光伏发电技术应用领域。
技术介绍
太阳能充电控制器能够有效控制太阳能电池板向蓄电池充电的过程，并能够对蓄电池进行保护，以防止蓄电池过度充电造成损坏；恒流控制器能够给负载提供恒定不变的电流，从而保证需要恒流的负载可靠工作，防止蓄电池因过度放电而损坏。将充电和恒流控制器有效结合在一起，能够极大减少装置的元器件数量和体积，并提高可靠性。MPPT是太阳能电池板最大功率跟踪技术，将MPPT技术应用于太阳能电池板向蓄电池的充电过程中，可有效提高太阳能电池板的利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种MPPT太阳能充电和恒流控制器，通过硬件和软件技术将充电和恒流控制电路结合在一起，并在太阳能电池板向蓄电池的充电过程中加入MPPT技术。本专利技术的技术方案是：MPPT太阳能充放电和恒流控制器，由太阳能电池板PV、蓄电池B、充电电路10、恒流控制电路20、电压采样电路1、电压采样电路2、驱动电路U1、驱动电路U2和微控制器U3组成。在充电阶段，电压采样电路1采集太阳能电池板PV的输出电压，并由微控制器U3中的MPPT算法跟踪太阳能电池板的最大功率点，然后通过充电电路10向蓄电池B进行充电，微控制器U3采集充电电流感应电阻上的电压并实时改变输出PWM占空比，通过驱动电路U1改变充电电路10中MOSFET的开通时间，从而实现太阳能电池板PV对蓄电池B的MPPT充电控制，通过充电电流感应电阻上的电流和电压采样电路2上的电压，防止蓄电池B的过充；在蓄电池B输出电能阶段，蓄电池B通过恒流控制电路20向负载供电，微控制器U3采集输出电流感应电阻上的电压并实时改变输出PWM占空比，通过驱动电路U2改变恒流控制电路20中MOSFET的开通时间，从而保证输出电流的恒定，通过输出电流取样电阻上的电流和电压采样电路2上的电压，防止蓄电池B的过放。本专利技术的有益效果是：MPPT太阳能充电和恒流控制器，加入了MPPT技术，并在充电电路和恒流控制电路中加入了电流感应电阻，实现了最优的充电和恒流控制策略，太阳能电池板的利用率高并能保证输出电流的恒定。本专利技术具有结构简单、充电效率高、体积小、成本低的优点。附图说明图1为MPPT太阳能充电和恒流控制器结构框图；图2为MPPT太阳能充电和恒流控制器电气原理图。具体实施方式下面结合附图，通过实例对本专利技术做进一步说明。MPPT太阳能充电和恒流控制器，由太阳能电池板PV、蓄电池B、充电电路10、恒流控制电路20、电压采样电路1、电压采样电路2、驱动电路U1、驱动电路U2和微控制器U3组成。在充电阶段，电压采样电路1采集太阳能电池板的输出电压，并由微控制器U3中的MPPT算法跟踪太阳能电池板PV的最大功率点，通过充电电路10向蓄电池B进行充电，充电电流感应电阻R4实时检测充电电流的大小，并将其转化成电压信号，微控制器U3采集该电压信号并根据该电压信号的变化实时的改变输出PWM占空比，通过驱动电路U1改变充电电路10中的MOSFET开通时间，从而实现对蓄电池B充电过程的实时控制，通过采集充电电流感应电阻R4上的电流和电压取样电阻R7上的电压，防止蓄电池B过充；在蓄电池B输出电能阶段，蓄电池B通过恒流控制电路20向负载输出电能，输出电流感应电阻R5实时检测输出电流的大小，并将其转化成电压信号，微控制器U3采集该电压信号并根据该电压信号的变化改变输出PWM占空比，通过驱动电路U2改变恒流控制电路20中MOSFET的开通时间，从而保证蓄电池B放电过程中电流的恒定，通过输出电流感应电阻R5上的电流和电压取样电阻R7上的电压，防止蓄电池B的过放。所述的充电电路10由BUCK电路1、充电电流感应电阻R4组成，其中，BUCK电路1由MOSFET开关管Q1、Q2和电感L1组成，MOSFET开关管Q1与电感L1组成充电装置，MOSFET开关管Q2作为泄放电路，充电电流感应电阻R4用于实时检测充电过程的电流变化。MOSFET开关管Q1的漏极与太阳能电池板PV的P+连接，源极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与蓄电池B的正极连接，MOSFET开关管Q2的漏极与MOSFET开关管Q1的源极连接，源极与蓄电池B的负极、充电电流感应电阻R4的一端，充电电流感应电阻R4的另一端与太阳能电池板PV的P－相连。当MOSFET开关管Q1开通时，太阳能电池板PV通过MOSFET开关管Q1、电感L1向蓄电池B充电，充电电流感应电阻R4检测充电电流的大小，并将电压传送给微控制器U3，由微控制器U3控制MOSFET开关管Q1的开通时间；当MOSFET开关管Q1关断，MOSFET开关管Q2打开，通过电感L1继续向蓄电池B充电；MOSFET开关管Q1、Q2同时关断期间，蓄电池B完成吸气阶段；微控制器U3通过检测充电电流感应电阻R4上的电流和电压取样电阻R7上的电压，可以防止蓄电池B的过充。所述的恒流控制电路20由BUCK电路2、放电电流感应电阻R5组成，其中，BUCK电路2由MOSFET开关管Q3、Q4和电感L2组成，MOSFET开关管Q3与电感L2组成恒流装置，MOSFET开关管Q4作为泄放电路，输出电流感应电阻R5用于实时检测输出过程的电流变化。MOSFET开关管Q3的漏极与蓄电池B的正极连接，源极与电感L2的一端连接，电感L2的另一端为恒流源的输出正端，MOSFET开关管Q4的漏极与MOSFET开关管Q3的源极连接，源极与地连接，输出电流感应电阻R5一端与负载连接，另一端与地连接。当MOSFET开关管Q3开通时，蓄电池B通过MOSFET开关管Q3、电感L2向负载放电，输出电流感应电阻R5实时检测放电电流的大小，并将电压传送给微控制器U3，由微控制器U3控制MOSFET开关管Q3的导通时间，以保证输出电流恒定；在MOSFET开关管Q3关断，MOSFET开关管Q4达到R7上的电压，可以防止蓄电池B的过放。所述的驱动电路U1、驱动电路U2分别由两个LM25101C芯片组成，微控制器U3为MSP430F5132IDA芯片，以上三个芯片连接起来组成了本专利技术的控制部分。驱动电路U1的HO端连接MOSFET开关管Q1的栅极，LO端连接MOSFET开关管Q2的栅极，HI端与微控制器U3的P1.7端口相连，LI端与微控制器U3的P2.0端口相连；驱动电路U2的HO端连接MOSFET开关管Q3的栅极，LO端连接MOSFET开关管Q4的栅极，HI端与微控制器U3的P2.1端口相连，LI端与为控制器U3的P2.2端口相连。另外，微控制器U3的P1.0端口与电压采集电路的输出相连，P1.1端口与充电电流感应电阻R4的一端相连，P1.4端口与输出电流感应电阻R5的一端相连。在充电过程中，由P1.0端口采集太阳能电池板PV的输出电压，P1.1端口采集充电电压，通过微控制器U3的计算，由P1.7端口输出相应的PWM波形，从而控制MOSFET开关管Q1的开通时间，充电过程完成时，P1.7端口停止输出，P2.0端口输出相应的PWM波形，控制MOSFET开关管Q2开通；在输出电能的过程中，由P1.4端口采集输出过程的电压值，通过微控制器U3的计算，由P2.1端口输出相应的PWM波形，从而控制MOSFET开关管Q3和Q4的交替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MPPT太阳能充电和恒流控制器，由太阳能电池板(PV)、蓄电池(B)、充电电路(10)、恒流控制电路(20)、电压采样电路1、电压采样电路2、驱动电路(U1)、驱动电路(U2)和微控制器(U3)组成；在充电阶段，微控制器(U3)根据电压采样电路1中的电压和充电电流感应电阻(R4)上的电压，控制驱动电路(U1)的PWM占空比变化，使太阳能电池板(PV)输出最大功率；在电能输出阶段，微控制器(U3)采集输出电流感应电阻(R5)上的电压，控制驱动电路(U2)的PWM占空比变化，实现恒流输出。

【技术特征摘要】
1.一种MPPT太阳能充电和恒流控制器，由太阳能电池板(PV)、蓄电池(B)、充电电路(10)、恒流控制电路(20)、电压采样电路1、电压采样电路2、驱动电路(U1)、驱动电路(U2)和微控制器(U3)组成；在充电阶段，微控制器(U3)根据电压采样电路1中的电压和充电电流感应电阻(R4)上的电压，控制驱动电路(U1)的PWM占空比变化，使太阳能电池板(PV)输出最大功率；在电能输出阶段，微控制器(U3)采集输出电流感应电阻(R5)上的电压，控制驱动电路(U2)的PWM占空比变化，实...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学业，汪政，魏鈺，
申请(专利权)人：镇江问全电子科技有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32