《光伏发电最大功率跟踪控制器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏发电最大功率跟踪控制器的设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本文由松下野狐他哥贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。新能源专题光伏发电最大功率跟踪控制器的设计白连平 1 白 实2（1.北京信息科技大学自动化学院，北京 100192； 2.瑞萨电子（上海）有限公司北京分公司，北京 100190） 摘要 针对目前太阳能发电系统效率低的问题，本文利用微控制器设计了一种太阳能光伏发 电最大功率跟踪控制器。该控制器采用升降压式 DC/DC 转换电路，利用电压扰动法实现最大功率 点跟踪，使太阳能光伏电池始终保持最大功率输出；控制器 能实 电池的端电压，对 电池 电保 。该控制器 件 可 ， 了太阳能光伏发电系统效
2、率， 了 电池使用 。 太阳能光伏电池；最大功率点跟踪；DC/DC 转换电路；电压扰动法Design of Solar Controller with Maximum Power TrackingBai Lianping1 Bai Shi2 (1.School of Automation, Beijing Information Science &Technology University, Beijing 100192； 2.Renesas Tehnology (Shanghai) Co., Ltd, Beijing Branch, Beijing 100190) Abstract In v
3、iew of the low efficiency of solar photovoltaic system, short service life of the lead-acid battery and otherissues，designed a solar controller using microcontroller MC9S08QG8. The controller uses Buck-Boost DC/DC conversion circuit and voltage perturb algorithm to achieve maximum power point tracki
4、ng, and maintains the largest output of the solar cell. The controller also measures the battery voltage, and achieves the battery charge and discharge protection. The controller integrates software and hardware, has high reliability, increases solar photovoltaic systemefficiency and extends battery
5、 life. Key words solar controller；MPPT；DC/DC conversion circuit；voltage perturb algorithm1制器采用微控制器 实现最大功率点的跟踪控制， 有效 了太阳能电池的输出效率。太阳能 可利用的最的能源， currency1“ currency1 fi不fl 用fi不 ， ，太阳能光伏发电到 ”用。 太 阳能光伏电池的输出 载大 的 ，太阳能光伏电池输出的电 压电 发大的化， 使输出功率不 ， 光伏发电系统效率降低。 一 太阳能光伏电池的转换效率， 分利用光伏 转换的能 ，一 太阳能光伏发电系统 的 要 题。 本文对
6、太阳能电池的输出 了分， 了最大功率点跟踪的控制 控制 法，设计 制 了太阳能光伏发电最大功率跟踪控制器，该控2太阳能电池输出 太阳能电池输出 的，种 ，要 光 。太阳 能电池伏 1 。 1 可 看出， 25 ，太阳 能电池的输出电 电压 光的大 大； 不发化 ，太阳能电池的输 出电压 的升 降低。 2 太阳能电池伏 。可 看出， 一 ，光大，太阳能电池输出 的功率大；光不 ， ，太阳能电池输出的功率。 可 到 1042009 8 本资料 源于网络，版权归 著 有，禁止使用于一切商业 ，仅供交 学习用！请在下载后24内删除！新能源专题论 在不同的 下，太阳能电池输出 不同 的， 最大功率点 光
7、的化 化。 了 太阳能电池的发电效率，就要对太阳 能电池最大功率点 跟踪。3太阳能发电系统框 （a）同不同光太阳能控制器包括 DC/DC 转换电路 微控制 器 电压电 检 驱动电路 电保 电路 电路单元。该控制器采用低功耗 能 8 位微控 制器 MC9S08QG8，电压电 检 电路采集到的模 拟信号经 A/D 端口送入微控制器 分计 ，微 控制器通过驱动电路输出 PWM 脉冲控制信号调节 DC/DC 转换电路内部开 管的通断， 实现对转换电 路输出电压及电 的控制。控制器 能实 电池的端电压，对电池 电保 ，防止 电池过 或过 。 （b）同光不同1太阳能电池 U-I 44.1最大功率点跟踪的实
8、现（a）同不同光最大功率点跟踪控制 DC/DC 转换电路 在 电源 载fi间， 通过控制电压的方法将不可控的 输入 可控 的 输出的一种换电路，的”用于逆 系统 开 电源用 电动机驱动的设备中。 本文设计的太阳能控制器通过采用升降压式 DC/DC 转换电路， 将太阳能电池的不可控输出电压 转换成可控的输出电压。 升降压式 DC/DC 转换电路 输出电压既可 于又可低于输入电压的单管不隔离 转换电路。 4 ，电路由开 管 Q 二极管 D 电感 L 电容 C 构成，其输出电压极与输入电压极。（b）同光不同2太阳能电池 P-U 3太阳能光伏发电系统概述太阳能光伏发电系统要由光伏板 太阳能控 制器 电
9、池 载 4 部分构成。其中太阳能控制 器 整个系统的核心部分，要完成最大功率点跟 踪（MPPT） 电池的 电 载的供电 电池 保 功能，其 能的好坏决 了整个光伏系 统的 能。系统框 3 。4升降压式 DC/DC 转换电路4 可 看出， 开 管 Q 处于 通状态 ， 二极管 D 截止，电源给电感 L 电。 VL 可 表VL = Vi ? I L Rl （1） 通的 间 Ton 短， 有2009 8 105本资料 源于网络，版权归 著 有，禁止使用于一切商业 ，仅供交 学习用！请在下载后24内删除！新能源专题diL V ， I L = L T （ 2） dt L V ? I RL 将式 1） （
10、 代入式 2） 有 I L + = i L （ ， TON L 开 管 Q 处于截止状态 ，二极管 D 通， 电感 L 电。 VL = L VL = ?VO + VD + I L RL程框 见 5。（ 3）将式（ 3）代入式（ 2） ，有 ?VO + VD + I L RL I L ? = TOFF L 根据能 守恒 律有?V + VD + I L RL Vi ? I L RL TON = O TOFF L L 可 到VO = ? Vi TON T ? VD ? I L RL TOFF TOFF（ 4）其中， T = TON + TOFF 。 T 用占空比 D 代替 ON ，式（ 4）可 表
11、T I RL D VO = ?Vi ? VD ? L 1? D 1? D 二极管上的压降 VD 电感的效电阻 RL 可 近似 0，上式可 简化 D （ 5） VO = ?Vi 1? D 式（ 5）可 看出 D=0.5 ， VO = Vi ； V V D Vi ， DC/DC 即 转换电路的输出电压即可 于又可低于输入电压。 只要根据输入电压，通过调节开 管 Q 的占空 比， 可 将不可控的 输入成可控的 输出， 利用 DC/DC 转换电路的这一点可 实现最 大功率点跟踪（ MPPT） 。 4.2 跟踪控制方法设计 了实现最大功率点跟踪功能，本文采用电压 扰动法， 则 电压的化始终 让太阳能电池
12、输 出功率朝大的方向改。电压扰动法简述 下 太 阳能控制器在每个控制周 用较的 改太阳 能电池的输出，方向可 加可 减。然 后，比较干扰周 前后太阳能电池的输出功率， 果输出功率加，那么继 上一周 的方向继 干扰 过程， 果检 到输出功率减，则改 干扰 方向。这 ，太阳能电池的实 点 就能 近前最大功率点，最终在其 近的一 个较 到 态。最大功率点跟踪控制 5 MPPT 控制 程框 5太阳能控制器 件电路设计控制器体电路 6 ，采用微控制器 MC9S08QG8 核心控制单元， 使用 MOS 管 电控制管保 管，减 了系统功耗开 。 可 检 到太阳能电池的输出电压 电 DC/DC 转换电路的输出
13、电 ，采用 电 压检 电路；转换电路的输出电压 电池的端电 压用电阻分压法 采集， 上采集到的 个模拟 电压信号通过 A/D 端口送入微控制器。由于 二极管比 通二极管 有管压降低 功耗 电 能效”点， 电路中采用 二极管 D2 防 二极管，防止 电池向太阳能电池 向 电。 控制器通过控制 DC/DC 转换电路的内部开 管 Q1 的通断，可 控制 电池的 电过程；在 电池 载间 开 管 Q2， 电池电压于 过电压 ，切断 电池与 载间的 路，防止 电池的过 ；只有 电池电压 新升到 电压 内，开 管 Q2 新通。 5.1 微控制器电源换电路 控制器体 成本的限制， 微控制器 核 心的控制电路的
14、电源通过 电池端电压换 ， 7 的 LM317 端可调 压器换出微控制器 的电源电压。1062009 8 本资料 源于网络，版权归 著 有，禁止使用于一切商业 ，仅供交 学习用！请在下载后24内删除！新能源专题6控制器电路 7微控制器电源换电路LM317 输出电压化 1.2537V， 只要 2 个电阻就可 设输出电压。 LM317 输出端 Vout 调整端 ADJ fi间 供 1.25V 的 电压 Vref ，9电压检 电路输出电压下公式Vout = Vref (1 + R2 ) R1Vi =R2 (V+ ? V? ) R1MOS 管驱动电路 MC9S08QG8 使用 PTB6 PTB7 2 个 MOSEFT 开 管的极控制信号， 控制开 管 Q1 Q2。 Q1 currency1， PTB6 输出 电平 ， 极 管 Q3 通，Q1 极 低电平，Q1 截止；fi PTB6 低电平 ， Q1 通。驱动电路 8。5.2设计电路 ，根据实 要“ 选 R1 R2 的阻，可 对输入电压信号 大，到要 的模拟电压信号。 5.4 实验 果 用改 后的扰动fifl法对太阳能电池 最 大功率点跟踪控制，在不同的光下 太阳 能电池板的输出电压，其电压 表 1。表1光 /(W/m2) 输出电压/
