光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置的制造方法
【專利摘要】光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置，光伏電池板的輸出端連接BUCK電路的輸入端，電壓、電流采集模塊的輸入端連接負載蓄電池，輸出端連接單片機控制器的A/D輸入端，溫度傳感器的輸出端連接單片機控制器的信號輸入端，單片機控制器的PWM輸出端連接BUCK電路的開關元件控制端，BUCK電路的輸出端連接負載蓄電池。溫度傳感器實時監(jiān)測外界環(huán)境溫度的變化，通過計算得到最大功率點電壓，再通過傳統(tǒng)小步長MPPT法，解決現有最大功率點追蹤裝置速度與振蕩之間的矛盾，加快追蹤速度，減小震蕩，增強對外界環(huán)境變化的適應能力，并對溫度傳感器設置每隔幾分鐘采集外界溫度，重新計算最大功率點電壓，實現對最大功率點的實時捕捉，提高光伏發(fā)電效率。
【專利說明】
光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置
[0001 ] 技術領域:
[0002]本實用新型涉及光伏太陽能發(fā)電，尤其是光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置。
【背景技術】
[0003]太陽能具有取之不盡、用之不竭、清潔無污染、可再生等優(yōu)點，太陽能應用具有非常廣泛的前景。歐美日本等國都在大力發(fā)展光伏太陽能發(fā)電，并取得了非常不錯的成效。但光伏發(fā)電遇到的瓶頸問題是太陽能電池板的轉化率，目前實驗中的單晶硅太陽能電池轉化率最高能達到21%，多晶硅為18%，而實際生產中有17%就算是很理想了。光伏電池是系統(tǒng)供能的源泉，最大限度地發(fā)揮光伏電池的作用，對于整個發(fā)電系統(tǒng)而言至關重要。由光伏電池的伏瓦特性曲線可知，輸出功率是一條非線性曲線，受環(huán)境因素的影響，而在輸出最大功率時的工作點，我們稱為光伏電池的最大功率點(簡稱MPP)。根據外部環(huán)境因素或負載的不同來調節(jié)光伏電池的工作點，使其輸出最大功率，這個過程稱為最大功率點跟蹤(Max PowerPoint Tracking，簡稱MPPT)。這種追蹤在轉化率比較低的時候顯得尤為重要。
[0004]環(huán)境因素具有無法干預性，比如溫度和光照處于不斷變化之中，想要光伏電池工作一直在最大功率點，就得實時檢測由于外界因素變化下的Upv和工^值，將實時采樣值輸入MPPT控制器，根據控制器的算法來進行計算，實時改變MPPT的工作電壓或電流。目前，光伏電池最大功率點跟蹤(MPPT)控制技術，國內外有了一定程度的研究，也發(fā)展和提出了各種控制方法，從基礎算法到改進算法再到智能算法，常用的有恒電壓跟蹤方法、干擾觀察法、電導法增量等，其目的是為了實現光伏電池最大功率點跟蹤。目前各種MPPT算法各有優(yōu)缺點，恒定電壓法只能在特定溫度下很好的實現MPPT，不能適應變化的溫度場合，其優(yōu)點是控制簡單易實現跟蹤速度快;干擾觀察法的優(yōu)點是一直在尋找這個最大功率點，其缺點是產生震蕩，若步長小，追蹤速度慢;若步長大，震蕩劇烈；電導增量法響應速度快，對硬件要求高；其他智能算法，理論上可以很好的實現最大功率點的追蹤，但由于其算法復雜，對整個系統(tǒng)硬件要求特別高，在現實應用上不易實現。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種光伏電池發(fā)電最大功率點的跟蹤裝置，能較好地適應環(huán)境的變化，在保持合理振蕩的情況下提高追蹤最大功率點的速度，提高光伏發(fā)電的效率。
[0006]本實用新型的技術內容是:光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置，光伏電池板的輸出端連接BUCK電路的輸入端，電壓采集模塊、電流采集模塊輸出端連接單片機控制器的信號輸入端，溫度傳感器的輸出端連接單片機控制器的信號輸入端，單片機控制器的PWM輸出端連接BUCK電路的開關元件的控制端，BUCK電路的輸出端連接負載蓄電池，電壓電流檢測電路的輸入端連接負載蓄電池。
[0007]電壓采集模塊選用霍爾電壓傳感器CHV-20L;電流采集模塊選用霍爾電流傳感器CHB-25NP;溫度傳感器選用DS18B20數字溫度傳感器，由單片機引腳直接驅動;單片機控制器采用STC12C5A60S2，帶有兩路A/D輸入分別接收檢測來的電壓和電流，一路PffM輸出，連接BUCK電路的控制端。
[0008]本實用新型具有以下積極效果:由于溫度傳感器檢測外界溫度，實時監(jiān)測外界環(huán)境的變化，通過計算可以得到最大功率點電壓，從而快速實現MPPT，但存在一定的誤差，再使用小步長MPPT，避免了大步長帶來的振蕩情況，解決原有最大功率點追蹤裝置速度和振蕩之間的矛盾。溫度傳感器設置每隔幾分鐘采集外界溫度，重新計算最大功率點電壓，增強本實用新型對外界環(huán)境變化的適應能力，提高光伏發(fā)電效率。
【附圖說明】

[0009]圖1是本實用新型結構框圖。
[0010]【具體實施方式】下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0011]如圖1所示，光伏發(fā)電最大功率追蹤器的結構框圖，包括單片機控制器、電壓采集模塊、電流采集模塊、溫度傳感器、BUCK電路和負載蓄電池。
[0012]光伏發(fā)電的主電路:光伏電池的輸出端連接BUCK電路的輸入端，BUCK電路的輸出端連接負載電池的輸入端。
[0013]控制電路:電壓采集模塊和電流采集模塊的輸入端連接負載蓄電池，輸出端連接單片機的控制器的數據輸入端，溫度傳感器采集環(huán)境的溫度，輸出端連接單片機的控制器的數據輸入端，控制器的PWM輸出端連接BUCK電路的控制輸入端。
[0014]本實用新型的器件選擇:電壓采集模塊可采用簡單的電阻分壓的形式來獲得電壓，但要注意采集電壓能被單片機接受。對于要求比較高的系統(tǒng)，電壓采集模塊采用霍爾電壓傳感器CHV-20L;電流采集模塊采用霍爾電流傳感器CHB-25NP;溫度傳感器選用DS18B20數字溫度傳感器，可由單片機引腳直接驅動，從而減小外圍電路；單片機控制器采用STC12C5A60S2，帶有2路A/D輸入，分別接收檢測來的電壓和電流，一路PffM輸出，連接BUCK電路的控制端。
[0015]具體的控制過程如下:首先通過溫度傳感器采集環(huán)境的溫度，由相關文獻可知，最大功率點電壓Um約等于0.75倍U。。，其中U。。為常溫下(T=25°C)開路電壓值，光伏電池的產品說明書會給出。再根據開路電壓的降低率為-0.003mV/°C，可計算出相應的最大功率點電壓Um，然后通過單片機控制器的Pmi輸出端，調整BUCK電路的占空比，快速輸出最大功率點的電壓Um。但此時的輸出還存在一定的誤差，需要電壓采集模塊和電流采集模塊采集來的實際電壓電流值，通過小步長的干擾觀察法來實現MPPT。而當外界環(huán)境變化時，可以通過控制器的定時器，比如2-5分鐘產生一個中斷，根據實時檢測的溫度，計算出BUCK電路的占空比來改變輸出電壓，然后再通過小步長的干擾觀察法實現MPPT。從而增強系統(tǒng)對環(huán)境變化的適應性，提高光伏發(fā)電的效率。
【主權項】
1.光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置，光伏電池板的輸出端連接BUCK電路的輸入端，其特征在于:電壓采集模塊、電流采集模塊的輸入端連接負載蓄電池，輸出端連接單片機控制器的A/D輸入端，溫度傳感器的輸出端連接單片機控制器的信號輸入端，單片機控制器的PWM輸出端連接BUCK電路的開關元件的控制端，BUCK電路的輸出端連接負載蓄電池。2.根據權利要求1所述的光伏電池發(fā)電最大功率點跟蹤裝置，其特征是，電壓采集模塊選用霍爾電壓傳感器CHV-20L;電流采集模塊選用霍爾電流傳感器CHB-25NP;溫度傳感器選用DS18B20數字溫度傳感器，由單片機引腳直接驅動;單片機控制器采用STC12C5A60S2，帶有兩路A/D輸入分別接收檢測來的電壓和電流，一路PffM輸出連接BUCK電路的控制端。
【文檔編號】G05F1/67GK205721474SQ201620696083
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】吳德廣
【申請人】邵陽學院