基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，包括控制模塊，與控制模塊電連接的顯示模塊、電壓電流采集模塊，所述的電壓電流采集模塊與信號處理模塊電連接，信號處理模塊與模數轉換模塊電連接，信號處理模塊設有濾波器及運算放大器，電壓電流采集模塊采集的數據通過信號處理模塊后，由信號處理模塊傳輸給數據轉換模塊，數據轉換模塊將電壓、電流的模擬信號轉化為數字信號并將數字信號傳輸給控制模塊；控制模塊通過光電耦合器連接開關脈寬凋制器。本實用新型電路簡單、控制方法靈活，可以跟隨環境的變化，準確地跟蹤太陽能光伏電池輸出的最大功率點，同時在跟蹤過程中引起輸出電能的振蕩和波動極小。
【專利說明】
基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器
技術領域
[0001]本實用新型涉及控制器，具體是一種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器。
【背景技術】
[0002]目前，光伏系統所面臨的主要問題之一是轉換效率低。國內外許多文獻針對此問題提出實現太陽能最大功率點跟蹤的方法，其中的“爬山法”，因控制思路簡單，實現較為方便得到廣泛的應用。但是由于在穩定跟蹤時，會出現兩種情況:一是因在最大功率點附近振蕩運行導致功率損失;二是因外界環境的突變如隨機性和快速性變化的風、云等致使跟蹤方向的誤判，兩者導致爬山法不能完全實現最大功率點跟蹤。基于此，研發一個高可靠性和高集成度的自動控制系統，解決因在最大功率點附近振蕩運行造成的功率損失和出現跟蹤方向誤判的問題，實現又快又好的跟蹤，顯得尤為重要。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，以Buck型降壓電路為主電路，采用單片機進行控制，實現對太陽能電壓、電流的數據采集和處理，計算出最大功率點并進行功率點大小的比較，最終完成對功率開關的精確控制。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]—種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，包括控制模塊，與控制模塊電連接的顯示模塊、電壓電流采集模塊，所述的電壓電流采集模塊與信號處理模塊電連接，信號處理模塊與模數轉換模塊電連接，信號處理模塊設有濾波器及運算放大器，電壓電流采集模塊采集的數據通過信號處理模塊后，由信號處理模塊傳輸給數據轉換模塊，數據轉換模塊將電壓、電流的模擬信號轉化為數字信號并將數字信號傳輸給控制模塊;控制模塊通過光電耦合器連接開關脈寬凋制器。
[0006]本實用新型將DC-DC變換器接入太陽能光伏電池的輸入回路，并將對DC-DC變換器的輸入、輸出電壓和電流測量結果通過單片機的分析運算，由單片機輸出PWM脈沖調節DC-DC轉換器內部開關管占空比的變化等值改變其負載大小，控制太陽能光伏電池的輸出電壓以實現最大功率點跟蹤。由于采用了降壓式(Buck)DC-DC轉換電路來實現最大功率點跟蹤，所以該方法電路簡單、軟硬件結合、控制方法靈活，可以跟隨環境的變化，準確地跟蹤太陽能光伏電池輸出的最大功率點，同時在跟蹤過程中引起輸出電能的振蕩和波動極小。
[0007]進一步的優選技術方案如下:
[0008]所述的顯示模塊設有顯示芯片，顯示芯片連接控制數碼顯示管。
[0009]本實用新型選擇鍵盤顯示芯片ZLG7289B，其具有串行接口的，可同時驅動8位共陰式數碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片。該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。ZLG7289B內部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進制碼，并同時具有2種譯碼方式，此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。ZLG7289B具有片選信號，可方便地實現多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。其只需控制4個引腳即可，控制起來十分方便。7289具有兩種命令形式:純指令類型和數據指令類型。但無論是讀入還是寫出都是通過D1 口來實現的。根據測試系統功能的需要，該部分主要包括8個數碼顯示管，其中電壓顯示需要4位數碼管，電流顯示需要4位數碼管。
[0010]所述的模數轉換模塊設有A/D轉換電路，A/D轉換電路采集4路輸入信號，有3個輸入信號，兩個輸出信號;A/D轉換電路的每個輸入端都是由LM324組成的二階有源低通濾波電路。
[0011]通過前級采集和濾波處理過的電壓和電流信號是模擬信號，為了能夠讓MCU處理，必須將其轉化為數字信號，這就需要一個模數轉換模塊，模數轉換模塊設有模數轉化器ADS78411，并且配合外圍電路構成了一個完整的A/D轉換電路。
[0012]所述的A/D轉換電路設有4通道串行總線A/D轉換器ADS7841;轉換器ADS7841的第8引腳由外部提供了4.096V的參考電壓，該參考電壓由REF198和外圍電容構成，其輸出電壓為:4.096V。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例的結構框架圖；
[0014]圖2是圖1中電壓電流采集模塊的電路圖；
[0015]圖3是圖1中信號處理模塊的電路圖；
[0016]圖4是圖1中信號處理模塊的電路圖；
[0017]圖5是圖1中模數轉換模塊的由ADS7841組成的A/D轉換電路圖；
[0018]圖6是圖1中控制模塊的CPU控制電路；
[0019]圖7是圖1中光電耦合器與開關脈寬凋制器的開關控制原理圖；
[0020]附圖標記說明:I一電壓電流采集模塊;2—信號處理模塊;3—模數轉換模塊;4一控制模塊;5—顯示模塊;6 —數碼顯示管;7 —光電耦合器;8—開關脈寬凋制器。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例，進一步說明本實用新型。
[0022]參見圖1一圖7，一種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，由控制模塊4，與控制模塊4電連接的顯示模塊5、電壓電流采集模塊I組成，所述的電壓電流采集模塊I與信號處理模塊2電連接，信號處理模塊2與模數轉換模塊3電連接，信號處理模塊2設有濾波器及運算放大器，電壓電流采集模塊I采集的數據通過信號處理模塊2后，由信號處理模塊2傳輸給數據轉換模塊，數據轉換模塊將電壓、電流的模擬信號轉化為數字信號并將數字信號傳輸給控制模塊4;控制模塊4通過光電耦合器7連接開關脈寬凋制器8。
[0023]所述的顯示模塊5設有顯示芯片，顯示芯片連接控制數碼顯示管6。
[0024]本實用新型選擇鍵盤顯示芯片ZLG7289B，其具有串行接口的，可同時驅動8位共陰式數碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片。該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。ZLG7289B內部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進制碼，并同時具有2種譯碼方式，此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。ZLG7289B具有片選信號，可方便地實現多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。其只需控制4個引腳即可，控制起來十分方便。7289具有兩種命令形式:純指令類型和數據指令類型。但無論是讀入還是寫出都是通過D1 口來實現的。根據測試系統功能的需要，該部分主要包括8個數碼顯示管6，其中電壓顯示需要4位數碼管，電流顯示需要4位數碼管。
[0025]所述的模數轉換模塊3設有A/D轉換電路，A/D轉換電路采集4路輸入信號，有3個輸入信號，兩個輸出信號;A/D轉換電路的每個輸入端都是由LM324組成的二階有源低通濾波電路。
[0026]通過前級采集和濾波處理過的電壓和電流信號是模擬信號，為了能夠讓MCU處理，必須將其轉化為數字信號，這就需要一個模數轉換模塊3，模數轉換模塊3設有模數轉化器ADS78411，并且配合外圍電路構成了一個完整的A/D轉換電路。
[0027]所述的A/D轉換電路設有4通道串行總線A/D轉換器ADS7841;轉換器ADS7841的第8引腳由外部提供了4.096V的參考電壓，該參考電壓由REF198和外圍電容構成，其輸出電壓為:4.096V。
[0028]上述實施例將DC-DC變換器接入太陽能光伏電池的輸入回路，并將對DC-DC變換器的輸入、輸出電壓和電流測量結果通過單片機的分析運算，由單片機輸出PWM脈沖調節DC-DC轉換器內部開關管占空比的變化等值改變其負載大小，控制太陽能光伏電池的輸出電壓以實現最大功率點跟蹤。由于采用了降壓式(Buck)DC-DC轉換電路來實現最大功率點跟蹤，所以該方法電路簡單、軟硬件結合、控制方法靈活，可以跟隨環境的變化，準確地跟蹤太陽能光伏電池輸出的最大功率點，同時在跟蹤過程中引起輸出電能的振蕩和波動極小。
[0029]以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護不限于此，任何本技術領域的技術人員所能想到的與本技術方案技術特征等同的變化或替代，都涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，包括控制模塊，與控制模塊電連接的顯示模塊、電壓電流采集模塊，其特征在于:所述的電壓電流采集模塊與信號處理模塊電連接，信號處理模塊與模數轉換模塊電連接，信號處理模塊設有濾波器及運算放大器，電壓電流采集模塊采集的數據通過信號處理模塊后，由信號處理模塊傳輸給數據轉換模塊，數據轉換模塊將電壓、電流的模擬信號轉化為數字信號并將數字信號傳輸給控制模塊;控制模塊通過光電耦合器連接開關脈寬凋制器。2.根據權利要求1所述的基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，其特征在于:所述的顯示模塊設有顯示芯片，顯示芯片連接控制數碼顯示管。3.根據權利要求1所述的基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，其特征在于:所述的模數轉換模塊設有A/D轉換電路，A/D轉換電路采集4路輸入信號，有3個輸入信號，兩個輸出信號;A/D轉換電路的每個輸入端都是由LM324組成的二階有源低通濾波電路。4.根據權利要求3所述的基于嵌入式系統的太陽能光伏電池最大功率點跟蹤控制器，其特征在于:所述的A/D轉換電路設有4通道串行總線A/D轉換器ADS7841;轉換器ADS7841的第8引腳由外部提供了4.096V的參考電壓，該參考電壓由REF198和外圍電容構成，其輸出電壓為:4.096V。
【文檔編號】G05F1/67GK205594494SQ201620395807
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】李曉祎, 葛超, 李偉
【申請人】華北理工大學