一種基于MXT8051控制平臺的高效MPPT光伏控制器設(shè)計(jì)

　　充電管理模塊

　　充電硬件方案

　　采用凌特公司LT3800作為BUCK主控芯片，該器件具有卓越的電壓和負(fù)載調(diào)節(jié)及快速瞬態(tài)響應(yīng)功能和同步整流功能;芯片內(nèi)部集成了一個穩(wěn)壓器直接從輸入電源向 IC 供電，啟動時無需輔助 DC/DC 穩(wěn)壓器即可工作;此外，LT3800 還具有突發(fā)工作模式，可將無負(fù)載靜態(tài)電流降至低于 100mA;并在此基礎(chǔ)上外擴(kuò)了電流環(huán)電壓環(huán)雙環(huán)控制電路。其電路如圖3所示。

　　充電控制邏輯

　　首先以電流閉環(huán)為內(nèi)環(huán)控制，控制充電電流的大小;再次以電壓閉環(huán)為外環(huán)控制，控制充電電壓大小。控制系統(tǒng)實(shí)時采集光伏電池電壓，光伏充電電流，并實(shí)時計(jì)算出實(shí)際充電功率，經(jīng)過MPPT控制軟件模塊函數(shù)不斷更新電流給定值，以調(diào)節(jié)BUCK電源充電電流，實(shí)現(xiàn)以最大功率跟蹤方式采集太陽能。控制系統(tǒng)實(shí)時采集溫度信號，根據(jù)溫度值決定對電池充電電壓進(jìn)行補(bǔ)償，不斷更新電壓給定值，限制最大充電電壓。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

　　MPPT的實(shí)現(xiàn)

　　為了說明問題，將光伏控制器電路簡化成如圖5所示的等效電路。

　　參數(shù)說明：

　　為太陽能板電池內(nèi)阻;

　　為太陽能板電池開路電壓;

　　為充電電流;

　　為太陽能板電池輸出功率;

　　為太陽能板電池最大輸出功率。

　　輸出功率計(jì)算公式：(5)

　　從上面公式可以看出，在同一溫度和光照強(qiáng)度下，和是固定不變，調(diào)節(jié), 總可以找到一點(diǎn)，使該點(diǎn)輸出功率最大;這一點(diǎn)就是要跟蹤的最大功率點(diǎn)。

　　不難看出，當(dāng)時，輸出功率最大，最大功率為：(6)

　　由于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境是不斷變化的，特別是光照強(qiáng)度發(fā)生變化，對和影響最大， 圖6是同一溫度下不同光照強(qiáng)度對應(yīng)的光伏曲線圖。

　　圖中紅色曲線就是要找的最大功率點(diǎn)曲線，不難看出不同光照強(qiáng)度下，最大功率點(diǎn)也隨之變化，當(dāng)和發(fā)生變化時，只要調(diào)節(jié)就能跟蹤最大功率，由于和參數(shù)無法預(yù)知，采用模糊控制邏輯理論來很好的解決這個問題。

　　模糊控制理論電壓和光伏充電電流，計(jì)算出當(dāng)前功率PPV，(7)

　　將式(7)兩邊分別對VPV求導(dǎo)得 (8)

　　由于在最大功率點(diǎn)時，，所以, (9)

　　如果，光伏電池工作在最大功率點(diǎn);如果不等，就需要調(diào)整輸出電流，追蹤最大功率點(diǎn)。 圖7是MPPT控制流程圖。