一种buck电路及基于buck电路的最大功率点追踪的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能转换领域，尤其涉及一种BUCK电路及基于BUCK电路的最大功率点追踪的方法。
【背景技术】
[0002]地球表面每年接受太阳的辐射量达5.4X 10 24J,项当于1.8X 114 t标准煤。若将其中的0.1 %按转换率5%转换为电能，每年发电量可达5 600TW.h，项当于目前全世界能耗的40倍。因此，太阳能发电对今后能源发展有着特别重要的意义。目前，太阳能发电主要是指光伏发电。
[0003]由于光伏电池板的特殊功率输出曲线，目前常用的算法有:
1.恒电压法是最早的一种MPPT (最大功率点追踪)控制方法，不同光照强度下，光伏电池阵列的MPP (最大输出功率点)的电压近似项等。利用这一特性，将光伏电池输出电压固定在此电压上，实现光伏电池的最大功率输出。此方法无法较准确地实现MPPT控制。
[0004]2.扰动观察法，即爬山法，是一种比较实用的MPPT控制算法，这种算法在一定程度上加重了 CPU的负担，且由于周期性寻优，会对系统的输出电压造成周期性的波动。
[0005]3.电导增量法是目前跟踪MPP快速而准确的算法之一，但其缺点是:对硬件的要求非常高，特别是要求模拟信号的数字化转换精确而快速，且必须要对信号做高质量的滤波处理，否则无法实现找到MPP的功能。此外还有同扰动观察法一样占用CPU时间太多的缺点。
[0006]这些技术一般都是以电压作为参考值进行调节，以上算法在在太阳板出现阴影或者遮挡时，出现的双波峰或多波峰完全没有办法越过，因此在应用上存在很多不足。
【发明内容】
[0007]本发明针对现有技术中的不足而提出一种BUCK电路及基于BUCK电路的最大功率点追踪的方法。
[0008]本发明的目的之一是提供一种BUCK电路。
[0009]本发明的目的之一是基于BUCK电路的最大功率点追踪的方法的算法能够准确、迅速的找到太阳能电池板的最大功率点。
[0010]本发明的技术方案如下:
一种BUCK电路，包括太阳能电池板和蓄电池，其特征在于:在太阳能电池板与蓄电池之间还包括:
一输入滤波单元:由电容Cl组成；
一主控单元:主要用于产生控制信号；
一同步整流单元:由MOS管Q1、M0S管Q2及肖特基二极管DI组成；
一驱动电路单元:用于驱动同步整流单元，并输出三项PWM ；
一输出滤波单兀:由电感LI和电容C2组成,用于储存能量； 一电流采样单元:由电阻Rl组成，
一逆流保护单元:由Rl和DSP组成，
一过流保护单元:由Rl和DSP组成。
[0011]进一步的，还包括用于防用蓄电池反接MOS管Q4 ；
进一步的，还包括MOS管Q2和MOS管Q3，Q2和Q3并联做同步整流的下桥臂，起到快速开头的作用。
[0012]基于权利要求1-3所述的BUCK电路的最大功率点追踪的方法，步骤如下:
501:启动最大功率点追踪:PWM按如下规则输出:
1)三项均工作且三项相互错项120度；
2)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
3)PWML保持占空比最小，频率为4KHz ；
4)PWMH保持占空比最小，频率为40KHz ；
502:进行最大功率点追踪:PWM按如下规则输出:
1)三项均工作且三项相互错项120度；
2)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
3)PWML保持占空比最小，频率为4KHz ；
4)PWMH保持占空比由最小按步长逐渐加大，频率为40KHz ；
5)采集在最大功率点追踪过程中的输出电流值；
503:结束最大功率点追踪:PWM按如下规则输出:
1)三项均工作且三项相互错项120度；
2)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
3)PWML保持占空比最小，频率为4KHz ；
进一步的，当检测到太阳能电池板电压低于蓄电池、超温或异常情况时将关闭充电，关闭时三路的PWMH和PWML均输出低电平。
[0013]进一步的，在结束最大功率追S示后，由在最大功率点追S示过程中的米集到的输出电流值计算出最大功率点的占空比，并将此值直接赋值给三项PWM。
[0014]进一步的，追踪结束后异步转换；
a.当采集到的最大功率点的功率大于三项工作功率Pwork-3，则三项由异步转为同步，PWM按如下规则输出:
1)三项均工作且三项相互错项120度；
2)三项PWM上下管均保留死区；
3)PWML保持占空比最小，频率由4KHz分步加大至40KHz，当频率到达40KHz后占空比保持最大功率点的值；
4)PWMH占空比保持最大功率点的值，频率为40KHz。
[0015]b.当采集到的最大功率点的功率大于两项工作功率Pwork-2，则前两项由异步转为同步，PWM按如下规则输出:
1)前两项均工作且前两项相互错项120度；
2)前两项PWM上下管均保留死区；
3)PWML保持占空比最小，频率由4KHz分步加大至40KHz，当频率到达40KHz后占空比保持最大功率点的值；
4)PWMH占空比保持最大功率点的值，频率为40KHz；
5)第三项关闭。
[0016]c.当采集到的最大功率点的功率大于同异步转换功率Pwork-Ι,则第一项由异步转为同步，PWM按如下规则输出:
1)第一项工作；
2)第一项PWM上下管均互补且保留死区；
3)PWML保持占空比最小，频率由4KHz分步加大至40KHz，当频率到达40KHz后占空比保持最大功率点的值；
4)PWMH占空比保持最大功率点的值，频率为40KHz；
5)后两项关闭。
[0017]进一步的，追踪结束后同步转异步；
a.当采集到的最大功率点的功率由大于转变为小于三项功率Pwork-3，PWM按如下规则输出:
1)前两项工作；
2)前两项PWM上下管均互补且保留死区，项位差为120度；
3)PWML与PWMH均保持最大功率点空比，频率均为40KHz ；
4)第三项关闭。
[0018]b.采集到的最大功率点的功率由大于转变为小于前二项功率Pwork-2，PWM按如下规则输出:
1)前两项均工作且前两项相互错项120度；
2)前两项PWM上下管均保留死区；
3)PWML与PWMH均保持最大功率点空比，频率均为40KHz ；
4)第三项关闭。
[0019]c.当采集到的最大功率点的功率大于同异步转换功率Pwork-1，PWM按如下规则输出:
1)第一项工作；
2)第一项PWM上下管均互补且保留死区；
3)PWML与PWMH均保持最大功率占空比，频率均为40KHz ；
4)后两项关闭。
[0020]进一步的，
a.当输出功率大于设定变频功率Pf时，PWM按如下规则输出:
1)三项均工作；
2)三项PWM上下管均互补且保留死区并相互错项120度；
3)PWML与PWMH均保持最大功率点空比，频率均变为30KHz ；
4)启动新一轮追踪过程，在追踪过程中所有PWMH均以30KHz输出，PMWL均以3KHz输出。
[0021]b.当输出功率小于设定变频功率Pf时，PWM按如下规则输出:
I)三项均工作； 2)三项PWM上下管均互补且保留死区并相互错项120度；
3)PWML与PWMH均保持最大功率占空比，频率变回为40KHz ；
4)启动新一轮追踪过程，在追踪过程中所有PWMH均以40KHz输出，PMWL均以4KHz输出。
[0022]进一步的，Pf>Pwork-3>Pwork-2>Pwork-l?
[0023]本发明的有益效果:本发明基于BUCK电路的最大功率点追踪的方法的算法能够准确、迅速的找到太阳能电池板的最大功率点，且不受光照、温度、阴影遮挡等环境的限制，且追踪速度快、效率高及纹波小等优点。
【附图说明】
[0024]图1为本发明BUCK电路图；
图2为充电关闭波形图；
图3为启动充电时的波形图；
图4为追踪过程中占空比Dmin时的波形图；
图5为追踪过程中占空比D5cw时的波形图；
图6为追踪过程中占空比Dmax时的波形图；
图7为追踪完成后异步模式转换为同步模式的波形图；
图8为追踪完成后前两项异步模式转换为同步模式的波形图；
图9为追踪完成后第一项异步模式转换为同步模式的波形图；
图10为关闭第三项波形图；
图11为关闭第一项和第二项波形图；
图12为由同步转为异步过程波形图。
【具体实施方式】
[0025]为了更好的说明本发明，现结合实施例及附图作进一步的说明。
[0026]实施例1:BUCK电路
一种BUCK电路，包括太阳能电池板和蓄电池，其特征在于:在太阳能电池板与蓄电池之间还包括:一输入滤波单元:由电容Cl组成；一主控单元:主要用于产生控制信号；一同步整流单元:由MOS管Q1、M0S管Q2及肖特基二极管Dl组成；一驱动电路单元:用于驱动同步整流单元，并输出三项PWM 输出滤波单元:由电感LI和电容C2组成，用于储存能量；一电流采样单元:由电阻Rl组成，一逆流保护单元:由Rl和DSP组成,一过流保护单元:由Rl和DSP组成。
[0027]进一步的，还包括用于防用蓄电池反接MOS管Q4 ；
进一步的，还包括MOS管Q2和MOS管Q3，Q2和Q3并联做同步整流的下桥臂，起到快速开头的作用，可有效改善同步BUCK的驱动特性，降低EMI干扰。
[0028]实施例2:关闭充电
如图2所示，检测到太阳板电压比蓄电池电压低(晚上)、超温、等异常情况时需要将充电关闭，关闭时三项的PWMH与PMWL均输出低电平。
[0029]实施例3:启动最大功率点追踪过程 1、启动充电过程
如图3所示，检测到太阳板电压超过蓄电池电压(白天)且无异常，启动充电过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出:
1)三项均工作；
2)三项相互错项120度；
3)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
4)PWMH保持占空比最小，频率为40KHz ；
5)PWML保持占空比最小，频率为4KHz。
[0030]2、启动最大功率点追踪
如图4所示，上一过程完成后，DSP自动进入启动追踪过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出:
1)三项均工作；
2)三项相互错项120度；
3)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
4)PWML保持占空比最小，频率为4KHz ；
5)PWMH保持占空比由最小按步长逐步加大，频率为40KHz。
[0031]3、进打最大功率点追踪
如图5所示，上一过程之后，DSP自动继续追踪过程，在此过程中输出PWM按如下规则输出:
1)三项均工作；
2)三项相互错项120度；
3)三项PWM上下管均保留死区且PWML滞后PWMH；
4)PWML保持占空比最小，频率为4KHz ；
5)PWMH保持占空比按步长加大，频率为40KHz ；
6)记录在追踪过程中的输出电流值。