一种带最大功率跟踪算法的升压电路的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能空调的供电升压电路，特别是一种带最大功率跟踪算法的升压电路。

背景技术：

太阳能空调是利用太阳能光伏组件将太阳能转化为电能，然后输送给作为储能装置的储能电池或超级电容，有储能装置升压后将电能输送给太阳能空调控制器运行工作的过程，同时还会设置充电控制器，而且储能电池以维持系统的稳定连续运行，但是由于储能电池的前期投资比较大、相对成本高且维修故障率比较高，部分储能装置还需定期更换。同时蓄电池寿命短，后期维护更换麻烦，因此如何降低成本、降低后期维修情况、避免故障不间断发生，又能够采用太阳能供电的太阳能供电电路尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种无需储存设备就能够快速的给太阳能空调供电，且整体电路稳定性好，能够有效避免故障发送，降低最终成本的一种带最大功率跟踪算法的升压电路。

为了实现上述目的，本实用新型所设计的一种带最大功率跟踪算法的升压电路，包括市电、太阳能供电模块，升压模块和控制电路，所述升压模块包括依次连接的MPPT最大功率跟踪电路、高频变压器、第二整流滤波以及作为给空调压缩机以及风扇提供电压的直流母线，所述MPPT最大功率跟踪电路是由运算放大器U2A以及外围电路组成，所述控制电路包括微控制器U8以及外围电路组成，且所述直流母线与微控制器U8连接将电压反馈给微控制器U8，微控制器U8还与MPPT最大功率跟踪电路连接实时跟踪太阳能供电模块的最大功率以控制输出电压，在太阳能供电模块与微控制器U8之间还连接有辅助电源模块，所述市电通过第一整流滤波与高频变压器连接。

为了使整体电路更加简单，提高工作效果，所述太阳能供电模块通过光耦器U1将光信号转换电信号传输给所述MPPT最大功率跟踪电路，且所述MPPT最大功率跟踪电路的具体包括运算放大器U2A、第二场效应管Q2、二极管D2、第十一电阻R11和第四场效应管Q4，所述第十一电阻R11串接在市电电网电压的负极端上，所述第十一电阻R11的一端通过第二十三电阻R23与运算放大器U2A的正极输入端连接，所述第十一电阻R11的另一端通过第二十电阻R20与运算放大器U2A的负极输入端连接，所述第四场效应管Q4的S端连接在第二十电阻R20与电网电压的公共端上，所述第四场效应管Q4的G端通过第十二电阻R12与微控制器U8连接作为range ctrl验证端，所述第四场效应管Q4的D端通过第十六电阻R16与运算放大器U2A的负极输入端连接，所述运算放大器U2A的负极输入端与输出端之间并联有第三电容C3和第十七电阻R17，所述运算放大器U2A的输出端通过串接的第二百八九电阻R289和第八九电阻R89与微控制器U8连接作为最大功率跟踪MPPT信号，所述光耦器U1的output端通过第二二极管D2与第二场效应管Q2的G端连接，且第二二极管D2与第二场效应管Q2的G端连接，第二场效应管Q2的C端与市电电网电压的正极端连接，第二场效应管Q2的E端与电网电压负极端与第十一电阻R11的公共端连接，且第二场效应管Q2的G端与电网电压负极端与第十一电阻R11的公共端还连接有第八电阻R8。

为了使电路更加安全，在微控制器U8上还连接保护电路，所述保护电路包括输入母线电压采样电路、输出母线电压采集电路、电网电压采样电路、由5个运算放大器与外围电路组成的输出保护电路、IGBT温度采样电路和机壳浮压采样电路。

为了使整体电路更加简单，更加稳定，所述辅助电源模块包括固定频率电流模式控制器U11、多级输出变压器T2和外围电路，所述固定频率电流模式控制器U11的输出通过第十四场效应管Q14连接多级输出变压器T2的原边绕组，所述多级输出变压器T2的多级输出分别是作为+12V的供电电压，+15V的供电电压、+5V的供电电压以及+3.3V的供电电压。

本实用新型得到的一种带最大功率跟踪算法的升压电路，无需储能装置，直接采用带MPPT最大功率跟踪电路的升压电路，把太阳能提供的电能作为给空调的补充，即达到省电的效果，又可以给整个空调系统供电，且整体电路稳定性好，能够有效避免故障发送，降低最终成本的一种带最大功率跟踪算法的升压电路。

附图说明

图1是本实施例中的整体电路连接图；

图2是本实施例中市电、太阳能供电模块以及升压模块之间的具体电路原理图；

图3是本实施例中控制电路的具体原理图；

图4是本实施例中输入母线电压采样电路的具体电路原理图；

图5是本实施例中输出母线电压采集电路的具体电路原理图；

图6是本实施例中电网电压采样电路的具体电路原理图；

图7是本实施例中IGBT温度采样电路的具体电路原理图；

图8是本实施例中机壳浮压采样电路的具体电路原理图；

图9是本实施例中输出保护电路的具体电路原理图；

图10是本实施例中辅助电源的具体电路原理图；

图11是本实施例中控制电路、升压电路以及辅助电源之间的各个输出引脚连接示意图。

图中：太阳能供电模块1，升压模块2、控制电路3、MPPT最大功率跟踪电路4、高频变压器5、第二整流滤波6、直流母线7、辅助电源模块8、输入母线电压采样电路9、输出母线电压采集电路10、电网电压采样电路11、输出保护电路12、IGBT温度采样电路13、机壳浮压采样电路14、市电15、第一整流滤波16、空调压缩机17、风扇18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例：

如图1至图11所示，本实施例提供的一种带最大功率跟踪算法的升压电路，包括市电15、太阳能供电模块1，升压模块2和控制电路3，所述升压模块2包括依次连接的MPPT最大功率跟踪电路4、高频变压器5、第二整流滤波6以及作为给空调压缩机17以及风扇18提供电压的直流母线7，所述MPPT最大功率跟踪电路4是由运算放大器U2A以及外围电路组成，所述控制电路3包括微控制器U8以及外围电路组成，且所述直流母线7与微控制器U8连接将电压反馈给微控制器U8，微控制器U8还与MPPT最大功率跟踪电路4连接实时跟踪太阳能供电模块1的最大功率以控制输出电压，在太阳能供电模块1与微控制器U8之间还连接有辅助电源模块8，所述市电15通过第一整流滤波16与高频变压器5连接。

如图2所示，为了使整体电路更加简单，提高工作效果，所述太阳能供电模块1通过光耦器U1将光信号转换电信号传输给所述MPPT最大功率跟踪电路4，且所述MPPT最大功率跟踪电路4的具体包括运算放大器U2A、第二场效应管Q2、二极管D2、第十一电阻R11和第四场效应管Q4，所述第十一电阻R11串接在市电15电网电压的负极端上，所述第十一电阻R11的一端通过第二十三电阻R23与运算放大器U2A的正极输入端连接，所述第十一电阻R11的另一端通过第二十电阻R20与运算放大器U2A的负极输入端连接，所述第四场效应管Q4的S端连接在第二十电阻R20与电网电压的公共端上，所述第四场效应管Q4的G端通过第十二电阻R12与微控制器U8连接作为range ctrl验证端，所述第四场效应管Q4的D端通过第十六电阻R16与运算放大器U2A的负极输入端连接，所述运算放大器U2A的负极输入端与输出端之间并联有第三电容C3和第十七电阻R17，所述运算放大器U2A的输出端通过串接的第二百八九电阻R289和第八九电阻R89与微控制器U8连接作为最大功率跟踪MPPT信号，所述光耦器U1的output端通过第二二极管D2与第二场效应管Q2的G端连接，且第二二极管D2与第二场效应管Q2的G端连接，第二场效应管Q2的C端与市电15电网电压的正极端连接，第二场效应管Q2的E端与电网电压负极端与第十一电阻R11的公共端连接，且第二场效应管Q2的G端与电网电压负极端与第十一电阻R11的公共端还连接有第八电阻R8。

在本实施例中，太阳能光伏板通过光耦器U1将信号光信号转换成给电信号，并通过MPPT最大功率跟踪电路4实时跟踪太阳能光伏板的最大输出功率，最终由微控制器U8控制，并输出一个稳定的输出电压，以供后续供电，从而解决了无需储能元件的问题，且在本实施例中微控制器U8采用型号为DSPIC33FJ64GS606T-I/PT的控制芯片，使得整体电路运行速度更快。

如图4至图9所示，为了使电路更加安全，在微控制器U8上还连接保护电路，所述保护电路包括输入母线电压采样电路9、输出母线电压采集电路10、电网电压采样电路11、由5个运算放大器与外围电路组成的输出保护电路12、IGBT温度采样电路13和机壳浮压采样电路14，通过上述对电网电压信号进行采集、对输入母线电压、输出母线电压、IGBT温度采样和机壳浮压采样并反馈给微控制器U8，由微控制器U8实时检测他们的电流信号，从而对整个电路起到有效的保护作用，且在本实施中所述输出保护电路12通过5个运算放大器与外围电路组成实现当-2.8V<Vin<+2.8V时输出信号保持，当+2.8V向电平翻转，-2.8V时向正电平翻转，从而确保输出正常。

如图10所示，为了使整体电路更加简单，更加稳定，所述辅助电源模块8包括固定频率电流模式控制器U11、多级输出变压器T2和外围电路，所述固定频率电流模式控制器U11的输出通过第十四场效应管Q14连接多级输出变压器T2的原边绕组，所述多级输出变压器T2的多级输出分别是作为+12V的供电电压，+15V的供电电压、+5V的供电电压以及+3.3V的供电电压，同时在本实施例中增加了辅助电源模块8模块，一旦升压模块出现问题，辅助电源模块8给给个电路提高后备供电功能，确保供电的正常。

本实施例无需储能装置，直接采用带MPPT最大功率跟踪电路的升压电路，把太阳能提供的电能作为给空调的补充，即达到省电的效果，又可以给整个空调系统供电，且整体电路稳定性好，能够有效避免故障发送，降低最终成本的一种带最大功率跟踪算法的升压电路，同时增加辅助电源模块确保供电的正常。