新一代太陽(yáng)能MPPT控制器

經(jīng)過(guò)數(shù)月的準(zhǔn)備和研發(fā)，重要從為數(shù)不多的空閑時(shí)間里頭做出這個(gè)非常具有實(shí)際意義的產(chǎn)品了。在這里真的要非常感謝一直幫我的哥們，幫我完成了這個(gè)的DSP純數(shù)字化的操作了。

這是一個(gè)具有真正意義的MPPT充電裝置，而不是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)流行的那種幾個(gè)MOSFET組成的開(kāi)關(guān)也叫MPPT那種假貨，這個(gè)機(jī)器可以大幅度提高太陽(yáng)能電池板輸出到電池的充電效率。完全擺脫了太陽(yáng)能電池的工作電壓與電池電壓不匹配的局限，可以隨心所欲的組合太陽(yáng)能電池板和電池的電壓匹配問(wèn)題，而不需要考慮太多工作電壓，更加不用擔(dān)心充電效率的問(wèn)題了。

這個(gè)產(chǎn)品的強(qiáng)大的功能特性如下：

1，無(wú)需人管理，上電會(huì)自動(dòng)執(zhí)行MPPT相關(guān)的所有算法與動(dòng)作。

2，具備防止反向漏電，避免從電池端漏電到PV板。

3，充電過(guò)程無(wú)需人為參與，全部安裝事先預(yù)定的參數(shù)執(zhí)行，比如最大電流，最高截止電壓，浮充電壓。

4，多重的充電管理特性，如果電池電量充滿(mǎn)，一直會(huì)工作于保持電池最佳待命狀態(tài)，只等負(fù)載連上。

5，支持電池端負(fù)載突發(fā)模式，負(fù)載接入電池后，機(jī)器會(huì)自動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài)，以MPPT的方式聯(lián)合電池共同給負(fù)載提供電能，而不是采取低效的太陽(yáng)能直接供電或者邊充電邊放電的模式，這樣大的提升電池的使用壽命。

6，簡(jiǎn)化太陽(yáng)能PV板的連線(xiàn)，無(wú)損失的高效充電，比如我要充12V電池，但是為了簡(jiǎn)化布線(xiàn)，又有多組太陽(yáng)能電池板，肯定會(huì)采用串聯(lián)的方式，串聯(lián)之后板子的工作電壓也會(huì)提升，此時(shí)如果直接充電，會(huì)有至少50%以上的功率浪費(fèi)了，有了MPPT控制器，就算是72V的PV工作電壓，去充電12V蓄電池，都不會(huì)有任何問(wèn)題。MPPT會(huì)自動(dòng)平衡PV到電池之間的阻抗。

7，采用極高的PWM調(diào)制，保證系統(tǒng)最精簡(jiǎn)與最小巧，提升可靠性。

8，DC-DC級(jí)的最大轉(zhuǎn)換效率為98%.

9，MPPT搜索精度最高支持99%。

10，采用LCD屏幕顯示當(dāng)前參數(shù)，基本可以不要外用表了。

11，后續(xù)采用多相交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，最大支持4相供電充電，大幅提升功率等級(jí)，以后再大的電流都不怕了。

下面有些人對(duì)此表示懷疑，咱舉一個(gè)非常有代表性的例子，這是在測(cè)試中都可以測(cè)試出來(lái)的。

一片230W左右的太陽(yáng)能電池板，給一個(gè)12V電池充電，太陽(yáng)能板的工作電壓是36V，36V是這種標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能板的工作電壓，這是沒(méi)有辦法改變的，因?yàn)檫@涉及到板子的生產(chǎn)和排片的過(guò)程。

好了，問(wèn)題來(lái)了，按照通常的做法，我不接控制器給電池充電。如下圖所示，大多數(shù)人理解，這直接充電，效率肯定最高。

230W太陽(yáng)能板的技術(shù)參數(shù)為：

Pmax=230W;

Voc=44V;

Vmp=36V

Imp=6.4A

好了，我們?cè)倏纯刺?yáng)能板的工作情況，

當(dāng)太陽(yáng)能電池在理想的工作的條件下，接入蓄電池進(jìn)行充電，如圖1所示。

當(dāng)此時(shí)蓄電池電壓為12V情況下，此時(shí)太陽(yáng)能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗

位，也同時(shí)為12V，而太陽(yáng)能電池板的工作電流在光照理想的情況下，最大為

6.4A，此時(shí)我們可以計(jì)算出此時(shí)真正的太陽(yáng)能電池輸出的有效功率為：

Pout=12*6.4=76.8W；看看此時(shí)還是在理想情況下，230W的板子變成了76.8W。實(shí)際使用還會(huì)更加低下。

從以上情況可以看出，雖然太陽(yáng)能電池板具備了自身輸出最大功率的條件，但是由于外

部負(fù)載的關(guān)系，限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來(lái)解決這一問(wèn)題。

好了，如果接入MPPT的情況是什么樣子呢？

如果采用MPPT控制器來(lái)匹配太陽(yáng)能電池和蓄電池之間的阻抗，使太

陽(yáng)能電池板的輸出功率逼近Pmax，由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系，設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換

級(jí)效率為98%，忽略MPPT跟蹤效率，此時(shí)太陽(yáng)能電池的輸出功率為:

Psout=36*6.4A≈230W;

?MPPT輸出功率為：

PDC out=12*19.1A*98%≈224W; 天哪，這個(gè)19.1A是怎么來(lái)的呢？太陽(yáng)能板最大電流都輸出不了19.1A，為何MPPT輸出了

19.1A，這是因?yàn)镸PPT將太陽(yáng)能板6.4A對(duì)應(yīng)的36V工作電壓，轉(zhuǎn)化成了12V 對(duì)應(yīng)的19.1A的電流。

這就是MPPT的優(yōu)勢(shì)所在。

? 采用MPPT，蓄電池電壓不在鉗位太陽(yáng)能電池電壓，所以讓太陽(yáng)能電池板能夠

輸出最大功率通過(guò)DC-DC變換，使蓄電池獲得最高的充電功率所對(duì)應(yīng)的電流和

電壓。這一方式可以大大提高充電效率和最高利用太陽(yáng)能電池發(fā)電，比直接接

入蓄電池充電的方式可以提高30-40%以上的效率，在這種電壓相差比較大，然后工程中實(shí)際會(huì)出現(xiàn)的案例效率提升更加明顯。

也許有人會(huì)說(shuō)，你犯傻，用36V的板子給12V電池充電，其實(shí)36V單片組件是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品，如果用18V的標(biāo)準(zhǔn)組件也是同樣的道理。

看以下示例：

太陽(yáng)能電池部分基本參數(shù)為：這是100W的標(biāo)準(zhǔn)組件的參數(shù)。

Pmax=100W;

Voc=23V;

Vmp=18V

Imp=5.6A

蓄電池基本參數(shù)：

電壓：DC12V

容量：100AH

當(dāng)太陽(yáng)能電池在理想的工作的條件下，接入蓄電池進(jìn)行充電，如圖1所示。

當(dāng)此時(shí)蓄電池電壓為11V情況下，此時(shí)太陽(yáng)能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗

位，也同時(shí)為11V，而太陽(yáng)能電池板的工作電流在光照理想的情況下，最大為

5.6A，此時(shí)我們可以計(jì)算出此時(shí)真正的太陽(yáng)能電池輸出的有效功率為：

Pout=11*5.6=61.6W；

如果隨著充電時(shí)間延長(zhǎng)，蓄電池電壓變成12V，此時(shí)輸出的有效功率為：

Pout=12*5.6=67.2W；

從以上情況可以看出，雖然太陽(yáng)能電池板具備了自身輸出最大功率的條件，但是由于外

部負(fù)載的關(guān)系，限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來(lái)解決這一問(wèn)題。

采用MPPT控制器來(lái)匹配太陽(yáng)能電池和蓄電池之間的阻抗，使太

陽(yáng)能電池板的輸出功率逼近Pmax，由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系，設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換

級(jí)效率為98%，忽略MPPT跟蹤效率，此時(shí)太陽(yáng)能電池的輸出功率為:

Psout=18*5.6A≈100W;

?MPPT輸出功率為：

PDC out=12*8.3A*98%≈98W;這個(gè)8.3A就是MPPT控制器充電給蓄電池電流，這是因?yàn)镸PPT將太陽(yáng)能板5.6A對(duì)應(yīng)的18V工作電壓，轉(zhuǎn)化成了12V 對(duì)應(yīng)的8.3A的電流。

這就是MPPT的優(yōu)勢(shì)所在。

以上所有試驗(yàn)都是真實(shí)驗(yàn)證過(guò)的，我只是舉例說(shuō)明以下，真實(shí)的電流值是隨著太陽(yáng)的變化而變化，太陽(yáng)能板的真實(shí)輸出功率是無(wú)時(shí)無(wú)刻都在變化的，單純的去匹配電壓是會(huì)嚴(yán)重影響效率。否則并網(wǎng)逆變器為何一定要MPPT跟蹤呢？這個(gè)同樣不例外

樓下有人對(duì)此有疑問(wèn)，覺(jué)得不好，可以使用你們的方法，來(lái)和我這個(gè)機(jī)器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，看看是誰(shuí)的充電電流會(huì)大一些。可能有人會(huì)說(shuō)，我多增加太陽(yáng)能板不是更加好嗎？可是太陽(yáng)能板你不要錢(qián)呀，MPPT多少錢(qián)，電池板多少錢(qián)，一片100W的板子，你能加多大的板子去配合原來(lái)的板子呢？加1W嗎？還是10W？這些就是不開(kāi)竅的天馬行空的想法。

開(kāi)始上圖，敬請(qǐng)期待。

體積很小，采用了DSP，不是單片機(jī)哦，電路也是超級(jí)簡(jiǎn)單，大幅提升充電效率，如果有人對(duì)此有疑問(wèn)，歡迎拿一個(gè)現(xiàn)在通常市面上的東西，對(duì)比測(cè)試一下?？纯吹降譓PPT提升了多大的充電電流吧。

對(duì)此電路有懷疑的人士，本人暫時(shí)不會(huì)公布相關(guān)電路圖。請(qǐng)不要冷嘲熱諷，那樣只會(huì)讓人覺(jué)得惡心。

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