太陽能電池最大功率跟蹤芯片的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)今世界，全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，特別是作為發(fā)展中國家的中國，工業(yè)化程度越來越高，對能源的需求也越來越大。然而，傳統(tǒng)能源日漸枯竭，同時，消耗傳統(tǒng)能源所產(chǎn)生的環(huán)境問題也日益凸顯，因此，利用太陽能等可再生的清潔能源便成為了當(dāng)今時代的主題。
　　由于太陽能電池工作在室外，其工作狀態(tài)受環(huán)境及負(fù)載的影響十分劇烈。針對太陽能電池的這一工作特點(diǎn)，最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的MP

2、PT技術(shù)應(yīng)用于整個太陽能電池陣列之后，稱之為集總式MPPT結(jié)構(gòu)。但當(dāng)陣列中的局部電池板受到遮擋，或是各電池板由于老化等原因造成不匹配時，陣列的輸出功率將會明顯下降，同時局部熱斑和隱裂等問題更是成為威脅陣列系統(tǒng)安全的潛在隱患。為了解決上述問題，分布式最大功率跟蹤(DMPPT)結(jié)構(gòu)被提出，并得到了快速發(fā)展。
　　本論文在研究各種MPPT技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合DMPPT結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，設(shè)計了一款可用于太陽能電池陣列DMPPT的芯片，并給出了

3、其應(yīng)用電路（即MPPT控制器）。芯片采用改進(jìn)型的擾動觀察法，內(nèi)部集成最大功率跟蹤電路所需各模塊，輸出PWM信號，控制外部DC/DC電路實(shí)現(xiàn)負(fù)載的等效變換，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤的功能。
　　本課題所設(shè)計的DMPPT芯片及控制器相較于已有MPPT控制器，其優(yōu)勢在于:
　　1.芯片采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)規(guī)模小，元器件數(shù)量少，版圖面積小，成本低。
　　2.芯片采用與負(fù)載無關(guān)的改進(jìn)型擾動觀察法，能針對不同負(fù)載、不同環(huán)境下的最大功率點(diǎn)

4、，實(shí)現(xiàn)快速和精確的跟蹤。
　　3.系統(tǒng)采用PWM+burst雙模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率的穩(wěn)定、高效輸出;同時結(jié)合電壓環(huán)閉環(huán)負(fù)反饋控制，大大降低了DMPPT結(jié)構(gòu)中不同電池模塊間的相互干擾。
　　4.芯片內(nèi)部集成各種保護(hù)、報警電路，可靠性高;同時，系統(tǒng)可集成到太陽能電池板后的接線盒中，降低DMPPT系統(tǒng)因二次安裝帶來的額外成本。
　　此DMPPT芯片采用CSMC0.5μm混合信號CMOS工藝流片制造，仿真及測試結(jié)果表明，芯片的