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新能源专题
diL V
，
ΔI L = L × Δ T
（
2
）
dt L V ? I × RL
将式
1
） （ 代入式
2
） 有
ΔI L + =
i L
（ ，
× TON L
当开关管
Q
处于截止状态时，二极管
D
导通， 电感
L
放电。
VL = L
× VL = ?VO + VD + I L × RL
程框图见图
5。
（
3）
将式（
3
）代入式（
2
） ，有
?VO + VD + I L × RL ΔI L ? = × TOFF L 根据能量守
恒定律有
?V + VD + I L × RL Vi ? I L × RL × TON = O × TOFF L L 可以得到
VO = ? Vi × TON T ? VD ? I L × RL × TOFF TOFF
（
4）
其中，
T = TON + TOFF
。
T
用占空比
D
代替
ON
，式（
4
）可以表示为
T I × RL D
VO = ? Vi × ? VD ? L 1? D 1? D
因为二极管上的压降
VD
和电感的等效电阻
RL 可以近
似为
0
，上式可以简化为
D
（
5
）
VO = ?Vi × 1? D
从式（
5
）可以看出当
D=0.5 时，
VO = Vi
；当
V V D<0.5
时，
O < Vi
；
0.5<D<1
时，
O > Vi
，
DC/DC
当 即 转换
电路的输出电压即可高于又可低于输入电压。 因此只要根据输入电压，通过调节开关管
Q
的占空 比， 可以将不可控的直流输入变成可控的直流输出， 因此利用
DC/DC 转换电路的
这一特点可以实现最 大功率点跟踪（
MPPT
） 。
4.2
跟踪控制方法设计 为了实现最大功率
点跟踪功能，本文采用电压 扰动法，原则是电压的变化始终是让太阳能电池输 出功率朝大
的方向改变。电压扰动法简述如下：太 阳能控制器在每个控制周期用较小的步长改变太阳
能电池的输出，方向可以是增加也可以是减小。然 后，比较干扰周期前后太阳能电池的输出
“
”
功率，如 果输出功率增加，那么继续按照上一周期的方向继 续 干扰 过程，如果检测到输
“
”
出功率减小，则改 变 干扰 方向。这样，太阳能电池的实际工作点 就能逐渐接近当前最大
功率点，最终在其附近的一 个较小范围往复达到稳态。最大功率点跟踪控制流
图 5
MPPT 控制流程框图
5
太阳能控制器硬件电路设计
控制器主体电路如图
6
所示，采用微控制器
MC9S08QG8
作为核心控制单元， 使用
MOS
管作为 充放电控制管和保护管，减少了系统功耗和开关工 作速度。为可靠地检测到太
阳能电池的输出电压和 电流、
DC/DC
转换电路的输出电流，采用直流侧电 压检测电路；转
换电路的输出电压和蓄电池的端电 压用电阻分压法进行采集，以上采集到的五个模拟 电压
信号通过
A/D
端口送入微控制器。由于肖特基 二极管比普通二极管具有管压降低、功耗小、
电荷 储能效应小等特点，所以电路中采用肖特基二极管
D2
作为防反充二极管， 防止蓄电
池向太阳能电池反 向充电。 控制器通过控制
DC/DC
转换电路的内部开 关管
Q1 的通断，
可以控制蓄电池的充电过程；在 蓄电池和负载间串联开关管
Q2
， 当蓄电池电压小于 放过
电压时，切断蓄电池与负载间的回路，防止蓄 电池的过放；只有当蓄电池电压重新升到正
常电压 范围内，开关管
Q2
才会重新导通。
5.1
微控制器电源变换电路 受控制器体积和成
本的限制，以微控制器为核 心的控制电路的电源直接通过蓄电池端电压变换得 来，
7 的
LM317
三端可调稳压器变换出微控制器 图 的电源电压。
106
2009
年第
8 期
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