太阳能电池板MPP的脉冲负载供电解决方案.doc
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1、太阳能电池板MPP的脉冲负载供电解决方案许多太阳能电池板供电的应用只需要功率脉冲来操作。用于数据采集或测量采样的系统通常需要打开,执行测量或其他任务,传送处理或测量的数据,然后返回到睡眠状态。在许多情况下,无线传输数据消耗的输出功率的最大部分。对于系统本身或者用于传输数据的这些所需的功率脉冲通常难以用诸如太阳能电池板的功率受限的电源来支持。通过在太阳能电池板的最大功率点(MPP)上运行并通过从面板上智能地提取功率,可以成功利用能量为脉冲负载供电。本文介绍了一种简单而经济的解决方案,用于这种脉冲负载系统中的最大功率点跟踪(MPPT)。太阳能电池板的特点太阳能电池板在MPP运行时提供峰值输出功率。
2、MPP是对应于面板的最高可获得的输出功率的电压和电流。即使光照量变化,MPPT也可利用太阳能电池板供电。太阳能电池板的一个特点是面板电压随着从面板流出的电流的增加而降低。如果电流过高,则电压崩溃,功耗量变得非常低。图1示出了特定太阳能电池板的输出电流和输出功率与其输出电压的关系。MPP被标记。图中水平的绿线表示输出功率至少为MPP的90。在这条线上方,点1和2之间,面板提供最大的功率。当太阳能电池板供电的负载只需要功率脉冲,并且不需要在100的时间内通电时,在MPP的90内操作的一种简单方法是在点1处开启负载并将其关闭在第二点。当负载开启时,它吸取所需的功率,这降低了面板的电压。这将操作点从点
3、1移动到MPP点,然后移到点2.在点2,负载关闭,面板电压再次升高。即使是这样简单的操作,仍然有三个问题需要克服。首先,负载可能需要与面板输出不同的电压。因此,需要高效率的电源将可变且相对较高的面板电压转换成用于负载的恒定电压。其次,应测量面板电压,并根据该电压禁用或启用电源。大多数电源都有一个数字输入来启用或禁用它们。这样的输入具有非常不精确的阈值,以将逻辑低与逻辑高区分开。在阈值不精确的情况下,面板电压不能直接连接到使能输入。相反,需要具有精确阈值的外部电路。可以使用电源电压监控器,但这增加了第二个设备的成本和复杂性。第三,快速变化的面板电压必须大大减缓,以便有足够的操作时间来完成所需的任
4、务。从点1到点2改变面板电压几乎不需要时间在理论上零秒。在此期间,当电压从点1到点2变化时,负载的电源必须打开,负载必须执行其任务。这要求电源具有非常快速的开启和足够长的面板电压保持时间以执行必要的任务。MPPT解决方案有很少的单一设备,成本效益的解决方案,从功率受限的太阳能电池板输入的宽电压范围内运行,同时有效地提供稳定的输出电压,快速启动,并在90的MPP内运行。然而,德州仪器(TI)的TPS62125则是一种可接受高达17 V的输入电压,工作效率超过90,启动时间小于1 ms,并具有精确阈值的启用输入引脚的器件直接连接到MPPT太阳能电池板的电压。这消除了另外的设备执行这个功能的需要。图
5、2显示了完整的解决方案。由R1和R2组成的分压器被配置为打开图1中的点1的电源。直到电源被使能,器件本身将R2和R3之间的节点保持在地电位。电源启动后,器件释放该节点,R3成为分压器的一部分。当太阳能电池板电压降至点2时,器件关断,再次将R2和R3之间的节点保持在低电平。此时,面板电压再次开始上升,直到达到导通阈值。这提供了一个完全可编程的开启和关闭电压,可配置到任何太阳能电池板。大容量输入电容器C3储存来自太阳能电池板的足够的能量以在所需持续时间内为负载供电,并提供用于启动电源的充电。面板将对应于其电压的电流输送到电源或C3。当电源关闭时,太阳能电池板将电流传送到电容器。当电源开启时,电容器
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- 太阳能 电池板 MPP 脉冲 负载 供电 解决方案
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