MPPT控制算法太阳能充放电控制器设计
芯片选择了美国国家半导体的LM2842ADJ系列的芯片做电源芯片。LM2842系列芯片是具有PWM调节功能，DC/DC降压BUCK型稳压芯片。其具体特点：具有从4．5V-42V的宽输入范围；内部开关具有较低的导通电阻Rdson(典型值为0.9Q)；较高的效率(85％典型值)；工作频率在550KHz(X版本)和1．25MHz(Y版本)；具有软启动和热关机的功能：反馈电压为0．765V；小封装(TSOT-6L)。其具体电路如图5．3所示。
5.3LM2842ADJ供电电路
其主要的参数R101，R102和L101分别由公式求得。
其中Vfb=0.765V，输入滤波电容一般选取ESR低的电容，推荐使用2．2uF-10uF的X5R或者X7R的电容。
5．2．3太阳能电板输入电流采样电路
在许多电子系统中，电流检测是常见功能。常用的电流检测是通过放大其在采样电阻两端产生的电压来测量。对于那些需要较宽测量范围的系统，必须增大检测电阻或者改善放大器的精度：增大检测电阻值会使功耗增加，因此最好的办法是提高检测放大器的精度。放大器的精度很大程度上取决于放大器的输入失调电压。市面上常见的电流检测放大器所提供的输入失调电压大约为几百uV甚至几千uV。当采用此类的器件时，实现一个8至10位的实际动态范围是可能需要IW的功耗(在满电流条件下)。
传统常用的电流采样电路如图所示，图中a、b、c三图是现在最常用的电流检测电路。图(a)是一种利用分压采样的电流检测电路，；图(b)是一种串在电路对地端的电流采样电路，通过采样Rl上的电压来计算得到电路中的电流值；图(c)是另外一种串入电路输入端的电流采样电路，通过对比流入流出RI的电压差来计算电路中的电流： 以上的电流采样方式都是直接通过检测采样电阻上的电压值来计算流过的电流，取样电阻的取值范围一般为几百毫欧，当通过放大电路处理时，取样电阻的取值一般为几
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十毫欧，具体电路见下文的输出控制电路。
5.4常用的电流检测电路
另外根据前面文章的概述可以知道在MPPT中电流、电压采样的精确度会直接影响到对最大功率点的运算，因此本系统中考虑到控制精确度、实现对太阳能的高利用率(MPPT中)以及降低系统的损耗，改进传统的用采样电阻进行采样的电流采样电路，引入了凌力尔特公司(LINEAR TECHNOLoGY)的超精准电流检测放大器LTC6102。 LTC6102的连接比较方便，具体电路如图5．5所示。对电流的检测一般是利用电流采样检测电阻转换成输入电压，放大器的电压增益由输入和输出电阻器来设定。换算公式如下所示：
小负载电流条件下的精确度主要由输入失调电压Vos来设定。由Vos引起的电流测量误差k则由下式得出：
可见，当电流失调准确度设定为恒定值时，要实现Vos较小，可以相应的减小电流取样电阻R401。
在大多数的应用中，应选择适当的电路增益，以使Vos在模数转换(ADC)采集系统中约为1LSB(量化分辨率)。变化范围则由ADC所处理的最大信号幅度以及取样电阻的允许功耗来决定。
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5.5电流检测电路
5．2．4蓄电池放电控制电路
为了满足系统设计的目的，在蓄电池的放电控制电路选择了传统的运算放大做处理。具体电路如图5.6所示。R204是放电取样电阻，在本系统中选择的是开关电源中常见的锰铜电阻做采样电阻R204。具体工作原理是：通过把电流流过R204形成的采样电压，引入到运放电路中，通过一定的放大倍数把低电压放大为可以便于采集的电压范围，利用单片机的AD采样从而获取蓄电池放电电流的检测以及实现控制放电电流的控制：然后在通过运放电路做的比较器产生一个辅助的过流信号反馈给单片机，从而实现一个二次的过流控制。
5.6蓄电池放电控制电路
5．2．5蓄电池过充过放检测电路
由蓄电池的特性可以得知，在蓄电池的使用过程中是严禁过充过放使用的，因此本系统设置了过充过放检测。通过检测电路检测到一定的信号，然后把信号反馈给MCU，最后在MCU中做出相应的分析和响应，从而实现设计要求。具体电路如图5.7所示。
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5.7蓄电池使用检测电路
5．2．6控制系统显示电路
显示电路主要包括利用高亮数码管的显示和4个LED指示两个部分。数码管主要是用于蓄电池容量的实时显示。在数码管显示电路中为了节约引脚引入了移位寄存芯片74HC595，用STMSSl05KX系列单片机模拟SPI的数据传输来驱动该芯片。具体电路如图5.8所示。
5.8数码管和LED显示电路
图(a)为蓄电池容量显示；图(b)为RGB三基色显示灯，图(c)为太阳能电板反接指示灯：
在蓄电池充放电的过程中都会对蓄电池的容量进行控制检测，从而直观的实现蓄电池容量的显示。另外在系统的控制过程中出现的故障状态也通过电路进行显示，以使达到警示作用。
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5．3软件设计
太阳能光伏发电系统中充电控制器的目的就是利用太阳能电池产生的电能为蓄电池进行充电。在充电过程中根据蓄电池剩余电量智能选择充电的方式，合理利用太阳能光伏电池产生的能量。
根据整个系统的实现的目的和需求，将系统分为五大块，分为初始化模块、充电控制模块、放电模块、放电完毕等待模块和充电完毕等待模块。这里面又包含了A／D转换模块、PWM产生模块、系统时钟控制模块和显示模块等。根据对蓄电池端电压的采样结果来判断充电的阶段，进而选择充电的控制方式。主函数的控制流程图如图5.9所示。
5.9控制系统程序流程图
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