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一種基于MCU控制的光伏電池測試儀設(shè)計

作者: 時間:2011-05-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2 硬件電路設(shè)計和實現(xiàn)

  2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  針對的輸出特性和測量的特殊要求,為對I-V和P-V特性實時、自動檢測,設(shè)計了基于STC-12C5A60S2特性。原理框圖如圖2所示,通過D/A轉(zhuǎn)換電路和電壓反饋,跟蹤調(diào)節(jié)柵極電壓VGS。通過A/D轉(zhuǎn)換電路和電流取樣,準確檢測光伏電池兩端輸出的電流和電壓值。通過串口與上位機通信,實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示。

測試儀原理框圖

  2.2 MOSFET管驅(qū)動電路

  場效應(yīng)管驅(qū)動電路如圖3所示。采用型號為IRFP150的功率MOSFET管模擬可變電阻器,因其具有超低導通電阻,柵極電壓VGS=10V時,RDS =0.030Ω。并聯(lián)FET起到擴容的作用,在外加散熱片的情況下,可以通過15 A以上的電流。為了減少雜散電感和寄生振蕩,使并聯(lián)MOSFET管均流,采用統(tǒng)一驅(qū)動源,并加獨立的柵極電阻。

場效應(yīng)管驅(qū)動電路

  2.3 測控電路和電源補償

  微控器采用高性能STC-12C5AS2。鑒于測量精度的要求和擴展方便,采用高速12位串行接口模/數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX187和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器TLV5616。當基準電壓為4.096 V時,最小分辨率為1 mV。精密單電源運算放大器OP777,控制MOSFET管柵極電壓。

  為了穩(wěn)定控制柵極電壓,通過電流取樣信號反饋和控制電壓信號組成差分放大器,由此組成了一個閉環(huán)的柵極電壓跟蹤調(diào)節(jié)器,如圖4所示。

閉環(huán)的柵極電壓跟蹤調(diào)節(jié)器

  為準確測量光伏電池的短路電流,加入1.5 V補償電源,采用TI公司低電壓大電流電源模塊PTH05010制作。若電壓測量值為U1,光伏電池兩端實際電壓為U=U1-1.5,當U1=1.5 V時,可測得光伏電池的短路電流。

  2.4 輔助電路

  供電電路有12 V和5 V兩種,分別供給單電源運放和其他芯片。為了兼顧供電效率和電源質(zhì)量,采用降壓式DC/DC控制器MAX1745(效率90%以上),結(jié)合低壓差穩(wěn)壓器(LDO)TLV1117(線性穩(wěn)壓紋波很小),設(shè)計了5~12V電路。DC/DC電路開關(guān)頻率最高300 kHz,電源最大功率50 W。



關(guān)鍵詞: MCU 單片機 光伏電池 測試儀

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