[发明专利]一种基于MPPT光伏半导体激光器发光系统

说明书

本发明涉及一种基于MPPT光伏半导体激光器发光系统，在同一主电路中实现光伏充放电控制和恒流驱动一体化，采用双向直流变换器电路，实现光伏发电与半导体激光器输出两者间自动切换，即在有光照时，双向变换器切换为输入模式，对光伏电池发电进行蓄电池储存；无光照时，双向变换器切换为输出模式，蓄电池通过直流变换器放电，提供半导体激光器发光电能；电路中单片机及其驱动电路控制充电和放电过程的切换，以及充电电压和半导体激光器电流大小。

技术领域

本发明涉及一种基于MPPT光伏半导体激光器发光系统。

背景技术

在现有技术中，尝试将光伏半导体激光器发光设备采用光伏发电储能系统和半导体激光器驱动电路的两个独立系统组合而成，会导致安装复杂、成本高、可靠性差等缺点。为此，本发明所设计光伏半导体激光器发光系统，采用光伏发电储能控制与半导体激光器恒流驱动共用一套电路，电路利用率提升，降低了制造成本。对促进节能环保型的半导体激光器发光的推广有重大的现实意义。

发明内容

一种基于MPPT光伏半导体激光器发光系统，在同一主电路中实现光伏充放电控制和恒流驱动一体化，采用双向直流变换器电路，实现光伏发电与半导体激光器输出两者间自动切换，即在有光照时，双向变换器切换为输入模式，对光伏电池发电进行蓄电池储存；无光照时，双向变换器切换为输出模式，蓄电池通过直流变换器放电，提供半导体激光器发光电能；电路中单片机及其驱动电路控制充电和放电过程的切换，以及充电电压和半导体激光器电流大小。

蓄电池充电电压13V左右，光伏板开路电压达到21.5V，充电需要降压处理，采用Buck拓扑结构的DC/DC转换电路；蓄电池放电采用Boost的DC/DC 转换电路，为半导体激光器驱动提供电能。

器件的主电路为双向DC/DC变换电路，由一个电感和多个功率MOS开关管、电容等组成；此电路通过两个MOS功率管开关控制Buck充电和Boost放电的切换。

双向DC/DC变换电路的光伏充电的工作过程为：MOS管断开，形成Buck 结构DC/DC变换电路；单片机控制Buck电路的MOS管的开关，输出一定的电压或电流，对蓄电池充电。

光伏板在参考光照强度、环境温度下的功率与输出电压的关系

在极值条件，dP/dV＝0得

其中DI、DV是关于光伏板在参考光强、参考温度环境下的参数，Isc为太阳板短路电流。

采用光伏专用胶体蓄电池，一组的工作输出电压DC12V，半导体激光器负载的工作电压范围在DC36～48V，系统蓄电池放电过程，采用Boost变换电路进行DC电压的变换，MOS开关管接通Boost回路，蓄电池储蓄的电能向负载放电；通过单片机调整开关管Q1的PWM信号，调节输出电流半导体激光器电流的大小，实现对半导体激光器负载的恒流驱动。

系统以STM8单片机为控制核心，外围电路包括数据采集、PWM和I/O控制等信号的驱动电路；光照强度、温度，蓄电池、光伏阵列和半导体激光器负载的电压/电流等参数信息，通过相应的驱动电路转化送入STM8的ADC接口，进行AD转换；控制信号单元输出信号，通过驱动电路控制对应的MOS开关管，实现MPPT充电、半导体激光器恒流供电；用红外遥控器与主机进行通信，设置所需工作参数，主机人机界面显示相应工作状态。

附图说明

图1为本发明提供的基于MPPT光伏半导体激光器发光系统的主电路图。

图2为本发明提供的基于MPPT光伏半导体激光器发光系统的控制设计框架图。

具体实施方式