一个用巧妙方法实现的MPPT电路，有没有大神分析一下原理？

猪小呆

原始设计来自这里：https://www.edn.com/solar-array- ... -to-maximize-power/



俄罗斯网友对其进行了修改，并验证了其MPPT功能确实有效，不需要人工设置太阳能板最佳工作电压，电路会自己追踪最大功率：


其实这个电路后面的DC-DC部分可以用其他常用的DC-DC模块代替，主要是前面实现MPPT追踪的部分，看上去非常简单却又有效，将它抽取出来做成一个单独的模块，引出三个接口，其中两个接太阳能板正负极，另一个接DC-DC模块的反馈输入端，就可以实现任意DC-DC模块的MPPT功能了，是不是非常有意思呢？

其中所用到的运放可以用国产型号替代，比如用三颗tp2121就可以，淘宝上有包邮的。

哪位大神分析一下它的原理？


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补充一个原作者今年4月份对网友提问的解答，可能有助于理解其计算原理：

猪小呆

由于其简单性，确定最大功率点的最常见算法是引入干扰并观察反应，为此负载电压会定期修改或调制;计算或观察所获功率的瞬时变化;并使用负载调制和计算功率之间的相位关系作为反馈，以求出电流/电压曲线上的最大功率输出。该算法是确定和控制最大功率点的方案的基础（图 2，黄色背景），但增加了一个（蓝色）功能，该函数执行类似于根据电压、电流和时间数据计算功率的反馈功能，但不使用复杂的传统乘法器。这个想法基于众所周知的对数晶体管结依赖性 VBE=（kT/q）log（IC/IS）=（kT/q）[log（IC）–log（IS）]，其中 VBE 是基极-发射极电压。此外，它还考虑到数字的对数相加在数学上等同于将它们相乘的事实。它是如何实现的。

电容器 C2 提供 100 Hz 调制，幅度约为 1 V（幅度值），或在光伏电源的输入电压 V 下从发电机的 S2/S3 KM/OP 扰动 1 V 脉冲。根据太阳能电池阵列的电流/电压曲线，输入电流 I 反过来由电压 V 调制，并相应地发生输入功率的调制（电流乘以给定时间的电压）。IC1A 将 IQ1 放大到 I×x1，其中 I 是太阳能电池电流，x1 是增益。IC1B 将 IQ2 放大到等于 V/499 kΩ 的值，其中 V 是太阳能电池阵列的电压。因此，VQ1=（kT1/q）1[log（I）–log（IS1）+log（x1）]，VQ2=（kT2/q）[log（V） –log（IS2）–log（499 kΩ）]。VQ1 是基极发射极电压 Q1;k 是玻尔兹曼常数;T1 是温度 Q1;q 是电子的基本电荷;I 是负极端子处太阳能电池阵列的输入电流值;IS1 是饱和电流 Q1;x1 是由 IC3 决定的任意增益量;太阳能电池阵列正输入端的 V 电压;IS2 饱和电流 Q2;K 温度，单位为开尔文度;VPF - 功率反馈信号;VIP - 计算的输入功率信号。由于 k、q、IS1、IS2、x1 和 499kΩ 是常数，并且 T1=T2=T，因此我们可以假设 VQ1=（kT/q）log（I） 和 VQ2=（kT/q）log（V） 对于扰动和反应观察算法的问题，其中只有扰动期间电流和电压的变化是重要的。Q1 和 Q2 的串联连接得到 VPF=VQ1+VQ2=（kT/q）[log（I）+log（V）]=（kT/q）log（VI），由于 IC1B 在没有反转的情况下增益为 3，因此当以瓦特为单位改变功率时，VIP=3（kT/q）log（VI）≈765 μV/%。 功率对数对应的VIP信号通过C1路由到同步解调器S1，误差信号积分器和控制运算放大器IC1C将整流后的S1集成在一起，在C3上形成输出信号。集成的 IC1C 误差信号闭合 IC3 云台上的反馈电路，并产生所需的最大功率点跟踪功能。使用微功率元件和适当的设计方法将最大功率点监控电路的总功耗保持在大约 1 MW，这消除了电路对作为电路主要目的的效率增益量的重大影响。同时，将最大功率点跟踪电路和稳压器之间的接口简化为仅三条连接线 - I、V 和 F - 意味着您可以轻松地将通用最大功率点跟踪电路适配到大多数开关稳压器和控制器。因此，由于最大功率点跟踪方案，这种设计理念在小型太阳能系统中提供了效率改进，在这些系统中，更复杂、更昂贵和成本效益更低的解决方案无法获得回报。

邪恶海盗

太高级了，完全看不懂...


二○二四年十二月二日

niceday

完全看不懂，肯定有局限性。

桂江鱼鹰

期待楼主搞个开发版，如何交付嘉立创打样。最好能验证一下。

woodfire

谢谢分享

niceday

看到这里面有这么多运算放大器，估计做了很多模拟运算代替了单片机的控制。

xxwwmm2017

niceday 发表于 2024-12-2 17:34
看到这里面有这么多运算放大器，估计做了很多模拟运算代替了单片机的控制。 ...

很可能如此

wy71h

下面的只能降压。

猪小呆

wy71h 发表于 2024-12-3 11:22
下面的只能降压。

升压降压不是重点，都可以改的

wy71h

这两个只能跟踪电压？

猪小呆

wy71h 发表于 2024-12-3 14:04
这两个只能跟踪电压？

跟踪最大功率，有兴趣不妨把其中MPPT追踪部分单独做一个模块，接到其他升压或者降压模块上做个测试看一下效果

wlife

振荡器D1.1/D1.2使用了自举的震荡方式，所以加入R3/R4保护控制脚，信号脚可承受10V耐压
振荡产生锯齿调节波，用以不断寻找合适的电流点。
当电流还有变化时，则不断加大输出功率。当电流稳定时则保持。
有缺陷的地方，此电路不断寻找电流变化的电压区域，如果把太阳能板电压拉的比较死，电流几乎不变化，则整个调节将失效卡在某个电压值不再调整，且无法退出。

猪小呆

wlife 发表于 2024-12-3 15:33
振荡器D1.1/D1.2使用了自举的震荡方式，所以加入R3/R4保护控制脚，信号脚可承受10V耐压
振荡产生锯齿调节波 ...

厉害呀，看原理解释里说会在太阳能板上加一个1V左右的扰动电压，然后导致后面产生767uV%的变化，这个1V的扰动能否避免你说的被拉死的情况呢？

wlife

猪小呆 发表于 2024-12-3 15:55
厉害呀，看原理解释里说会在太阳能板上加一个1V左右的扰动电压，然后导致后面产生767uV%的变化，这个1V的 ...

这个扰动是调节波引起的，有作用时会寻找合适的点，电压电流都跟着波动。
有问题指的是太阳能板电压拉得比较低，太阳能板的特性，此时电流波再怎么调节电流也都几乎无变化，所以就卡死了。
解决就是还要引入非常小的一点点变量，很深入饱和区后，还会有个变量去一点点改变，最终离开饱和区。

猪小呆

wlife 发表于 2024-12-3 16:18
这个扰动是调节波引起的，有作用时会寻找合适的点，电压电流都跟着波动。
有问题指的是太阳能板电压拉得 ...

看这句话的意思，扰动应该是由左上角CD4053的两个小方块电路产生的，然后通过电容C2 C3（另一个图中是C3 C4）耦合到光伏板的输入V上，只要光伏板的电压能保持CD4053供电正常工作，那么这个扰动电压就会一直存在，如果光伏电压被拉低到CD4053都不能工作了，那么整个模块也就失去作用了

猪小呆

猪小呆 发表于 2024-12-3 16:46
看这句话的意思，扰动应该是由左上角CD4053的两个小方块电路产生的，然后通过电容C2 C3（另一个图中是C3  ...

如果整个模块因为供电不足不工作，那么DC-DC也会因供电不足不起作用，所以后面也不会消耗电流，等太阳能板供电足够时，模块会再次发挥作用，因此太阳能板供电不足不会导致拉死的情况

wlife

调节波意思就是你说的扰动，这个电路的核心就是扰动，扰动主要C3提供。C4/C1类似于负反馈。
C2是震荡电路电容，RC的震荡频率频率由R3C2决定

wy71h

猪小呆

wy71h 发表于 2024-12-3 20:44

作者是这么解释的：