使用太陽能電池的電源設備的製作方法
2023-09-19 15:46:25
專利名稱：使用太陽能電池的電源設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用太陽能電池的電源設備，特別涉及一種跟蹤隨入射到太陽能電池上的太陽光的強度及周圍溫度而變化的最大輸出功率點，將其得到的固定的輸出電壓供給蓄電池的使用太陽能電池的電源設備。
最近，以更加有效地利用太陽能為目的的設備的研究非常盛行。使用需將太陽能轉換成電能的太陽能電池時，太陽能電池的輸出功率隨入射到該太陽能電池上的太陽光的強度和周圍溫度而變化。
圖7是用以說明太陽能電池的輸出功率隨入射的太陽光的強度而變化的狀態的特性圖。圖8是用以說明太陽能電池的輸出功率隨周圍溫度變化的狀態的特性圖。如圖7和圖8所示，隨太陽光的強度和周圍溫度的變化，太陽能電池的輸出電阻抗也發生變化。因此，太陽能電池驅動固定負載時，會產生由於電阻抗的不匹配而使由太陽能電池向負載的功率傳輸的效率降低的問題。為此，以進行最大的功率傳輸獲得最大的太陽能利用效率為目的研究正在進行之中。
圖9是表示現有的使用太陽能電池的電源設備的電路圖。圖9所示的是美國專利4,873,480號公開的使用太陽能電池的電源設備，在其太陽能電池板(PV SOURCE)上設有電池陣列和一個單獨的電池1。所述單獨的電池1產生標準電壓，將該標準電壓和通過可變電阻器VR的電池陣列的輸出電壓在比較器2中進行比較。
在脈寬調製調整器3中產生對應其比較差的脈寬調製(PWM)信號。通過所述脈寬調製信號驅動整流電晶體Q1的基極，響應該驅動將向負載4供給的功率穩定化。由此，太陽能電池板的輸出電壓可以不受太陽光的強度或周圍溫度的影響，而經常保持穩定地供給負載。
但是，所述美國專利4,873,480號的技術內容如圖7所示，由太陽光產生的最大輸出功率點的電壓是一點點變化的，因此，雖然通過使用固定的標準電壓可以獲得高效率，但是，不可能在任何時候、任何條件下都獲得最大輸出功率。另外，還要設置一個單獨的電池，其結構比較複雜。
圖10是表示另一例現有技術的使用太陽能電池的電源設備的電路圖，是美國專利4,580,090號的實施例。為了補償圖8所示的因周圍溫度的變化所引起的太陽能電池5的電壓變動，通過檢測電路6來檢測太陽能電池5的輸出電壓。另外，還設有對該檢測出的電壓進行溫度補償的熱敏電阻TH。根據美國專利的這項技術，通過檢測電路6可以採用電阻器R1、R2的電壓分配方式分壓太陽能電池5的輸出電壓，而獲得所分壓的檢測電壓，同時，利用串聯連接在電阻器R2上的熱敏電阻，進行溫度補償。
進而，根據電流檢測器8和檢測電路6檢測出的檢測值，驅動電晶體Q2驅動整流電晶體Q3，通過濾波器7將該驅動電壓供給馬達負載RL。此時，如果太陽光太弱，則存在不能進行控制，全部效率低下的問題。
圖11是表示使用太陽能電池的電源設備的又一現有技術實施例的電路圖，是美國專利4,916,382號的實施例。通過模-數轉換器(輸入測定器)10將太陽能電池(太陽能電池陣列)9的輸出電壓和電流轉換成數字數據，通過微處理器(控制器)11的程序，將轉換的數字數據進行處理，控制交流變換電路12，將由此產生的電壓供給直流馬達13。這時，微處理器(控制器)11記憶、存儲由於太陽光的強度或周圍溫度的變化而變動的最大輸出功率點。所述實施例由於使用了微處理器，所以，需要與之相應的接口電路，這樣，就產生了電路結構複雜，且成本增加的問題。
本發明是為了解決現有技術存在的課題而提出的，其目的在於提供一種和太陽光的強度和周圍的溫度無關，總是跟蹤最大輸出功率點，將其得到的固定的輸出電壓供給蓄電池，從而獲得高效率的使用太陽能電池的電源設備。
本發明的另一目的在於提供一種使用電路結構簡單的太陽能電池的電源設備。
為了實現上述課題，本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備包括將太陽能轉換成電能並輸出直流電壓的太陽能電池；將太陽能電池的直流電壓轉換成規定的直流電壓而輸出的交流變換電路；將所述交流變換電路輸出的直流電壓充電的蓄電池，另外，還有根據太陽能電池的輸出電壓和輸出電流檢測太陽能電池的最大輸出功率點，並根據其功率檢測信號跟蹤太陽能電池的輸出電流，使交流變換電路工作在最大輸出功率狀態下的可進行脈寬調製控制的脈寬調製控制器。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述交流變換電路包括由在太陽能電池的輸出端和接地之間串聯連接的電感器、開關器件和電流感知電阻器構成的升壓型變換器、以及由串聯連接在升壓型變換器的開關器件的兩端的二極體和電容器構成的整流電路。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述脈寬調製控制器包括根據太陽能電池的輸出電壓和電流感知電阻器檢測出的電流檢測信號，檢測最大輸出功率點的最大輸出功率點檢測裝置；將最大輸出功率點檢測信號積分的信號作為電流命令信號而輸出的標準信號發生裝置；將標準信號發生裝置發出的電流命令信號和經電流感知電阻器檢測的電流檢測信號進行比較，發出斷開控制信號的比較器裝置；按照規定頻率的時鐘信號接通開關器件，或者對應於比較器裝置的斷開控制信號將其斷開的開關驅動裝置。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述脈寬調製控制器還包括對應於太陽能電池的輸出電壓和輸出電流，發出功率檢測信號的功率檢測單元；發出採樣信號的信號發生單元；對應於信號發生單元發出的採樣信號，將在先前一定時間內根據功率檢測單元檢測的功率檢測信號進行充電的第一電荷量和在同先前的一定時間相同的當前一定時間內根據功率檢測單元檢測的功率檢測信號進行充電的第二電荷量進行比較，當先前的電荷量比當前的電荷量大時，發出太陽能電池的輸出功率減少的判斷信號的最大輸出功率點判斷單元。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述功率檢測單元包括檢測太陽能電池的輸出電壓，發出電壓檢測信號的電壓檢測部分；檢測太陽能電池的輸出電流，發出電流檢測信號的電流檢測部分；將電壓檢測信號和電流檢測信號相乘，發出功率檢測信號的乘法器。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述信號發生單元的採樣信號包括在一個周期裡，高電平區間比低電平區間更長的第一開關信號；在第一開關信號的高電平區間裡被移位的第二開關信號；和第一、第二開關信號周期相同，在第一和第二開關信號的高電平區間重疊的區間裡，有一個周期的高電平區間的時鐘信號；和第一、第二開關信號周期相同，具有從時鐘信號的下降沿上升的邊沿的設置信號。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述最大輸出功率點判斷單元包括比較器；連接在比較器的反向輸入端和接地之間，根據功率檢測信號變化的第一電流源；連接在比較器的非反向輸入端和接地之間，根據功率檢測信號而變化的、和第一電流源有同一電流值的第二電流源，連接於比較器的反向輸入端和非反向輸入端之間的電容器；連接於比較器的反向輸入端和標準電壓端之間，在第一開關信號的高電平區間接通，且在低電平區間斷開的第一開關；連接於比較器的非反向輸入端和標準電壓端之間，在第二開關信號的高電平區間接通，且在低電平區間斷開的第二開關；按照時鐘信號，鎖住比較器的輸出，對應於設置信號設定輸出的觸發電路。
本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，其中所述標準信號發生裝置包括將來自最大輸出功率點檢測裝置的最大輸出功率點檢測信號分頻的分頻單元；將所述分頻單元的輸出積分而發出電流命令信號的積分單元。
如此構成的本發明，將一定時間的先前的功率平均值和當前的功率平均值進行比較，檢測在平常的一定周期裡的輸出功率最大點。其結果，與太陽光的強度和周圍溫度無關，總是跟蹤太陽能電池的最大輸出功率點而得到固定的電壓，並將該固定電壓供給蓄電池。
另外，本發明對一定時間內的噪音和瞬間的功率變化不反應，可防止其誤動作。
再則，本發明由電容器、比較器、開關、電流源等比較簡單的模擬電路構成，即可檢測最大輸出功率點，電路構成比較簡單。
附圖的簡要說明如下圖1是表示本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備結構的電路圖。
圖2是表示圖1所示脈寬調製控制器的詳細結構的方框圖。
圖3是表示圖2所示最大輸出功率點檢測裝置的詳細結構的電路圖。
圖4是表示實施例中功率檢測信號的特性曲線的圖。
圖5是表示實施例中在最大輸出功率點判斷單元中進行處理的時序圖。
圖6是表示實施例中太陽能電池的輸出電壓、輸出電流及輸出功率的關係的特性圖。
圖7是表示實施例中入射到太陽能電池上的不同的太陽光強度所產生的輸出電壓和電流特性曲線的特性圖。
圖8是表示實施例中不同的太陽能電池周圍溫度下的輸出電壓和電流特性曲線的特性圖。
圖9是表示第一例現有的使用太陽能電池的電源設備結構的電路圖。
圖10是表示第二例現有的使用太陽能電池的電源設備結構的電路圖。
圖11是表示第三例現有的使用太陽能電池的電源設備結構的電路圖。
下面參照附圖詳細說明本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備的實施例。
圖1是表示本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備的實施例結構的電路圖。在圖1中，所述電路包括太陽能電池(太陽能電池陣列)15、將來自所述太陽能電池15的輸出電壓Vin轉換成升壓為規定電壓的輸出直流電壓Vout，然後進行輸出的交流變換電路100；將所述交流變換電路100的輸出直流電壓Vout充電的蓄電池200，此外，所述電路還包括根據太陽能電池15的輸出電壓Vin(V)和檢測出的輸出電流值I檢測太陽能電池15的最大輸出功率點，根據該檢測信號跟蹤太陽能電池15的輸出電流，為使交流變換電路100的輸出功率總是處於最大狀態而進行脈寬調製(PWM)控制的脈寬調製控制器300。
交流變換電路100由串聯連接在太陽能電池15的輸出端和接地之間的電感器L1、由開關器件(FET)T1和電流感知電阻器Rs構成的升壓型變換器、由串聯連接在所述升壓型變換器的開關器件T1的兩端的二極體D1和電容器C4構成的整流電路所構成。在這裡，電容器C2、C3用於排除噪音，電流感知電阻器Rs用於感知太陽能電池15的輸出電流。
圖2是表示脈寬調製控制器300的詳細結構的方框圖。在圖2中，所述脈寬調製器300包括輸入太陽能電池15的輸出電壓Vin(V)和由電流感知電阻器Rs檢測出的輸出電流值I，從而檢測出最大輸出功率點的最大輸出功率點檢測裝置310；將最大輸出功率點檢測信號輸入、積分，並將該積分值的信號作為電流命令信號輸出的標準信號發生裝置320。
所述脈寬調製控制器300還包括將電流命令信號和電流檢測信號進行比較，發出斷開控制信號的比較裝置330；對應於規定的頻率，例如對應於45kHz的時鐘信號CLK，接通開關器件T1，且對應於斷開控制信號而斷開的開關驅動裝置340。所述脈寬調製控制器300還包括有構成標準信號發生裝置320的T型觸發(F/F)電路322以及積分單元324。
在圖2的脈寬調製控制器300中，最大輸出功率點檢測裝置310包括對應於太陽能電池15的輸出電壓V和輸出電流值I，發出功率檢測信號的功率檢測單元20；發出採樣信號的信號發生單元30；對應於所產生的採樣信號，將在先前的一定時間裡根據功率檢測信號充電的第一電荷量和在相同一定時間的當前一定時間裡根據功率檢測信號充電的第二電荷量進行比較，與當前的電荷量相比，先前的電荷量大時，發出太陽能電池15的輸出功率減少的判斷信號的最大輸出功率點判斷單元(PPT)40。
功率檢測單元20包括檢測太陽能電池15的輸出電壓，從而發出電壓檢測信號的電壓檢測部分22；檢測太陽能電池15的輸出電流，亦即電流感知電阻器Rs上的電壓降，發出電流檢測信號I的電流檢測部分24；將電壓檢測信號和電流檢測信號相乘，發出功率檢測信號的乘法器26。
圖3是表示最大輸出功率點判斷單元40的詳細結構的電路圖。在圖3中，最大輸出功率點判斷單元40包括比較器U1；連接在該比較器U1的反向輸入端(-)和接地之間，對應於功率檢測信號可變的第一電流源CS1；連接在該比較器U1的非反向輸入端(+)和接地之間，對應於功率檢測信號可變、和第一電流源CS1電流值相同的第二電流源CS2；連接在該比較器U1的反向輸入端(-)和非反向輸入端(+)之間的電容器C1。
最大輸出功率點判斷單元40還包括連接在該比較器U1的反向輸入端(-)和標準電壓Vref之間，在第一開關信號S1的高電平區間接通，在低電平區間斷開的第一開關SW1；連接在該比較器U1的非反向輸入端(+)和標準電壓Vref之間，在第二開關信號S2的高電平區間接通，在低電平區間斷開的第二開關SW2；按照時鐘信號S3鎖住比較器U1的輸出，對應於設置信號S4設定輸出的觸發電路F/F1。
在圖3裡，信號發生單元30的採樣信號包括在一周期間(T1、T2、T3)裡，高電平區間比低電平區間長的第一開關信號S1；自第一開關信號S1移位了一個高電平區間的第二開關信號S2；與第一以及第二開關信號S1、S2的周期相同，在第一和第二開關信號S1、S2的高電平區間重疊的區間裡，有一個周期的高電平區間的時鐘信號S3；與第一和第二開關信號S1、S2的周期相同，具有與時鐘信號S3的下降沿對應的上升沿的設置信號S4。
下面就如此構成的實施例的工作過程進行說明。
在圖1中，將太陽能電池15的輸出電壓Vin向交流變換電路100輸入，在開關器件T1導通時，能量被儲存在電感器L1中，在開關器件T1截止時，儲存於電感器L1中的能量被放出，將通過由二極體D1和電容器C4構成的整流電路得到的直流在蓄電池200中充電。
因此，在太陽能電池15的輸出電壓Vin和蓄電池200的輸出直流電壓Vout之間，下列式子(1)的關係成立。
Vout＝Vin(1-D)…(1)在這裡，D表示交流變換電路100的佔空比。
其結果，如果蓄電池200的輸出直流電壓Vout的值固定的話，則太陽能電池15的輸出電壓Vin將因佔空比D的不同而不同。因此，可調整佔空比，使工作電壓與作為太陽能電池15最大輸出功率點的電壓Vm相一致。即，如果能夠控制太陽能電池15的輸出電流(輸出電流值I)成為作為最大輸出功率點的電流Im的話，即可與太陽能電池15的最大輸出功率點相對應，使交流變換電路100進行工作。
由於太陽能電池15的輸出電壓Vin隨太陽光的強度和周圍溫度變化，故作為最大輸出功率點的輸出電壓Vm也變化。蓄電池200如果長時間充電的話，蓄電池200的輸出直流電壓Vout也變化。因此，即使交流變換電路100的輸入電壓(太陽能電池15的輸出電壓Vin)和輸出電壓(輸出直流電壓Vout)變化了，也要進行佔空比的控制，使輸入電壓能夠保持與太陽能電池15的最大輸出功率點的電壓相一致。
下面就該佔空比的控制進行說明。首先，像下面這樣檢測最大輸出功率點。即，跟蹤最大輸出功率點，使交流變換電路100工作，以最大效率向蓄電池200充電，在這樣的脈寬調製控制下進行檢測。
圖4是表示功率檢測信號的特性曲線的圖。在圖1至圖4中，脈寬調製控制器300的最大輸出功率點檢測裝置310中的功率檢測單元20，根據太陽能電池15的輸出電壓Vin和輸出電流值I發出具有圖4所示的特性曲線的功率檢測信號，太陽能電池15的輸出端短路時，是電流Isc，太陽能電池15的輸出端開通時，是輸出電壓Vc。也就是說，在圖4的A範圍內輸出功率增加，在B範圍內輸出功率降低。因此，最大輸出功率點Pmax可以通過電壓Vm和電流Im的積獲得。將這樣的功率檢測信號輸入到最大輸出功率點判斷單元40中。
圖5是表示在最大輸出功率點判斷單元40中進行處理的時序圖。在圖1至圖5中，最大輸出功率點判斷單元40，如圖5所示，在其初期，第一、第二開關信號S1、S2保持高電平狀態，向比較器U1的反向輸入端(-)和非反向輸入端(+)施加標準電壓Vref，使之保持同一電位。在相同電位的情況下，比較器U1的輸出保持低電平狀態。這時，電容器C1的兩端電壓保持在零。
此後，第二開關信號S2成為低電平狀態，在第一開關信號S1的高電平區間，即Td1區間裡，開關SW1為接通狀態，開關SW2為斷開狀態。因此，在其初期，從標準電壓端(Vref)供給電流I，『I/2 』電流流過第一電流源CS1，另『I/2』電流流過電容器C1和第二電流源CS2。電容器C1不斷被充電，當充電到第一電荷量時，反向輸入端(-)的電位保持標準電壓Vref，而非反向輸入端(+)的電位則與電容器C1的容量成比例地逐漸下降直至-Vc。
第一開關信號S1成為低電平狀態時，第二開關信號S2在高電平狀態的區間Td2，開關SW1斷開，開關SW2接通。從而，此時相反，非反向輸入端(+)的電位上升為標準電壓Vref，且反向輸入端(-)上升為『Vref+Vc』，被電容器C1充電的電荷量通過第一電流源CS1放電。由於區間Td1和區間Td2相同，所以，功率檢測信號保持相同值，此時，對應於區間Td1的功率檢測信號的電流值和對應於區間Td2的功率檢測信號的電流值相等，且充電於電容器C1的電流量和放電的電荷量相同。
其結果，區間Td2結束時，反向輸入端(-)的電位立即和標準電壓Vref相同。因而，比較器U1的輸出保持低電平狀態。即，在區間Td1和區間Td2兩個期間裡，功率檢測信號的值不變，保持原樣。
如圖5所示，如果區間Td2中區間Td2的功率檢測信號的值比區間Td1的功率檢測信號的值大的時候，電容器C1的兩端電壓為負(-)。即，反向輸入端(-)的電位比標準電壓Vref低。由此，由於非反向輸入端(+)的電位保持在標準電壓Vref水平，同時，反向輸入端(-)的電位降至標準電壓Vref以下，因此，比較器U1的輸出呈高電平狀態。亦即，太陽能電池15的輸出功率比起先前的期間來，在當前的期間裡增加了。
與之相反，區間Td2的功率檢測信號的值比時間T3內的區間Td1的功率檢測信號的值低時，電容器C1的兩端電壓將保持比標準電壓Vref高的電位狀態。因此，由於非反向輸入端(+)的電位保持標準電壓Vref，反向輸入端(-)的電位保持比標準電壓Vref高的電位，故比較器U1的輸出呈低電平狀態。亦即，可以檢測出太陽能電池15的輸出功率比起先前的期間來，在當前的期間裡減少了。
觸發電路F/F1鎖住比較器U1的輸出。這是為了在圖5中區間Td2結束後，馬上從時鐘信號S3的上升沿將比較器U1的輸出鎖住而將其輸出，再通過在時鐘信號S3的下降沿上升的設置信號S4，使總是從輸出功率增加的方向開始工作，由此，可以防止在一個周期內無論什麼原因引起的系統的誤操作。
圖6是表示太陽能電池15的輸出電壓，輸出電流以及輸出功率的關係的特性圖。在圖1至圖6中，最大輸出功率點判斷單元(PPT)40中的最大點功率檢測信號如圖6所示的那樣，被輸入到T型F/F電路322中進行二分頻。該分頻信號由積分單元324積分，作為電流命令信號輸入到比較器裝置330中。在該比較器裝置330中，將該電流命令信號做為標準信號Vref和太陽能電池15的輸出電流值I(電流檢測信號)進行比較。經比較，如果兩個信號相同，則發出斷開控制信號。
開關器件T1輸入來自開關驅動裝置340的時鐘信號S3，從而呈導通狀態，此時，太陽能電池15的輸出電流通過開關器件T1流向電流感知電阻器Rs。根據所述電流感知電阻器Rs上的電壓降檢測出的輸出電流值I(電流檢測信號)在比較器裝置330中進行比較，太陽能電池15的輸出電流值I跟蹤具有時鐘信號S3的脈動的標準信號Vref而增加。反覆進行這種操作，電流命令信號增加，直至達到最大輸出功率點為止，太陽能電池15的輸出電流也同時增加。
如圖6所示，當通過最大輸出功率點，功率檢測單元20的檢測信號在時間t1為低電平時，T型F/F電路322的輸出為高電平，由此，積分單元324的輸出值下降。因此，跟蹤積分單元324的輸出值的太陽能電池15的輸出電流也減少。亦即，由於脈寬調製控制器300的脈衝寬度再次減少，交流變換電路100的輸入電壓增加。
在此基礎上，輸出功率(pout)再次增加，當通過最大輸出功率點的時間t2，最大輸出功率點檢測信號再次成為低電平狀態時，T型F/F電路322的輸出成為高電平，由此，積分單元324的輸出值下降。為此，跟蹤積分單元324的輸出值，太陽能電池15的輸出電流也再度減少。
反覆進行這樣的操作，跟蹤太陽能電池15的最大輸出功率點而工作的交流變換電路100產生固定的輸出直流電壓Vout，並以其向蓄電池200充電。
綜上所述，可以明了根據本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，由於將一定期間的先前功率平均值和當前功率平均值進行比較，即可檢測出在經常的一定周期內功率的最大點，故和太陽光的強度和周圍的溫度無關，可以將總是跟蹤太陽能電池的最大輸出功率點而得到的固定輸出電壓供給蓄電池。
根據本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，對一定時間內的噪音和瞬間的功率變化反應很小，能夠防止其誤動作。
根據本發明涉及的使用太陽能電池的電源設備，由於由電容器、比較器、開關、電流源等比較簡單的模擬電路構成，就可檢測出最大輸出功率點，故電路構成簡單，且可降低成本。
權利要求
1.一種使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於包括將太陽能轉換成電能，輸出直流電壓的太陽能電池；將所述太陽能電池的直流電壓轉換成所規定的直流電壓輸出的交流變換電路；將所述交流變換電路輸出的直流電壓充電的蓄電池；根據所述太陽能電池的輸出電壓和輸出電流檢測所述太陽能電池的最大輸出功率點，基於所述功率檢測信號跟蹤所述太陽能電池的輸出電流，為使所述交流變換電路工作於最大輸出功率狀態而進行脈寬調製控制的脈寬調製控制器。
2.根據權利要求1所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述交流變換電路包括由在所述太陽能電池的輸出端和接地之間串聯連接的電感器、開關器件以及電流感知電阻器構成的升壓型變換器；由在所述升壓型變換器的開關器件的兩端串聯連接的二極體和電容器構成的整流電路。
3.根據權利要求2所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述脈寬調製控制器包括根據所述太陽能電池的輸出電壓和所述電流感知電阻器檢測的電流檢測信號，檢測最大輸出功率點的最大輸出功率點檢測裝置；將所述最大輸出功率點檢測信號的積分信號作為電流命令信號輸出的標準信號發生裝置；將來自所述標準信號發生裝置的電流命令信號和以所述電流感知電阻器檢測的電流檢測信號進行比較，發出斷開控制信號的比較器裝置；按照所規定頻率的時鐘信號將所述開關器件接通，或根據所述比較器裝置的斷開控制信號將其斷開的開關驅動裝置。
4.根據權利要求3所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述脈寬調製控制器包括對應於太陽能電池的輸出電壓和輸出電流，發出功率檢測信號的功率檢測單元；發出採樣信號的信號發生單元；對應於所述信號發生單元發出的採樣信號，將根據在先前一定時間裡來自所述功率檢測單元的功率檢測信號進行充電的第一電荷量和根據在與所述先前一定時間相同的當前一定時間裡來自所述功率檢測單元的功率檢測信號進行充電的第二電荷量進行比較，先前的電荷量比當前的電荷量大時，判斷為所述太陽能電池的輸出功率減少而發出該判斷信號的最大輸出功率點判斷單元。
5.根據權利要求4所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述功率檢測單元包括檢測所述太陽能電池的輸出電壓，發出電壓檢測信號的電壓檢測部分；檢測所述太陽能電池的輸出電流，發出電流檢測信號的電流檢測部分；將所述電壓檢測信號和電流檢測信號相乘，發出所述功率檢測信號的乘法器。
6.根據權利要求4所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述信號發生單元的採樣信號包括在一個周期裡，高電平區間比低電平區間長的第一開關信號；在所述第一開關信號的高電平區間移相的第二開關信號；和所述第一、第二開關信號周期相同，在所述第一、第二開關信號的高電平區間重疊的區間裡，有一個周期的高電平區間的時鐘信號；和所述第一、第二開關信號周期相同，具有從所述時鐘信號的下降沿上升的邊沿的設置信號。
7.根據權利要求6所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述最大輸出功率點判斷單元包括比較器；連接在所述比較器的反向輸入端和接地之間，相應於所述功率檢測信號而變化的第一電流源；連接在所述比較器的非反向輸入端和接地之間，相應於所述功率檢測信號而變化且和所述第一電流源同一電流值的第二電流源；連接在所述比較器的反向輸入端和非反向輸入端之間的電容器；連接在所述比較器的反向輸入端和標準電壓端之間，在所述第一開關信號的高電平區間接通，且在低電平區間斷開的第一開關；連接在所述比較器的非反向輸入端和標準電壓端之間，在所述第二開關信號的高電平區間接通，且在低電平區間斷開的第二開關；按照所述時鐘信號，鎖住所述比較器的輸出，對應於所述設置信號設定輸出的觸發電路。
8.根據權利要求3所述的使用太陽能電池的電源設備，其特徵在於，所述標準信號發生裝置包括分頻所述最大輸出功率點檢測裝置的最大輸出功率點檢測信號的分頻單元，積分所述分頻單元的輸出，發出電流命令信號的積分單元。
全文摘要
一種使用太陽能電池的電源設備,太陽能電池將太陽能轉換成電能而輸出直流電壓;交流變換電路輸入所述直流電壓並轉換成規定的直流電壓後輸出,然後向蓄電池充電;通過脈寬調製控制器根據太陽能電池的輸出電壓和輸出電流檢測太陽能電池的最大輸出功率點,基於所述功率檢測信號跟蹤太陽能電池的輸出電流,進行脈寬調製控制,以使交流變換電路工作於最大的輸出功率,不受陽光強度和溫度的影響,構成電路簡單且能保持固定的輸出電壓。
文檔編號H02M3/155GK1171650SQ9711096
公開日1998年1月28日 申請日期1997年4月29日 優先權日1996年5月15日
發明者趙顯敏, 金容虎 申請人:三星電子株式會社