最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的製作方法

2023-12-10 07:04:57

專利名稱：最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池充電技術領域，特別涉及一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置。
背景技術：
現在對太陽能應用越來越多，對太陽能轉換效率的要求也越來越高，傳統的太陽能充電器是把太陽能電壓直接接到電池上。假如12V太陽能板的最高輸出電壓為20V左右，最佳工作電壓(Max Power Voltage)為18V左右,如果直接把太陽能板接到電池上,那麼太陽能板的輸出電壓也被拉低到12V左右，這樣太陽能板轉換效率會降低。比如使用茂迪(MOTECH)Ml56 — 174做152W 12V太陽能板(36片晶片串聯)，在25攝氏度環溫時最佳工作點為0.524*36 = 18.86V，如果能始終保持太陽能板輸出電壓在18.86V，那麼36片晶片串聯後功率為0.524V*8.14A*36 = 153.5W，如果直接將太陽能板與輸出端連接，便會將太陽能板電壓直接拉低到12V左右，那麼輸出功率就被拉下到12V/36 = 0.33V，0.33*8.14A*36=96.7W，那麼功率下降幅度達到(153.5 — 96.7)/96.7 = 58.7%，嚴重降低太陽能的利用率。

實用新型內容本實用新型的主要目的在於，針對上述現有技術中的不足，提供一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置，可有效提高太陽能板的輸出功率，提高太陽能的利用率。為實現上述發明目的，本實用新型採用以下技術方案。本實用新型提供一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置，適於與太陽能板連接，將太陽能板產生的電壓輸出，包括主控電路和電壓輸出電路，所述主控電路與所述太陽能板連接，所述電壓輸出電路與所述主控電路連接，還包括太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路；所述太陽能板電壓取樣電路的輸入端並聯在所述太陽能板的兩端，輸出端與所述主控電路連接；所述電壓調節電路的輸入端接入所述主控電路，輸出端與所述電壓輸出電路連接。優選地，所述電壓調節電路包括MOS管和儲能電感，所述MOS管和儲能電感串聯於所述電壓輸出電路，所述MOS管的柵極與所述主控電路連接，由所述主控電路控制所述柵極的電位高低。優選地，所述太陽能板電壓取樣電路檢測所述太陽能板的電壓，並輸出一控制信號至所述主控電路，控制所述柵極的電位。優選地，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述主控電路連接，控制所述柵極的電位。優選地，還包括EMI濾波電路，所述EMI濾波電路設置於所述太陽能板與電壓輸出電路之間。優選地，所述主控電路與電壓輸出電路之間還設置有電池電壓取樣電路。[0011]優選地，在所述EMI濾波電路與主控電路之間還設置有用於為主控電路供電的降壓穩壓電路。本實用新型在太陽能板與主控電路之間設置太陽能板電壓取樣電路，在主控電路與電壓輸出電路之間設置電壓調節電路，使得當太陽能板的輸出電壓變化時，可以通過太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路對電壓輸出電路的電壓和電流進行實時調節，使太陽能板始終以最大功率輸出，在同樣的太陽照射條件下，有效提高太陽能板的輸出功率，達到充分利用太陽能的目的。

圖1是本實用新型實施例中最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的方框示意圖。圖2是本實用新型實施例中最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的原理示意圖。本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
以下將結合附圖及具體實施例詳細說明本實用新型的技術方案，以便更清楚、直觀地理解本實用新型的發明實質。圖1是本實用新型實施例中最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的方框示意圖；圖2是本實用新型實施例中最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置的原理示意圖。參照圖1和圖2所示，本實施例提供一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置100，用於與太陽能板200連接，將太陽能板200產生的電壓輸出，為蓄電池或可充電電池等充電。該電壓輸出裝置100主要包括主控電路I和電壓輸出電路2，主控電路I與太陽能板200連接，用於控制太陽能板200的放電過程，電壓輸出電路2與主控電路I連接，用於將太陽能板200輸出的電壓加載到蓄電池或可充電電池的兩端，為其充電，將電能儲存。本實施例的電壓輸出裝置100還包括太陽能板電壓取樣電路3和電壓調節電路4，太陽能電板電壓取樣電路3的輸入端並聯在太陽能板200的兩端，用於對太陽能板200的輸出電壓進行實時採樣，輸出端與主控電路I連接，用於根據採樣結果，輸出一控制信號到主控電路I。電壓調節電路4的輸入端接入上述主控電路I，輸出端與電壓輸出電路2連接，將調節後的電壓輸出至電壓輸出電路2。具體地，電壓調節電路4包括MOS管Q2和儲能電感LI，其中，MOS管Q2和儲能電感LI串聯於電壓輸出電路上2，且MOS管Q2的柵極與主控電路I連接，由主控電路I控制柵極的電位高低，而源極和漏極分別與太陽能板200和電壓輸出電路2連接，用於控制電壓輸出電路2與太陽能板200之間的通與斷，實現電壓的輸出控制。 同時，太陽能板電壓取樣電路3檢測太陽能板200的輸出電壓，並根據該輸出電壓的大小，輸出上述控制信號至主控電路I，通過主控電路I控制MOS管Q2柵極的電位。具體原理參照圖2所示，假設太陽能板200的規格為12V，當太陽能板電壓取樣電路3檢測到太陽能板200的輸出電壓高於某預定值(如18.7V)時，輸出一個高電位到主控電路I，此時主控電路I輸出的PWM佔空比變大，使得MOS管Q2的導通時間變長，儲能電感LI儲存的能量變大，使輸出電壓變大，蓄電池或可充電電池的充電電流也相應變大，此時，由於太陽能板200的輸出功率不變，太陽能板200的輸出電壓會下降，當該電壓低於某預定值(如18.5V)時，主控電路I使輸出的PWM佔空比變小，使得MOS管Q2的導通時間變短，儲能電感LI儲存的能量變小，使輸出電壓變小，電流也相應變小。當充電電流變小時，太陽能板200的輸出電壓又會上升，當電壓上升到上述預定值(18.7V)時，主控電路I使輸出的PWM佔空比又變大，……如此反覆，最後使得太陽能板200的輸出電壓始終保持在設定的電壓範圍之內，並始終保持太陽能板200輸出Max Power Voltage,從而使太陽能板200始終保持最高功率輸出。當然，上述Max Power Voltage會受到溫度的影響,可以預先設定某一溫度條件下，太陽能板200的輸出電壓為多大時,輸出功率可達最大,將該電壓值保存在主控電路I中。也可設定當太陽能板200的輸出電壓降為多少時，主控電路I輸出的PWM佔空比變大，也將該電壓值保存在主控電路I中，為便於簡化電路，本實施例的主控電路I可以採用單片機實現上述功能。此外，本實施例還包括溫度傳感器5，該溫度傳感器5與主控電路I連接，用於檢測太陽能板200的溫度，並根據太陽能板200的溫度控制MOS管Q2柵極的電位，以改變MOS管Q2的導通時間，從而使太陽能板的輸出電壓保持在能使太陽能板達到最高輸出功率的數值範圍內。為了減小電壓衝擊，本實施例還包括EMI濾波電路6，該EMI濾波電路6設置於太陽能板200與電壓輸出電路2之間，使電壓輸出電路2所輸出的電壓儘可能地恆定。同時，在EMI濾波電路6與主控電路I之間還可設置有降壓穩壓電路7，以用於為上述單片機供電，省去額外的供電電源。本實施例還可在主控電路I與電壓輸出電路2之間設置電池電壓取樣電路8，在電壓輸出電路2的兩端跨接一 MOS管Ql，用於對電壓輸出電路2最終輸出的電壓進行檢測，若檢測到的電壓高於預定數值，則電池電壓取樣電路8輸出一個控制信號至主控電路I，由主控電路I控制MOS管Ql的導通，使上述電壓降低。反之，則控制MOS管Ql，使上述電壓升聞。綜上所述，本實用新型在太陽能板與主控電路之間設置太陽能板電壓取樣電路，在主控電路與電壓輸出電路之間設置電壓調節電路，使得當太陽能板的輸出電壓變化時，可以通過太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路對電壓輸出電路的電壓和電流進行實時調節，使太陽能板始終以最大功率輸出，在同樣的太陽照射條件下，有效提高太陽能板的輸出功率，達到充分利 用太陽能的目的。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制其專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效電路結構變換，直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置，適於與太陽能板連接，將太陽能板產生的電壓輸出，包括主控電路和電壓輸出電路，所述主控電路與所述太陽能板連接，所述電壓輸出電路與所述主控電路連接，其特徵在於:還包括太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路；所述太陽能板電壓取樣電路的輸入端並聯在所述太陽能板的兩端，輸出端與所述主控電路連接；所述電壓調節電路的輸入端接入所述主控電路，輸出端與所述電壓輸出電路連接。
2.如權利要求1所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:所述電壓調節電路包括MOS管和儲能電感，所述MOS管和儲能電感串聯於所述電壓輸出電路，所述MOS管的柵極與所述主控電路連接，由所述主控電路控制所述柵極的電位高低。
3.如權利要求2所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:所述太陽能板電壓取樣電路檢測所述太陽能板的電壓，並輸出一控制信號至所述主控電路，控制所述柵極的電位。
4.如權利要求3所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述主控電路連接，控制所述柵極的電位。
5.如權利要求廣4中任一項所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:還包括EMI濾波電路，所述EMI濾波電路設置於所述太陽能板與電壓輸出電路之間。
6.如權利要求廣4中任一項所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:所述主控電路與電壓輸出電路之間還設置有電池電壓取樣電路。
7.如權利要求5所述的電壓輸出裝置，其特徵在於:在所述EMI濾波電路與主控電路之間還設置有用於為主控電路供電的降壓穩壓電路。
專利摘要本實用新型涉及一種最大功率追蹤太陽能板電壓輸出裝置，包括主控電路和電壓輸出電路，主控電路與太陽能板連接，電壓輸出電路與主控電路連接，還包括太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路；太陽能板電壓取樣電路的輸入端並聯在太陽能板的兩端，輸出端與主控電路連接；電壓調節電路的輸入端接入主控電路，輸出端與電壓輸出電路連接。本實用新型通過太陽能板電壓取樣電路和電壓調節電路對電壓輸出電路的電壓和電流進行實時調節，使太陽能板始終以最大功率輸出，在同樣的太陽照射條件下，有效提高太陽能板的輸出功率，達到充分利用太陽能的目的。
文檔編號G05F1/67GK203025602SQ20132001006
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月9日 優先權日2013年1月9日
發明者周鳳金 申請人:深圳市索源科技有限公司