專利名稱：光伏電池最大功率點跟蹤控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用太陽能的電池裝置，其中特別涉及一種光伏電池裝置在不同的環境溫度下始終工作在其最大功率點的跟蹤控制電路，屬于光伏電池技術領域。
背景技術：
太陽能發電是一種公認的技術含量高、有發展前途的新能源技術.太陽能取之不盡、用之不竭，不產生任何廢棄物，沒有噪音等污染，對環境無不良影響，是理想的清潔能源。但是光伏電池輸出特性具有明顯的非線性.這種非線性受到外部環境(日照強度、溫度、負載)及本身技術指標(輸出阻抗)等因素的影響，只有在某一電壓下才能輸出最大功率，這時光伏電池的工作點就達到了輸出功率-電壓曲線的最高點，稱之為最大功率點 (MaximumPower Point)。目前光伏電池的光電轉換效率較低，為有效利用光伏電池，在實際應用中對光伏電池進行最大功率點跟蹤(Maximum Power PointTracking, MPPT)是非常重要的。對光伏電池最大功率點跟蹤的諸多方法中，恒電壓跟蹤法(ConstantVo 1 tage Tracking,CVT)因為實現簡單，可靠性比較高，得到了普遍應用。在光伏電池的伏安特性曲線中，當溫度保持某一固定值時，在不同的日照強度下，能夠提供最大功率的那些點所對應的輸出電壓基本相同，亦即只要保持光伏電池的輸出端電壓V為常數，就可以大致保證在該溫度下光伏電池輸出最大功率，于是采用恒電壓跟蹤最大功率點可簡化為一個對光伏電池輸出電壓進行調制的穩壓電路。恒電壓跟蹤光伏電池最大功率點是一種近似方法，因為該跟蹤方法忽略了溫度對光伏電池輸出電壓的影響。在四季溫差比較大或者日溫差比較大的情況下，恒電壓跟蹤法并不能在所有的環境溫度下準確地跟蹤光伏電池的最大功率點。為了解決這個問題，有人采用CPU或DSP，處理溫度檢測裝置的檢測信號，并通過調節單元來調節光伏電池的電壓或電流，從而跟蹤光伏電池的最大功率點。這種方法成本相對較高，系統較為復雜。
發明內容本發明要解決的技術問題是采用恒電壓法跟蹤光伏電池最大功率點模式下，當溫度變化時光伏電池最大功率點跟蹤存在誤差。本發明提供光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，該電路能解決上述問題，并且成本相對于采用CPU或DSP處理溫度檢測信號的方法較低廉，系統較為簡單。本發明提供了光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，該電路包括校準電壓產生單元，用于產生一個校準電壓，它包括電流源；溫度檢測器；第三電阻；加法器；帶隙電壓源；光伏電池。其中，電流源置于光伏電池和所述溫度檢測器之間，電流走向為從光伏電池到溫度檢測器；溫度檢測器置于電流源和地之間；第三電阻置于電流源的輸出端和加法器的第一輸入端之間；加法器的第二輸入端連接帶隙電壓源的輸出端，輸出端即為校準電壓。
負反饋網絡，用于根據校準電壓產生單元產生的校準電壓調節光伏電池的工作電流；負反饋網絡進一步包括運算放大器；第一電阻；第二電阻；調節單元；負載。其中，運算放大器的第一輸入端分別通過第一電阻和第二電阻與光伏電池和地連接，第二輸入端連接到加法器的輸出端，輸出端連接到調節單元的第一輸入端；調節單元的第二輸入端連接到光伏電池，用于根據運算放大器的輸出調節光伏電池的輸出電流，輸出端通過負載接地。可選的，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中溫度檢測器中采用二極管。可選的，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中溫度檢測器中采用三極管。可選的，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中調節單元采用線性調節結構。可選的，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中調節單元采用脈沖寬度調制結構。可選的，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中調節單元采用脈沖頻率調制結構。本發明提供光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，將環境溫度變化通過校準電壓的變化來體現，并反饋給負反饋網絡，然后通過負反饋網絡調節光伏電池的工作電流，使得光伏電池保持在最大功率點。本發明解決了采用恒電壓法跟蹤光伏電池最大功率點模式下， 當溫度變化時光伏電池最大功率點跟蹤存在誤差的問題，并且成本相對于采用CPU或DSP 處理溫度檢測信號的方法較低廉，系統較為簡單。
圖1為本發明提供的光伏電池最大功率點跟蹤控制電路結構圖。
具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。圖1為本發明提供的光伏電池最大功率點跟蹤控制電路結構圖。如圖1所示，光伏電池最大功率點跟蹤控制電路包括校準電壓產生單元111，用于產生校準電壓；上述校準電壓產生單元111包括電流源；溫度檢測器；第三電阻R3 ；加法器；帶隙電壓源；光伏電池。其中，電流源置于光伏電池和所述溫度檢測器之間，電流走向為從光伏電池到溫度檢測器；溫度檢測器置于電流源和地之間；第三電阻R3置于電流源的輸出端和加法器的第一輸入端之間；加法器的第二輸入端連接帶隙電壓源的輸出端，輸出端即為校準電壓。在實際工作中，光伏電池的溫度通過溫度檢測器檢測。溫度檢測器需要貼近光伏電池安裝，以實時準確地檢測光伏電池的工作溫度。溫度檢測器的輸出同帶隙電壓源的輸出按照一定的比例通過加法器疊加在一起，其中上述比例系數可以通過第三電阻R3的阻值來改變，加法器的輸出為校準電壓。通過改變比例系數，使得加法器輸出的校準電壓的溫度系數同光伏電池最大功率點對應的電壓的溫度系數一致或者接近。
負反饋網絡222，用于控制光伏電池的輸出電壓同校準電壓保持一定的比例關系；上述負反饋網絡包括運算放大器，用于將加法器的反饋信號和上述校準電壓的差值進行放大；第一電阻R1，第二電阻R2 ；調節單元，用于根據運算放大器的輸出調節光伏電池的輸出電流；上述第一電阻Rl和第二電阻R2串聯在光伏電池和地之間；上述運算放大器的反相輸入端2置于上述第一電阻Rl和第二電阻R2之間；上述運算放大器的同相輸入端1連接到加法器的輸出端；上述調節單元的第一輸入端11連接到運算放大器的輸出端，第二輸入端22連接到光伏電池，而輸出端33連接到負載；作為可選的實施例，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中的溫度檢測器采用
二極管。作為最佳實施例，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中的溫度檢測器采用三極管。作為可選的實施例，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中的調節單元采用線性調節結構。作為可選的實施例，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中的調節單元采用脈沖頻率調制結構。作為最佳實施例，上述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路中的調節單元采用脈沖寬度調制結構。校準電壓連接到運算放大器的同相輸入端1，光伏電池的輸出電壓通過電阻分壓網絡連接到運算放大器的反相輸入端2。當由于環境溫度變化，校準電壓首先根據環境溫度而發生變化，光伏電池偏離最大功率點時，在運算放大器的同相輸入端1和反相輸入端2產生誤差信號，該誤差信號被運算放大器放大后控制調節單元增加或減小光伏電池的輸出電流，使得光伏電池穩定在該溫度下的最大功率點上。從而實現了最大功率點的準確跟蹤。以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案。不脫離本發明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，該電路包括校準電壓產生單元，用于產生一個校準電壓；所述校準電壓產生單元進一步包括電流源；溫度檢測器；第三電阻；加法器；帶隙電壓源；光伏電池；其中，所述電流源置于所述光伏電池和所述溫度檢測器之間，電流走向為從所述光伏電池到所述溫度檢測器；所述溫度檢測器置于所述電流源和地之間；所述第三電阻置于所述電流源的輸出端和所述加法器的第一輸入端之間；所述加法器的第二輸入端連接所述帶隙電壓源的輸出端，輸出端即為校準電壓；負反饋網絡，用于控制所述光伏電池的輸出電壓同所述校準電壓保持比例關系。
2.根據權利要求1所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述負反饋網絡進一步包括運算放大器；第一電阻；第二電阻；調節單元；負載；其中，所述運算放大器的第一輸入端分別通過所述第一電阻和所述第二電阻與所述光伏電池和地連接，第二輸入端連接到所述加法器的輸出端，輸出端連接到所述調節單元的第一輸入端；所述調節單元的第二輸入端連接到所述光伏電池，用于根據所述運算放大器的輸出調節所述光伏電池的輸出電流，輸出端通過所述負載接地。
3.根據權利要求1或2所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述溫度檢測器采用二極管。
4.根據權利要求1或2所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述溫度檢測器采用三極管。
5.根據權利要求2所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述調節單元采用線性調節結構。
6.根據權利要求2所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述調節單元采用脈沖寬度調制結構。
7.根據權利要求2所述光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，其特征在于，所述調節單元采用脈沖頻率調制結構。
全文摘要
本發明提供光伏電池最大功率點跟蹤控制電路，包括校準電壓產生單元和負反饋網絡。其中校準電壓產生單元包括溫度檢測器、第三電阻、電流源、加法器和帶隙電壓源；負反饋網絡包括第一電阻、第二電阻、運算放大器、調節單元和負載。本發明解決了溫度變化時光伏電池最大功率點跟蹤誤差問題，并且成本低廉，系統簡單。
文檔編號H02N6/00GK102176184SQ20111004151
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者于志升 申請人:上海如韻電子有限公司