太陽能電池板最大功率輸出器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能電池板最大功率輸出器，其包括用于與太陽能電池板連接以將太陽能電池板輸出的電能提供給負載設備的BOOST電路以及用于采集負載設備工作功率的功率檢測電路，所述BOOST電路、功率檢測電路均與控制電路連接；控制電路能調節(jié)BOOST電路的輸出功率，在BOOST電路提高輸出功率后，通過功率檢測電路檢測負載設備的工作功率同樣升高時，控制電路持續(xù)調節(jié)BOOST電路的輸出功率，直至功率檢測電路檢測負載設備的工作功率保持穩(wěn)定。本發(fā)明結構緊湊，能實現太陽能電池板最大功率輸出，大大提高了太陽能電池板的利用效率，最大實現太陽能即發(fā)即用，適應范圍廣，安全可靠。
【專利說明】太陽能電池板最大功率輸出器
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種最大功率輸出器，尤其是一種太陽能電池板最大功率輸出器，屬 于光伏發(fā)電的【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 太陽能放電作為一種新的電能生產方式，W其無污染、無噪音W及維護簡單等特 點顯示出廣闊的發(fā)展空間。但在實際應用中，由于太陽能電池板特性具有非線性特征，并且 其輸出受光照強度、環(huán)境溫度和負載等情況影響，在一定的光照強度和環(huán)境溫度下，太陽能 電池可W工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時，太陽能電池的輸出功率 才達到最大值，該時太陽能電池的工作點就達到了輸出功率-輸出電壓曲線的最高點，即 最大功率點（Maximum Power 化int，MPP)。
[0003] 太陽能電池板作為電源提供能量，由于其自身特點，有串并聯電阻及二級管的自 身特性，和負載情況，其功率輸出并不能最大化。由于太陽能屬于即發(fā)即用型，若不用，貝U 能源白白流失，若設備工作在額定電壓下，其功率是一定的，若太陽能功率大于設備額定消 耗，則設備不能把太陽能的能源用完就會造成浪費。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種太陽能電池板最大功率輸 出器，其結構緊湊，能實現太陽能電池板最大功率輸出，大大提高了太陽能電池板的利用效 率，最大實現太陽能即發(fā)即用，適應范圍廣，安全可靠。
[0005] 按照本發(fā)明提供的技術方案，所述太陽能電池板最大功率輸出器，包括用于與太 陽能電池板連接W將太陽能電池板輸出的電能提供給負載設備的BOOST電路W及用于采 集負載設備工作功率的功率檢測電路，所述BOOST電路、功率檢測電路均與控制電路連接； 控制電路能調節(jié)BOOST電路的輸出功率，在BOOST電路提高輸出功率后，通過功率檢測電路 檢測負載設備的工作功率同樣升高時，控制電路持續(xù)調節(jié)BOOST電路的輸出功率，直至功 率檢測電路檢測負載設備的工作功率保持穩(wěn)定。
[0006] 所述BOOST電路包括用于與太陽能電池板連接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏 板接口 SOLAR P1的VCC1端與電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管D1的陰極端、電容C2的一端、電 阻R3的一端W及電阻R1的一端連接，電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管D1的陽極端W及電容 C2的另一端均接地，電阻R3的另一端與電阻R5的一端、電容C8的一端W及控制電路的輸 入端連接，電阻R5的另一端接地，電阻R1的另一端與電感L1的一端連接，電感L1的另一 端與穩(wěn)壓二極管D2的陰極端、功率M0S管Q1的漏極端W及雙二極管巧片U6對應的陽極端 連接，穩(wěn)壓二極管D2的陽極端接地，功率M0S管Q1的柵極端與穩(wěn)壓二極管D5的陰極端、發(fā) 光二極管D6的陽極端W及電阻R7的一端連接，穩(wěn)壓二極管D5的陽極端接地，發(fā)光二極管 D6的陰極端接地，功率M0S管Q1的源極端接地，雙二極管巧片U6的陰極端與電容C3的一 端、電容C4的一端W及電阻R2的一端連接，電容C3的另一端、電容C4的另一端均接地。
[0007] 所述功率檢測電路包括用于與雙二極管巧片U6的陰極端連接的電阻R4 w及電阻 R2,電阻R4的一端、電阻R2的一端均與雙二極管巧片U6的陰極端連接，電阻R4的另一端 與電容巧的一端、電阻R6的一端連接W及控制電路的輸入端連接，電阻R6的另一端W及 電容巧的另一端接地； 電阻R2的一端與型號為MAX4070的電流檢測巧片U1的R-端連接，電阻R2的另一端 與電流檢測巧片U1的R+端、穩(wěn)壓二極管D3的陰極端、穩(wěn)壓二極管D4的陰極端W及負載設 備接口 OUTPUT P1連接，穩(wěn)壓二極管D3的陽極端W及穩(wěn)壓二極管D4的陽極端均接地，電流 檢測巧片U1的甜端與所述電流檢測巧片U1的化端連接，電流檢測巧片U1的GND端接地， 電流檢測巧片U1的OUT端與控制電路連接，電流檢測巧片U1的ROUT端與電阻R9的一端 連接，電阻R9的另一端可變電阻R10的一端W及電容C7的一端連接，電容C7的另一端W 及可變電阻R10的另一端均接地。
[0008] 所述控制電路包括控制巧片U2,所述控制巧片U2采用型號為STC15W401AS的巧 片，控制巧片U2的P1. 2/ADC2端與電容巧的一端連接，控制巧片U2的P1. 3/ADC3端與電 阻R3的另一端連接，控制巧片U2的P1. 4/ADC4端與電流檢測巧片U1的OUT端連接，控制 巧片U2的P1. 1/ADC1端通過與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端與M0S驅動巧片U3 的VIN端連接，M0S驅動巧片U3采用型號為N531的巧片，所述M0S驅動巧片U3的V0UT端 與電阻R7的另一端連接，M0S驅動巧片U3的GND端接地，M0S驅動巧片U3的VCC端與電壓 巧片呪的Vin端、電容C12的一端、電容C11的一端W及電感L2的一端連接； 電容C11的另一端W及電容C12的另一端均接地，電感L2的另一端與穩(wěn)壓二極管D7 的陰極端W及曝呀巧片U4的OUTPUT端連接，電壓巧片U4采用型號為AM2575hv-12V的巧 片，電壓巧片呪采用型號為7805的巧片，電壓巧片U4的VIN端與光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端連接，電壓巧片U4的Grand端接地，電壓巧片U4的0N/0FF端接地，電壓巧片U4的 Fee地ack端與電容C11的一端W及電感L2的一端連接；電壓巧片呪的Gnd端接地，電壓 巧片呪的OUT端與電容CIO的一端、電容C9的一端、電流檢測巧片U1的VCC端W及控制 巧片U2的VCC端連接。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點：控制電路能調節(jié)BOOST電路的輸出功率，在BOOST電路提高輸出 功率后，通過功率檢測電路檢測負載設備的工作功率同樣升高時，控制電路持續(xù)調節(jié)BOOST 電路的輸出功率，直至功率檢測電路檢測負載設備的工作功率保持穩(wěn)定，結構緊湊，能實現 太陽能電池板最大功率輸出，大大提高了太陽能電池板的利用效率，最大實現太陽能即發(fā) 即用，適應范圍廣，安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的結構框圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
[0012] 附圖標記說明；1-控制電路、2-B00S電路W及3-功率檢測電路。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014] 如圖1所示；為了能實現太陽能電池板最大功率輸出，大大提高了太陽能電池板 的利用效率，最大實現太陽能即發(fā)即用，本發(fā)明包括用于與太陽能電池板連接w將太陽能 電池板輸出的電能提供給負載設備的BOOST電路2 W及用于采集負載設備工作功率的功率 檢測電路3,所述BOOST電路2、功率檢測電路3均與控制電路1連接；控制電路1能調節(jié) BOOST電路2的輸出功率，在BOOST電路2提高輸出功率后，通過功率檢測電路3檢測負載 設備的工作功率同樣升高時，控制電路1持續(xù)調節(jié)BOOST電路2的輸出功率，直至功率檢測 電路3檢測負載設備的工作功率保持穩(wěn)定。
[0015] 具體地，在太陽能電池板的輸出電壓大于負載設備的額定電壓下，為了最大可能 地消耗太陽能電池板的輸出功率，所W要提高負載設備的電壓，進而提高負載設備工作功 率，使負載設備工作在非額定功率下，最大化消耗太陽能能源。總上述可知，本發(fā)明的最大 功率輸出器對負載設備是有一定的要求的，一是要負載設備工作電壓功率要范圍大，負載 設備與太陽能電池板功率匹配，設備功率小于等于太陽能電池板的功率，二是負載設備有 一定的過負荷能力，尤其適用于電動機和蓄電池。
[0016] 本發(fā)明實施例中，通過功率檢測電路3來檢測負載設備的工作功率，在調節(jié)BOOST 電路2的輸出功率下，控制電路1判斷BOOST電路輸出功率升高情況下，功率檢測電路3檢 測的負載設備的工作功率是否升高，當負載設備的工作功率也升高時，說明還可W繼續(xù)調 節(jié)BOOST電路2的輸出功率，當提高BOOST電路2的輸出功率，而功率檢測電路2檢測負載 設備的工作功率穩(wěn)定不變時，則說明負載設備工作在太陽能電池板的最大功率輸出狀態(tài)， 從而提高了太陽能電池板輸出電能的利用率。
[0017] 如圖2所示，所述BOOST電路2包括用于與太陽能電池板連接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏板接口 SOLAR P1的VCC1端與電容Cl的一端、穩(wěn)壓二極管D1的陰極端、電容 C2的一端、電阻R3的一端W及電阻R1的一端連接，電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管D1的陽 極端W及電容C2的另一端均接地，電阻R3的另一端與電阻R5的一端、電容C8的一端W及 控制電路1的輸入端連接，電阻R5的另一端接地，電阻R1的另一端與電感L1的一端連接， 電感L1的另一端與穩(wěn)壓二極管D2的陰極端、功率M0S管Q1的漏極端化及雙二極管巧片U6 對應的陽極端連接，穩(wěn)壓二極管D2的陽極端接地，功率M0S管Q1的柵極端與穩(wěn)壓二極管D5 的陰極端、發(fā)光二極管D6的陽極端W及電阻R7的一端連接，穩(wěn)壓二極管D5的陽極端接地， 發(fā)光二極管D6的陰極端接地，功率M0S管Q1的源極端接地，雙二極管巧片U6的陰極端與 電容C3的一端、電容C4的一端W及電阻R2的一端連接，電容C3的另一端、電容C4的另一 端均接地。
[0018] 所述功率檢測電路3包括用于與雙二極管巧片U6的陰極端連接的電阻R4 W及電 阻R2,電阻R4的一端、電阻R2的一端均與雙二極管巧片U6的陰極端連接，電阻R4的另一 端與電容巧的一端、電阻R6的一端連接W及控制電路1的輸入端連接，電阻R6的另一端 W及電容巧的另一端接地； 電阻R2的一端與型號為MAX4070的電流檢測巧片U1的R-端連接，電阻R2的另一端 與電流檢測巧片U1的R+端、穩(wěn)壓二極管D3的陰極端、穩(wěn)壓二極管D4的陰極端W及負載設 備接口 OUTPUT P1連接，穩(wěn)壓二極管D3的陽極端W及穩(wěn)壓二極管D4的陽極端均接地，電流 檢測巧片U1的甜端與所述電流檢測巧片U1的化端連接，電流檢測巧片U1的GND端接地， 電流檢測巧片U1的OUT端與控制電路1連接，電流檢測巧片U1的ROUT端與電阻R9的一 端連接，電阻R9的另一端可變電阻R10的一端W及電容C7的一端連接，電容C7的另一端 W及可變電阻RIO的另一端均接地。
[0019] 所述控制電路1包括控制巧片U2,所述控制巧片U2采用型號為STC15W401AS的巧 片，控制巧片U2的P1. 2/ADC2端與電容巧的一端連接，控制巧片U2的P1. 3/ADC3端與電 阻R3的另一端連接，控制巧片U2的P1. 4/ADC4端與電流檢測巧片U1的OUT端連接，控制 巧片U2的P1. 1/ADC1端通過與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端與M0S驅動巧片U3 的VIN端連接，M0S驅動巧片U3采用型號為N531的巧片，所述M0S驅動巧片U3的V0UT端 與電阻R7的另一端連接，M0S驅動巧片U3的GND端接地，M0S驅動巧片U3的VCC端與電壓 巧片呪的Vin端、電容C12的一端、電容C11的一端W及電感L2的一端連接； 電容C11的另一端W及電容C12的另一端均接地，電感L2的另一端與穩(wěn)壓二極管D7 的陰極端W及曝呀巧片U4的OUTPUT端連接，電壓巧片U4采用型號為AM2575hv-12V的巧 片，電壓巧片呪采用型號為7805的巧片，電壓巧片U4的VIN端與光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端連接，電壓巧片U4的Grand端接地，電壓巧片U4的0N/0FF端接地，電壓巧片U4的 Fee地ack端與電容C11的一端W及電感L2的一端連接；電壓巧片呪的Gnd端接地，電壓 巧片呪的OUT端與電容CIO的一端、電容C9的一端、電流檢測巧片U1的VCC端W及控制 巧片U2的VCC端連接。
[0020] 具體地，雙二極管巧片U6采用型號為30200CT的巧片，采用TD220封裝。太陽 能電池板的輸出端與光伏板接口 SOLAR P1連接，W提供整個電路所需的電壓VCC1。電 壓巧片U4將電壓VCC1轉換為+12V的電壓，W提供M0S驅動巧片U3的工作電壓。且 電壓巧片U4與電壓巧片呪配合，通過電壓巧片呪轉換后，提高電流檢測巧片U1 W 及控制巧片U2所需的巧V電壓?？刂魄善琔2的P3. 1/TXD/T2端、P3. 0/RXD/INT4/ 巧CLK0端與接口 P1連接，W通過接口 P1實現數據通訊。
[0021] 進一步地，電容C7與電阻R9連接的一端還與TEM P1接口連接，W通過TEM P1接 口與溫度傳感器連接，W向控制巧片U2輸入負載設備或整個功率輸出器的工作溫度值。電 阻R9與電容C7連接的一端還與控制巧片U2的P1. 5/AD巧端連接，朗尋溫度傳感器的檢測 溫度值輸入至控制巧片U2內。
[0022] 本發(fā)明Boost電路2工作在連續(xù)模式下，BOOST電路2的輸出電壓Vout。、輸入電 壓Vin關系公式為Vout=(l+Don/Doff) Vin，Don為功率M0S管Q1的導通時間，Doff為功 率M0S管Q1的關斷時間。Vin與太陽能電池板的輸出電壓VCC1。
[0023] 上電檢測正常后，通過控制巧片U2的P1. 1/ADC1端發(fā)出PWM脈沖，所述PWM脈沖的 頻率為20k-50曲Z，通過M0S驅動巧片U3對功率M0S管Q1導通狀態(tài)進行調節(jié)，調節(jié)BOOST 電路2的輸出電壓。電阻R4與電阻R6構成構成分壓電路，控制巧片U2的P1.2/ADC2端與 電阻R6連接，W檢測BOOST電路2的輸出電壓值，通過電流檢測巧片U1來得到負載設備的 工作電流值，所述電壓值W及工作電流值均輸入控制巧片U2內，從而能得到負載設備工作 功率，即實現了功率采集。
[0024] 初始上電時，控制巧片U2采集負載設備的工作頻率定義為初始功率，然后微調提 高脈沖的占空比，即提高BOOST電路1的輸出功率；然后再采集一次負載設備的工作功率， 若此時的工作功率比初始功率大，就繼續(xù)上調PWM占空比；若負載設備的工作功率下降，貝U 向下調1%的PWM占空比。若負載設備的工作功率上升或下降范圍在1% W內，則認為功率 穩(wěn)定，不調動，如此反復調節(jié)，因為控制巧片U2運算速度快，一般0. 5-2S,即可達到功率穩(wěn) 定區(qū)域，從而實現太陽能電池板最大功率輸出。
【權利要求】
1. 一種太陽能電池板最大功率輸出器，其特征是：包括用于與太陽能電池板連接以將 太陽能電池板輸出的電能提供給負載設備的BOOST電路（2)以及用于采集負載設備工作功 率的功率檢測電路（3)，所述BOOST電路（2)、功率檢測電路（3)均與控制電路（1)連接；控 制電路（1)能調節(jié)BOOST電路（2)的輸出功率，在BOOST電路（2)提高輸出功率后，通過功 率檢測電路（3)檢測負載設備的工作功率同樣升高時，控制電路（1)持續(xù)調節(jié)BOOST電路 (2)的輸出功率，直至功率檢測電路（3)檢測負載設備的工作功率保持穩(wěn)定。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電池板最大功率輸出器，其特征是：所述BOOST電路 (2)包括用于與太陽能電池板連接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏板接口 SOLAR P1的VCC1端與電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管D1的陰極端、電容C2的一端、電阻R3的一端以及電 阻R1的一端連接，電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管D1的陽極端以及電容C2的另一端均接地， 電阻R3的另一端與電阻R5的一端、電容C8的一端以及控制電路（1)的輸入端連接，電阻 R5的另一端接地，電阻R1的另一端與電感L1的一端連接，電感L1的另一端與穩(wěn)壓二極管 D2的陰極端、功率M0S管Q1的漏極端以及雙二極管芯片U6對應的陽極端連接，穩(wěn)壓二極管 D2的陽極端接地，功率M0S管Q1的柵極端與穩(wěn)壓二極管D5的陰極端、發(fā)光二極管D6的陽 極端以及電阻R7的一端連接，穩(wěn)壓二極管D5的陽極端接地，發(fā)光二極管D6的陰極端接地， 功率M0S管Q1的源極端接地，雙二極管芯片U6的陰極端與電容C3的一端、電容C4的一端 以及電阻R2的一端連接，電容C3的另一端、電容C4的另一端均接地。
3. 根據權利要求2所述的太陽能電池板最大功率輸出器，其特征是：所述功率檢測電 路（3)包括用于與雙二極管芯片U6的陰極端連接的電阻R4以及電阻R2,電阻R4的一端、 電阻R2的一端均與雙二極管芯片U6的陰極端連接，電阻R4的另一端與電容C5的一端、電 阻R6的一端連接以及控制電路（1)的輸入端連接，電阻R6的另一端以及電容C5的另一端 接地； 電阻R2的一端與型號為MAX4070的電流檢測芯片U1的R-端連接，電阻R2的另一端 與電流檢測芯片U1的R+端、穩(wěn)壓二極管D3的陰極端、穩(wěn)壓二極管D4的陰極端以及負載設 備接口 OUTPUT P1連接，穩(wěn)壓二極管D3的陽極端以及穩(wěn)壓二極管D4的陽極端均接地，電流 檢測芯片U1的SH端與所述電流檢測芯片U1的DL端連接，電流檢測芯片U1的GND端接地， 電流檢測芯片U1的OUT端與控制電路（1)連接，電流檢測芯片U1的ROUT端與電阻R9的 一端連接，電阻R9的另一端可變電阻R10的一端以及電容C7的一端連接，電容C7的另一 端以及可變電阻R10的另一端均接地。
4. 根據權利要求3所述的太陽能電池板最大功率輸出器，其特征是：所述控制電路（1) 包括控制芯片U2,所述控制芯片U2采用型號為STC15W401AS的芯片，控制芯片U2的P1. 2/ ADC2端與電容C5的一端連接，控制芯片U2的PL 3/ADC3端與電阻R3的另一端連接，控制 芯片U2的PL 4/ADC4端與電流檢測芯片U1的OUT端連接，控制芯片U2的PL 1/ADC1端通 過與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端與M0S驅動芯片U3的VIN端連接，M0S驅動芯 片U3采用型號為N531的芯片，所述M0S驅動芯片U3的V0UT端與電阻R7的另一端連接， M0S驅動芯片U3的GND端接地，M0S驅動芯片U3的VCC端與電壓芯片U5的Vin端、電容 C12的一端、電容C11的一端以及電感L2的一端連接； 電容C11的另一端以及電容C12的另一端均接地，電感L2的另一端與穩(wěn)壓二極管D7 的陰極端以及嗲呀芯片U4的OUTPUT端連接，電壓芯片U4采用型號為AM2575hv-12V的芯 片，電壓芯片U5采用型號為7805的芯片，電壓芯片U4的VIN端與光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端連接，電壓芯片U4的Grand端接地，電壓芯片U4的0N/0FF端接地，電壓芯片U4的 FeedBack端與電容C11的一端以及電感L2的一端連接；電壓芯片U5的Gnd端接地，電壓 芯片U5的OUT端與電容C10的一端、電容C9的一端、電流檢測芯片U1的VCC端以及控制 芯片U2的VCC端連接。
【文檔編號】G05F1/67GK104485883SQ201510002810
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月5日 優(yōu)先權日:2015年1月5日
【發(fā)明者】王廣軍, 劉亞偉 申請人:無錫尚德太陽能電力有限公司