專利名稱：一種提高太陽能光伏電池回收率電路及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種太陽能光電回收應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種提高太陽能光伏電池回收率電路及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前，市面上通常采用的太陽能光電回收方法為；太陽能光電池(以下稱光電池) 通過二極管與二次儲能電池(以下稱電池)并聯(lián)，將光電池產(chǎn)生的電能直接向電池充電，儲存在電池中。但目前世界各國通常采用的方法都是光電池電壓高于電池電壓才有充電效果，例如；一組電池電壓為MV的電池，需配輸出電壓為35-43V光電池，目前國內(nèi)外通行都是采用這種光電池電能回收方法，這種光電回收方法效率低，(其效率在50%以下)這是由于光電池在給電池充電時(shí)，必須要克服電池電壓影響，如一組路燈系統(tǒng)，電池為24V/150AH 電池，其光電池配置為二塊功率為80WP(串聯(lián)后160WP)，開路電壓為21. 5V短路電流為 5. 1A，經(jīng)將二塊光電池串聯(lián)后電壓為43V，短路電池仍為5. IA (工作電流為4. 5A)給電池充電，當(dāng)日照最強(qiáng)時(shí)，充電電流僅為4. 5A，也就是說其中有一塊光電池沒有發(fā)揮效能，但又是必須的，否則，光電池不能給電池充電。另一種光電池電能回收方法為低壓回收方式；光電池通過二極管向法拉電容充電 (以下稱電容)再通過電壓變換裝置將電壓提高后向電池充電，如采用的方式有；DC-DC， (PWM)，如中國專利號為；200720143810. 8，就是采用的這種光電回收方式。這種DC-DC電壓轉(zhuǎn)換方式，雖然可以部分回收較低光電池的電能，但光電池產(chǎn)生的電能是一定的，比如；光電池在低照度下產(chǎn)生的電壓為23V，短路電流為200mA，電池電壓為MV，DC-DC最低輸入電壓為10V，實(shí)際上光電池給DC-DC輸入的電流只有150mA (光電池此時(shí)電壓僅為10V)，也就是說DC-DC要把IOV電壓提高到30V，提高后的電流僅為50mA，再加上DC-DC的轉(zhuǎn)換率設(shè)為 90% (自身有能耗)，此時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換后向電池充電的電流還不到輸入電流的三分之一，仍有60%以上的電能得不到回收應(yīng)用，再加上這種電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，成本高，光電回收效率低。又如中國專利申請?zhí)枺?00810031431. 9專利，所采用的電容電感光電回收方法， 光電池經(jīng)二極管向與串聯(lián)的電容電池充電，當(dāng)電容電壓太到一定值時(shí)，通過電子檢測控制使電子開關(guān)閉合向電感充電，當(dāng)電容向電感放電電壓降到一定值時(shí)，電子開關(guān)斷開，同時(shí)， 電感所產(chǎn)生的反向電能通過二極管向電池充電，達(dá)到電能回收的效果。根據(jù)提交的電路圖， 不難看出，采用電容充電感放電的回收方法，其實(shí)難以達(dá)到預(yù)期效果?，F(xiàn)仍以上述為例，設(shè)電池電壓為MV，電容的殘存電壓為6V，由于電容電池為串聯(lián)關(guān)系，二者相加電壓為30V， 當(dāng)光電池電壓為30V時(shí)，光電池是不能為電容充電的，即便是電容殘存電壓為0，光電池對電容充電只有6V壓差，充電量甚微向電感充電，當(dāng)電感反向放電時(shí)，電壓必須提高到24V之上才有充電效果，該專利最大不足之處在于沒有充分考慮電容與電池串聯(lián)后的電壓之合， 等效于電容的殘存電壓的提高，從而導(dǎo)致光電池的回收效率降低，加上自身能耗，轉(zhuǎn)換效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是在光照不足，光電池電壓低于或等于電池電壓時(shí)，電容得不到有效充
3電，也就談不上電能的匹配和能量的回收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種提高太陽能光伏電池回收率電路及其實(shí)現(xiàn)方法，能在光電池等于或低于電池電壓的條件下，將光電池所產(chǎn)生的全部能量(也適用于風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電能的回收)可以進(jìn)行高效回收儲存在電池之中。為了解決上述任務(wù)，本發(fā)明采用的解決方案是；一種提高太陽能光伏電池回收率電路，其特征在于；光電池V2正極經(jīng)二極管串聯(lián)后與電池正極相連接，負(fù)極與電子開關(guān)常開點(diǎn)連接，電子開關(guān)常閉點(diǎn)經(jīng)限流電阻(也可是二極管)與電池正極相連，電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)(中間點(diǎn))與法拉電容的正極相連接，法拉電容的負(fù)極與電池的負(fù)極相連接，還有二個(gè)電壓測試點(diǎn)A，B，A點(diǎn)一端接電容的正極，另一端與電壓比較器GZ輸入端相連接，B點(diǎn)為另一電壓測試端，與電壓比較器的B點(diǎn)輸入端相連接，C點(diǎn)為電壓比較器GZ輸出端，控制CJ吸合或釋放，CJ所組成的電子開關(guān)，并不是本發(fā)明唯一形式，也可采用MOS管，可關(guān)斷可控硅，光耦，固態(tài)繼電器和繼電器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提高太陽能光電回收效率電路技術(shù)原理為；電池先通過限流電阻給電容充電，當(dāng)電容電壓等于或達(dá)到一定值時(shí)，通過A點(diǎn)檢測，GZ輸出高電位CJ吸合，電容與光電池成為串聯(lián)關(guān)系，二者之合，光電池輸出電壓遠(yuǎn)高于電池電壓，經(jīng)二極管向電池充電，充電電流等于光電池最大電流，當(dāng)進(jìn)行一定時(shí)間充電后，電容電量下降，B點(diǎn)電壓也隨之下降， 當(dāng)B點(diǎn)電壓降到一定值時(shí)，通過GZ電壓比較，輸出端C點(diǎn)為低電位，CJ釋放，電容又回到初始態(tài)，電池又向電容充電，反復(fù)交替進(jìn)行，由于電容可大電流充電，加上電池和電容的內(nèi)阻小，幾秒鐘就可使電容達(dá)到95%以上，經(jīng)與光電池串聯(lián)后，電壓升高，將光電池中產(chǎn)生的能量儲存在電池中，又由于電容充電后，基本上沒有能耗(或很小，可以忽略不計(jì))與光電池串聯(lián)充電時(shí)，一部分電能又返回到電池中，這樣周而復(fù)始，電容就充當(dāng)了原需用光電池的效能，現(xiàn)由電容替代了。本發(fā)明采用法拉電容作為過渡儲能，起到了原光電池的作用，從而達(dá)到提高太陽能光伏電池回收效率目的。Dl隔離肖特基二級管，R為限流電阻(R也可由二極管)本發(fā)明的有益效果有；本發(fā)明所涉及的提高太陽能光電池回收效率電路，利用法拉電容的過渡儲能和充放電特性，替代了原由光電池采用串充的連接方式，有效的克服了電池電壓起始電壓高對光電池充電效率的影響，降低了光電池配置成本(最少可降低光電池容量的五分之三)，極大的提高了光電池的光電回收效率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，效率高，應(yīng)用廣泛，本發(fā)明電路所示方法，還可用于風(fēng)能，水能，熱能，以及各種低壓電能的高效回收。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述；

圖1為本發(fā)明原理示意框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例電路原理結(jié)構(gòu)圖；圖中標(biāo)號說明；參見圖1，太陽能光電池(V2)，儲能電池(Vl)肖特基二級管(Dl)， 儲能過渡充放法拉電容組件(1)電壓檢測控制器O)；
參見圖2，光電池(V2)D1為肖特基二極管，C為法拉電容(視充電電流大小可由多只電容組合，以符合充電電壓電流要求，電容可采用法拉電容，電解電容，瓷片電容，坦電容其它混合電容)；A，B點(diǎn)為二個(gè)高低電壓測試點(diǎn)，GZ為電壓比較器，R為限流電阻，CJ為繼電器，Jl為CJ的一對常開常閉觸點(diǎn)(GZ，CJ組成的電壓檢測控制器，CJ并不是本發(fā)明唯一形式，也可采用MOS管，可關(guān)斷可控硅，光耦，固態(tài)繼電器和繼電器)Vl為儲能電池)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖二實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；其實(shí)施例只是符合本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明包含卻不限于下述實(shí)施例所述內(nèi)容，即本實(shí)施例的內(nèi)容不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1為了充分說明本發(fā)明的工作原理，先對圖二中的所示器件作如下設(shè)定；例；一套太陽能路燈系統(tǒng)原始配置；V2由二塊80WP，單塊光電池開路電壓為21. 5V，最佳工作電壓為 17. 5V，短路電流為5. 2A，工作電流為4. 5A，二塊光電池串聯(lián)后電壓為43VP，V2串聯(lián)后功率為160WP(WP-峰值功率，VP-峰值電壓)儲能電池Vl為24V150AH。常用太陽能光電充電方式；光電池串聯(lián)后電壓高于Vl電壓，通過Dl隔離直接向 Vl充電，本實(shí)施例采用的配置為；V2為一塊光電池，(參數(shù)同上)電容C為組合法拉電容 (假定為21.5V/5F)參見圖二，V ！經(jīng)R限流對電容充電，幾秒鐘后，電容電壓達(dá)到設(shè)定值， 輸入給GZ電壓比較器A端，GZ輸出端C點(diǎn)輸出高電位，CJ吸合，J ！常開點(diǎn)連通，電容的正極與光電池V2的負(fù)極相連接，電容與光電池形成串聯(lián)關(guān)系，串聯(lián)后，V2正極電壓與電池V ！ 負(fù)極電壓為；電容電壓+電池電壓=充電電壓，由于V2內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電容內(nèi)阻(設(shè)電容電壓； Vc)，串聯(lián)后；V2+Vc = 21. 5V+21V = 42. 5V 式中；(V2-光電池電壓，Vc-電容電壓)；由前述得知，V2工作電壓為17. 5V，電流為；4. 5A，光電池與電容串聯(lián)后，充電電流最大等于光電池工作電流，電容放電電流為負(fù)載補(bǔ)償電流，也就是說電容內(nèi)儲的電能又被回補(bǔ)到電池中，當(dāng)經(jīng)一定時(shí)間給Vl充電后，電容電壓開始下降，其充電電壓也隨之下降，當(dāng) B點(diǎn)電壓降至設(shè)定值時(shí)，通過B點(diǎn)輸入GZ比較，輸出端C點(diǎn)為低電位，CJ釋放，V2與電容斷開，電池又為電容充電，由于電容內(nèi)阻很小，充電電流遠(yuǎn)比光電池工作電流大，電池對電容的充電時(shí)間極短(約3-5S)Vc達(dá)到規(guī)定電壓，CJ再次吸合，串聯(lián)光電池向Vl充電，又由于光電池內(nèi)阻大于電容內(nèi)阻，電容放電時(shí)間增長，也就是串聯(lián)后的光電池向電池充電時(shí)間遠(yuǎn)大于電池對電容的充電時(shí)間(4. 5A可維持10S，4A可維持8S，2. 5-4A可維持25S以上)如果光電池受日照的影響，工作電流下降時(shí)，電池對電容的充電時(shí)間不變，而串聯(lián)后的充電時(shí)間更長。電池對電容充電，雖然要吸取電池能量，由于電容作為過渡儲能，與光電池串聯(lián)充電時(shí)又回補(bǔ)到電池中，只是部分能量在電池與電容中循環(huán)，并沒有造成電池能量的損夫。電池的充電放電，又能減少電池的極化效應(yīng)，提高了電池充電效率，還有利于延長電池的使用
壽命ο本發(fā)明采用電容過渡儲能并充串放，光電池電壓就可以等于或低于電池電壓對電池充電，有效的替代了光電池容量成本的降低，如果在光電池容量不變的情況下，將工作電壓降至15V，光電池的輸出電流增加，效率更高，如果再進(jìn)一步把電容電壓提高到電池電壓， 那么，光電池輸出電流為最大電流。由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，完全可以與光電池組合為一體。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，效率高，成本低，安全可靠，應(yīng)用廣泛，采用光電池與電容互補(bǔ)并充串放方法，極大的提高了光電池的光電回收率，從而降低了光電發(fā)電系統(tǒng)配置成本，實(shí)驗(yàn)表明，采用本發(fā)明等效于光電池的光電回收率提高一倍，為充分利用自然資源提出了全新的方案。
權(quán)利要求
1. 一種提高太陽能光伏電池回收率電路及其實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于；光電池V2正極經(jīng)二極管Dl串聯(lián)后與電池Vl正極相連接，負(fù)極與電子開關(guān)Jl常開點(diǎn)連接，電子開關(guān)Jl常閉點(diǎn)經(jīng)限流電阻R(也可是二極管)與電池Vl正極相連，電子開關(guān)Jl的轉(zhuǎn)換點(diǎn)(中間點(diǎn))與法拉電容Cl的正極相連接，法拉電容Cl的負(fù)極與電池Vl的負(fù)極相連接，還有二個(gè)電壓測試點(diǎn)A，B，A點(diǎn)一端接電容Cl的正極，另一端與電壓比較器GZ輸入端相連接，B點(diǎn)為另一電壓測試端，與電壓比較器GZ的B點(diǎn)輸入端相連接，C點(diǎn)為電壓比較器GZ輸出端，控制CJ吸合或釋放，CJ所組成的電子開關(guān)，并不是本發(fā)明唯一形式，也可采用MOS管，可關(guān)斷可控硅， 光耦，固態(tài)繼電器和繼電器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高太陽能光伏電池回收率電路及其實(shí)現(xiàn)方法，采用V1對電容C充電作為過渡儲能，通過GZ與CJ組成的電子開關(guān)檢測充放轉(zhuǎn)換，提高了V1充電壓，達(dá)到V1最大充電電流，成倍的提高了V1電能回收效率，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，光電回收效率高，可大幅度的降低光電系統(tǒng)配置，為廣泛利用太陽能光電資源，提供了全新的解決方案。
文檔編號H02N6/00GK102237692SQ201010042778
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者陳勇 申請人:陳勇