專利名稱：一種太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于調(diào)壓技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電 路，即能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在太陽光照較弱、光伏電壓較低的情況下，太陽能電池 板向負(fù)載提供穩(wěn)定電壓的功能。
背景技術(shù)：
目前，全球范圍內(nèi)煤炭、石油等不可再生能源日漸減少，同時，以煤炭為主要能源 的電力行業(yè)給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染問題。世界各國都在積極尋找、開發(fā)新能源，并逐漸將 目光轉(zhuǎn)移到可再生、清潔能源的研究、開發(fā)和利用上來。在此背景下，太陽能作為一種新的 能源形式，以其全球總存儲量大、可開發(fā)利用性好、清潔無污染的特點，在近幾十年的時間 里作為一種新的能源利用方式登上了歷史的舞臺。關(guān)于太陽能發(fā)電，一般的方法是通過太陽能電池吸收并將太陽光轉(zhuǎn)化成電能，然 后通過調(diào)壓控制器穩(wěn)壓并輸出穩(wěn)定的直流電。由于太陽能電池的輸出功率不穩(wěn)定，特別是 在帶負(fù)載的情況下輸出電流變化較大，為了得到恒功率、比較穩(wěn)定的電流輸出，現(xiàn)有技術(shù)中 通常采用特別涉及的調(diào)壓控制器進(jìn)行控制。而常用的調(diào)壓控制器一般都需要有單片機或 DSP技術(shù)的支持才可以實現(xiàn)，且具有電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電能損耗大等缺陷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、合理，可為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供恒功率、穩(wěn)定電流的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào) 壓電路。為達(dá)上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案一種太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，包括輔助電源電路、輸入穩(wěn)壓電容、升 壓電感、絕緣柵晶體管、續(xù)流二極管、第一二極管、控制驅(qū)動電路、輸出穩(wěn)壓電容、負(fù)載和采 樣電路，所述輸入穩(wěn)壓電容外接在光伏發(fā)電系統(tǒng)上；所述升壓電感的一端與輸入穩(wěn)壓電容 的正極連接，另一端與絕緣柵晶體管的集電極連接；所述絕緣柵晶體管的柵極與控制驅(qū)動 電路連接，其發(fā)射極與輸入穩(wěn)壓電容的負(fù)極連接；所述續(xù)流二極管的陽極與絕緣柵晶體管 的發(fā)射極連接，其陰極與絕緣柵晶體管的集電極連接；所述第一二極管的陽極與絕緣柵晶 體管的集電極連接，其陰極與負(fù)載連接；輸出穩(wěn)壓電容的正極與第一二極管的陰極連接，其 負(fù)極與續(xù)流二極管的陽極連接；所述負(fù)載分別與輸出穩(wěn)壓電容、采集電路連接；所述采集 電路分別與輸入穩(wěn)壓電容、負(fù)載、輸出穩(wěn)壓電容、控制驅(qū)動電路連接。所述輸入穩(wěn)壓電容包括第一穩(wěn)壓電容和第二穩(wěn)壓電容，第一穩(wěn)壓電容與第二穩(wěn)壓 電容并聯(lián)；第一穩(wěn)壓電容的正極和第二穩(wěn)壓電容的正極均與升壓電感的一端連接；第一穩(wěn) 壓電容的負(fù)極和第二穩(wěn)壓電容的負(fù)極均與絕緣柵晶體管的發(fā)射極連接。所述控制驅(qū)動電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、比較器、求和電路、 求差電路、乘法器、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻和第十二電阻，所述第一三極管的發(fā)射極接地，其基極與比較器連接，其集電極與第二三極管的基極連接； 第二三極管的基極與第三三極管的基極連接，其發(fā)射極分別與第三三極管的集電極、絕緣 柵晶體管的柵極連接，其集電極與第十二電阻的一端連接；第十二電阻的另一端分別與第 十一電阻、輔助電源電路連接；第十一電阻的另一端與第二三極管的基極；第三三極管的 集電極與絕緣柵晶體管的柵極連接，其發(fā)射極與輔助電源電路連接；所述比較器的正極與 求和電路連接，其負(fù)極與采集電路連接；所述求和電路的一個正極端分別與第七電阻、第八 電阻連接，其另一個正極端與求差電路連接；第七電阻的另一端與輔助電源電路連接，第八 電阻的另一端接地；所述第七電阻、第九電阻、第十電阻依次連接，且第十電阻接地；所述 求差電路的一端連接在第九電阻與第十電阻之間，另一端與乘法器連接，乘法器與采集電 路連接。所述采樣電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和電流傳感器，所述 第一電阻與第二電阻串聯(lián)，第一電阻的另一端連接在輸入穩(wěn)壓電容的正極與升壓電感之 間，第二電阻的另一端連接在輸入穩(wěn)壓電容的負(fù)極與絕緣柵晶體管的發(fā)射極之間；所述第 三電阻與第四電阻串聯(lián)，第三電阻的另一端與負(fù)載、輸出穩(wěn)壓電容的正極連接，第四電阻的 另一端與輸出穩(wěn)壓電容的負(fù)極連接；所述電流傳感器的正極與負(fù)載連接，其負(fù)極與輸出穩(wěn) 壓電容的負(fù)極連接，其測試端與控制驅(qū)動電路連接；所述第三電阻與第四電阻之間、第三電 阻與第四電阻之間分別設(shè)有輸出端，所述輸出端均與控制驅(qū)動電路連接。所述電流傳感器的測試端與控制驅(qū)動電路中的乘法器連接。所述第一電阻與第二電阻之間設(shè)有輸出端，所述輸出端與控制驅(qū)動電路中的比較 器連接；所述第三電阻與第四電阻之間設(shè)有輸出端，所述輸出端與控制驅(qū)動電路中的乘法 器連接。所述輸入穩(wěn)壓電容外接在光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池板的輸出端上。所述輔助電源電路包括穩(wěn)壓芯片一、第三電容、第四電容、第四二極管、穩(wěn)壓芯片 二、第五電容、第六電容、第五二極管、穩(wěn)壓芯片三、第七電容、第五電阻、第六電阻、第八電 容、第六二極管、第七二極管和第九電容，所述穩(wěn)壓芯片一包括引腳一、引腳二和引腳三，其 引腳一分別與輸入穩(wěn)壓電容的正極、第三電容的正極連接，其引腳二與第三電容的負(fù)極連 接；第四電容的兩端分別與穩(wěn)壓芯片一的引腳二、引腳三連接；所述第四二極管的陰極與 穩(wěn)壓芯片一的引腳三連接，其陽極與穩(wěn)壓芯片一的引腳二連接；穩(wěn)壓芯片一的引腳二和引 腳三分別與控制驅(qū)動電路連接；所述穩(wěn)壓芯片二包括引腳一、引腳二和引腳三，其引腳一分別與輸入穩(wěn)壓電容的 正極、第五電容的正極連接，其引腳二與第五電容的負(fù)極連接；第六電容的兩端分別與穩(wěn)壓 芯片二的引腳二、引腳三連接；所述第四二極管的陰極與穩(wěn)壓芯片二的引腳三連接，其陽極 與穩(wěn)壓芯片二的引腳二連接；穩(wěn)壓芯片二的引腳二和引腳三分別與控制驅(qū)動電路連接；第 五二極管的陰極與穩(wěn)壓芯片二的引腳三連接，其陽極與穩(wěn)壓芯片二的引腳二連接；所述穩(wěn)壓芯片三包括引腳一、引腳二和引腳三，其引腳一分別與輸入穩(wěn)壓電容的 正極、第七電容的正極連接，其引腳二與第五電阻連接，第五電阻的另一端與第七電容的負(fù) 極連接；第八電容的一端與第七電容的負(fù)極連接，另一端與第六電阻、第七二極管的陽極連 接；第六電阻的另一端、第七二極管的陰極均與穩(wěn)壓芯片三的引腳三連接；第六二極管的 陰極與引腳一連接，其陽極與引腳三連接；所述引腳三與控制驅(qū)動電路連接；所述第九電容的一端與第七電容的負(fù)極，另一端與控制驅(qū)動電路連接；第七電容的負(fù)極與控制驅(qū)動電 路連接。穩(wěn)壓芯片一、穩(wěn)壓芯片二、穩(wěn)壓芯片三分別優(yōu)選為穩(wěn)壓芯片7805、穩(wěn)壓芯片7905、 穩(wěn)壓芯片LM317K。第一三極管、第三三極管為pnp晶體管，第二三極管為npn晶體管。由上述電路實現(xiàn)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓過程，包括如下步驟(1)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通電，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)兩端的電壓為在設(shè)定范圍值 內(nèi)變化的輸入電壓，此時，輸入電壓通過輸入穩(wěn)壓電容進(jìn)行穩(wěn)壓；(2)穩(wěn)壓后的穩(wěn)定輸入電壓通過升壓電感、絕緣柵晶體管和第一二極管上升至一 定的輸出電壓，所述輸出電壓通過輸出穩(wěn)壓電容對其進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的穩(wěn)定輸出電壓提 供給負(fù)載使用，同時負(fù)載的電流通過續(xù)流二極管進(jìn)行續(xù)流；(3)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)或輔助電源電路為采集電路供電，采集電路對太陽能光 伏發(fā)電系統(tǒng)兩端的電壓和負(fù)載兩端的輸出電壓進(jìn)行實時采集和監(jiān)測，并將采集信號和監(jiān)測 的信號傳送給控制驅(qū)動電路；(4)控制驅(qū)動電路對步驟(2)的采集和監(jiān)測的信號進(jìn)行處理，根據(jù)處理的結(jié)果控 制第一三極管的通斷情況，進(jìn)而控制驅(qū)動絕緣柵晶體管，以使絕緣柵晶體管產(chǎn)生PWM波形；(5)絕緣柵晶體管的電壓重新調(diào)節(jié)，輸入穩(wěn)壓電容穩(wěn)壓后的穩(wěn)定輸入電壓通過升 壓電感、絕緣柵晶體管和第一二極管重新調(diào)節(jié)至一定的輸出電壓，所述輸出電壓通過輸出 穩(wěn)壓電容對其進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的穩(wěn)定輸出電壓提供給負(fù)載使用，以實現(xiàn)對負(fù)載兩端的輸 出電壓的實時調(diào)整。所述步驟(3)中，具體包括如下步驟(3-1)第三電阻和第四電阻采集負(fù)載兩端的輸出電壓，并將輸出電壓的數(shù)值信號 發(fā)送至控制驅(qū)動電路的乘法器中；(3-2)電流傳感器采集負(fù)載的輸出電流，并將輸出電流的數(shù)值信號發(fā)送至控制驅(qū) 動電路的乘法器中；(3-3)第一電阻和第二電阻采集輸入電壓，并將輸入電壓的數(shù)值信號發(fā)送至控制 驅(qū)動電路的比較器中；所述步驟(4)中，具體包括如下步驟(4-1)控制驅(qū)動電路的乘法器接收步驟(3-1)采集的輸出電壓和步驟(3-2)采集 的輸出電流的數(shù)值信號，并通過乘法器對輸出電壓和輸出電流進(jìn)行乘法處理，將其轉(zhuǎn)換為 輸出功率信號；(4-2)控制驅(qū)動電路的求差電路通過比較處理，求得步驟(4-1)所得的輸出功 率與參考功率的差值大小，兩者的差值經(jīng)求和電路與鋸齒波進(jìn)行求和處理，得到調(diào)整鋸齒 波；(4-3)控制驅(qū)動電路的比較器接收步驟(3-3)所得的輸入電壓的數(shù)值信號，并將 調(diào)整鋸齒波的幅值與該輸入電壓進(jìn)行比較，生成PWM波形；當(dāng)調(diào)整鋸齒波的幅值小于輸入 電壓時，第一三極管開通，同時第三三極管導(dǎo)通，通過第三三極管的集電極向絕緣柵晶體管 輸出低電平；當(dāng)調(diào)整鋸齒波形的幅值大于輸入電壓時，第一三極管斷開，同時第二三極管導(dǎo) 通，通過第二三極管的發(fā)射極向絕緣柵晶體管輸出高電平。[0032] 在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，隨著太陽光照的強弱改變，設(shè)太陽能光伏電壓在[Vmin， VfflaJ上變化，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)兩端的電壓為輸入電壓，負(fù)載兩端的電壓為輸出電壓，輸 入穩(wěn)壓電容對輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓后，設(shè)其穩(wěn)定電壓值為Vin ；再經(jīng)過升壓電感、絕緣柵晶體 管和第一二極管升壓至負(fù)載所需電壓V。ut，V。ut由輸出穩(wěn)壓電容C。ut穩(wěn)壓。輸入電壓、輸出電 壓之間滿足關(guān)系
權(quán)利要求1.一種太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于包括輔助電源電路、輸入 穩(wěn)壓電容、升壓電感、絕緣柵晶體管、續(xù)流二極管、第一二極管、控制驅(qū)動電路、輸出穩(wěn)壓電 容、負(fù)載和采樣電路，所述輸入穩(wěn)壓電容外接在光伏發(fā)電系統(tǒng)上；所述升壓電感的一端與輸 入穩(wěn)壓電容的正極連接，另一端與絕緣柵晶體管的集電極連接；所述絕緣柵晶體管的柵極 與控制驅(qū)動電路連接，其發(fā)射極與輸入穩(wěn)壓電容的負(fù)極連接；所述續(xù)流二極管的陽極與絕 緣柵晶體管的發(fā)射極連接，其陰極與絕緣柵晶體管的集電極連接；所述第一二極管的陽極 與絕緣柵晶體管的集電極連接，其陰極與負(fù)載連接；輸出穩(wěn)壓電容的正極與第一二極管的 陰極連接，其負(fù)極與續(xù)流二極管的陽極連接；所述負(fù)載分別與輸出穩(wěn)壓電容、采集電路連 接；所述采集電路分別與輸入穩(wěn)壓電容、負(fù)載、輸出穩(wěn)壓電容、控制驅(qū)動電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述輸 入穩(wěn)壓電容包括第一穩(wěn)壓電容和第二穩(wěn)壓電容，第一穩(wěn)壓電容與第二穩(wěn)壓電容并聯(lián)；第一 穩(wěn)壓電容的正極和第二穩(wěn)壓電容的正極均與升壓電感的一端連接；第一穩(wěn)壓電容的負(fù)極和 第二穩(wěn)壓電容的負(fù)極均與絕緣柵晶體管的發(fā)射極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述控 制驅(qū)動電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、比較器、求和電路、求差電路、乘法 器、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻和第十二電阻，所述第一三極管 的發(fā)射極接地，其基極與比較器連接，其集電極與第二三極管的基極連接；第二三極管的基 極與第三三極管的基極連接，其發(fā)射極分別與第三三極管的集電極、絕緣柵晶體管的柵極 連接，其集電極與第十二電阻的一端連接；第十二電阻的另一端分別與第十一電阻、輔助電 源電路連接；第十一電阻的另一端與第二三極管的基極；第三三極管的集電極與絕緣柵晶 體管的柵極連接，其發(fā)射極與輔助電源電路連接；所述比較器的正極與求和電路連接，其負(fù) 極與采集電路連接；所述求和電路的一個正極端分別與第七電阻、第八電阻連接，其另一個 正極端與求差電路連接；第七電阻的另一端與輔助電源電路連接，第八電阻的另一端接地； 所述第七電阻、第九電阻、第十電阻依次連接，且第十電阻接地；所述求差電路的一端連接 在第九電阻與第十電阻之間，另一端與乘法器連接，乘法器與采集電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述采 樣電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和電流傳感器，所述第一電阻與第二 電阻串聯(lián)，第一電阻的另一端連接在輸入穩(wěn)壓電容的正極與升壓電感之間，第二電阻的另 一端連接在輸入穩(wěn)壓電容的負(fù)極與絕緣柵晶體管的發(fā)射極之間；所述第三電阻與第四電阻 串聯(lián)，第三電阻的另一端與負(fù)載、輸出穩(wěn)壓電容的正極連接，第四電阻的另一端與輸出穩(wěn)壓 電容的負(fù)極連接；所述電流傳感器的正極與負(fù)載連接，其負(fù)極與輸出穩(wěn)壓電容的負(fù)極連接， 其測試端與控制驅(qū)動電路連接；所述第三電阻與第四電阻之間、第三電阻與第四電阻之間 分別設(shè)有輸出端，所述輸出端均與控制驅(qū)動電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述電 流傳感器的測試端與控制驅(qū)動電路中的乘法器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述第 一電阻與第二電阻之間設(shè)有輸出端，所述輸出端與控制驅(qū)動電路中的比較器連接；所述第 三電阻與第四電阻之間設(shè)有輸出端，所述輸出端與控制驅(qū)動電路中的乘法器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述輸入穩(wěn)壓電容外接在光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池板的輸出端上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，其特征在于所述輔 助電源電路包括穩(wěn)壓芯片一、第三電容、第四電容、第四二極管、穩(wěn)壓芯片二、第五電容、第 六電容、第五二極管、穩(wěn)壓芯片三、第七電容、第五電阻、第六電阻、第八電容、第六二極管、 第七二極管和第九電容，所述穩(wěn)壓芯片一包括引腳一、引腳二和引腳三，其引腳一分別與輸 入穩(wěn)壓電容的正極、第三電容的正極連接，其引腳二與第三電容的負(fù)極連接；第四電容的兩 端分別與穩(wěn)壓芯片一的引腳二、引腳三連接；所述第四二極管的陰極與穩(wěn)壓芯片一的引腳 三連接，其陽極與穩(wěn)壓芯片一的引腳二連接；穩(wěn)壓芯片一的引腳二、引腳三分別與控制驅(qū)動 電路連接；所述穩(wěn)壓芯片二包括引腳一、引腳二和引腳三，其引腳一分別與輸入穩(wěn)壓電容的正極、 第五電容的正極連接，其引腳二與第五電容的負(fù)極連接；第六電容的兩端分別與穩(wěn)壓芯片 二的引腳二、引腳三連接；所述第四二極管的陰極與穩(wěn)壓芯片二的引腳三連接，其陽極與穩(wěn) 壓芯片二的引腳二連接；穩(wěn)壓芯片二的引腳二和引腳三分別與控制驅(qū)動電路連接；第五二 極管的陰極與穩(wěn)壓芯片二的引腳三連接，其陽極與穩(wěn)壓芯片二的引腳二連接；所述穩(wěn)壓芯片三包括引腳一、引腳二和引腳三，其引腳一分別與輸入穩(wěn)壓電容的正極、 第七電容的正極連接，其引腳二與第五電阻連接，第五電阻的另一端與第七電容的負(fù)極連 接；第八電容的一端與第七電容的負(fù)極連接，另一端與第六電阻、第七二極管的陽極連接； 第六電阻的另一端、第七二極管的陰極均與穩(wěn)壓芯片三的引腳三連接；第六二極管的陰極 與引腳一連接，其陽極與引腳三連接；所述引腳三與控制驅(qū)動電路連接；所述第九電容的 一端與第七電容的負(fù)極，另一端與控制驅(qū)動電路連接；第七電容的負(fù)極與控制驅(qū)動電路連 接。
專利摘要本實用新型提供了一種太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動調(diào)壓電路，包括輔助電源電路、輸入穩(wěn)壓電容、升壓電感、絕緣柵晶體管、續(xù)流二極管、第一二極管、控制驅(qū)動電路、輸出穩(wěn)壓電容、負(fù)載和采樣電路，升壓電感與輸入穩(wěn)壓電容、絕緣柵晶體管連接；絕緣柵晶體管與控制驅(qū)動電路、輸入穩(wěn)壓電容連接；續(xù)流二極管與絕緣柵晶體管連接；第一二極管與絕緣柵晶體管、負(fù)載連接；輸出穩(wěn)壓電容與第一二極管、續(xù)流二極管連接；負(fù)載分別與輸出穩(wěn)壓電容、采集電路連接；采集電路與輸入穩(wěn)壓電容、負(fù)載、輸出穩(wěn)壓電容、控制驅(qū)動電路連接。本實用新型不需單片機支持，能實現(xiàn)恒功率輸出和給負(fù)載供電。
文檔編號H02N6/00GK201876750SQ201020585879
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者康龍云, 張宏坡, 溫懋勤, 聶洪濤, 魏業(yè)文 申請人:華南理工大學(xué)