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轉(zhuǎn)換器電路及包括該電路的電子系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7328212閱讀:131來源:國知局
專利名稱:轉(zhuǎn)換器電路及包括該電路的電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換器電路及包括該電路的電子系統(tǒng)。光電板(photovoltaic panels)在最近幾年發(fā)展迅猛,其著眼于越來越多地使用可再生能源,以降低特別是由二氧化碳排放所引起的有害的溫室效應(yīng)。這種情況同樣針對比如風(fēng)力發(fā)電機(jī)或熱電源這樣的可再生能源。這類能源具有這樣的特性它們所提供的電能根據(jù)提供給它們的自然現(xiàn)象的功能而大幅變化。光電發(fā)電機(jī)是一種具有高度非線性特征曲線I = f(u)的發(fā)電機(jī)。因此,針對相同的亮度值,傳送的功率會依賴負(fù)載而有所不同。因此,效率,即一個光電池所傳送的功率,不僅依賴于它在白天時對太陽的不同曝光,還依賴于太陽的隱匿,例如被云層遮擋或其它天氣現(xiàn)象。除此之外,當(dāng)這類電池連接至例如用戶的負(fù)載(例如傳感器或可充電的電池)時, 結(jié)果傳送至負(fù)載的功率通常不對應(yīng)于該電池可以傳送的最大功率。類似的問題在由風(fēng)產(chǎn)生的功率這種情況中同樣可見。這導(dǎo)致效率的降低并不只是因為例如沒有充足的日光,還因為效率受設(shè)置于該電池潛在特性之下的強(qiáng)制工作點的影響而進(jìn)一步降低。為了克服這一缺點并總產(chǎn)生盡可能接近于最優(yōu)操作功率點的能量,自1968年已發(fā)展了施行一種被稱作最大功率點跟蹤(MPPT)的方法的電路。這在于為非線性源和任意負(fù)載之間提供更佳的連接。這類電路被設(shè)計用于使發(fā)電機(jī),例如光電池,工作在它的最大功率點處,由此帶來效率的改善。因此,MPPT控制器可以驅(qū)動連接負(fù)載(例如電池)和光電板的靜態(tài)換流器,從而始終為該負(fù)載提供最大功率。存在一種在跟蹤最大功率點(MPP)時應(yīng)用的基于“擾亂和觀察”方法的公知方法。在光電應(yīng)用的情況下,實際上有一種算法,它對于固定的電壓Ul將測量由發(fā)電機(jī)所傳送的對應(yīng)的功率P1。然后,在一段時間后,該算法令電壓U2 = υ +Δυ,且同樣測量對應(yīng)的功率Ρ2。接著,如果Ρ2大于Pl則令電壓U3 = U2+AU,否則令電壓U3 = U2-AU。但是,這意味著需要對電流進(jìn)行測量以及大量的計算資源,由此帶來的能量消耗是不容忽視的。這就是為什么在大型光電裝置中,電池的子群專用來提供控制MPPT電路所需的能量。但是,在例如自主式傳感器的電子微系統(tǒng)中,不能接受這種方法,因為在空間需求和重量方面的約束是巨大的,且有必要獲得具有增強(qiáng)自主性的盡可能最小的系統(tǒng)。還存在已知的擁有額外驅(qū)動電池的最大功率點跟蹤電路,但該驅(qū)動電池不總是想要的。還存在已知的不帶有驅(qū)動電池的、基于開電路電壓采樣的MPPT電路。該采樣是通過將處于固定頻率的光電板從電路的剩余部分?jǐn)嚅_來測量開路中的電壓而完成的。該系統(tǒng)接著將該光電板重新連接至已經(jīng)將新的最佳參數(shù)考慮在內(nèi)的收集電路。然而,這將導(dǎo)致能量收集過程的頻繁中斷,這對于為自主式設(shè)計的電子微系統(tǒng)而言是不允許的。本發(fā)明力圖至少部分地克服上述這些缺點。
根據(jù)本發(fā)明的一方面,本發(fā)明力圖在優(yōu)化能量收集的同時大量的降低系統(tǒng)所占的空間量,特別是發(fā)電機(jī)的尺寸,例如光電或風(fēng)力發(fā)電機(jī),還有備份蓄電池,例如電池或超電容。為此,本發(fā)明提出一種轉(zhuǎn)換器電路,其將連接至可以較大范圍波動的電能源,所述轉(zhuǎn)換器電路包括斬波電路,其包括能連接至所述電能源的輸入端;第一輸出電路,其適于通過第一開關(guān)連接至所述斬波電路的輸出端;第二輸出電路,其適于通過第二開關(guān)連接至所述斬波電路的輸出端;控制電路,其適于首先根據(jù)所述電能源的電壓變化來控制所述斬波電路的占空系數(shù),其次根據(jù)所述第一輸出電路的輸出電壓設(shè)置的范圍來控制在所述第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的切換。根據(jù)所述轉(zhuǎn)換器電路的一個或多個特征,單獨地或組合地所述第一輸出電路連接至工作在電壓設(shè)置范圍內(nèi)的電負(fù)載,且所述第二輸出電路連接至電能累積器,所述控制電路包括帶有滯后的比較器,所述比較器的一個輸入連接至所述第一輸出電路及另一輸入連接至參考值,所述比較器的輸出連接至用于控制一控制產(chǎn)生器的控制單元的輸入,所述控制產(chǎn)生器的兩個輸出分別連接至用于分別驅(qū)動它們的所述第一開關(guān)和
第二開關(guān),所述電能累積器是可充電的微電池,所述電能累積器是超電容,所述輸出電路包含低通濾波器,所述控制電路進(jìn)一步具有以下裝置以確定用于預(yù)定義量的兩個不同占空系數(shù)的所述電能源輸出處的電壓;計算所獲得用于預(yù)定義量的兩個不同占空系數(shù)的電壓之間的差;將該電壓差與先前獲得的電壓差進(jìn)行比較;及根據(jù)比較結(jié)果來令工作周期(α)變化一個預(yù)定義的量(Δ α),所述控制電路被配置為如果占空系數(shù)先前的減少已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于在先前確定操作中獲得電壓差而言有減少,則令占空系數(shù)(α)增加一個預(yù)定義的量(Δ α),所述控制電路被配置為如果占空系數(shù)先前的增加已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于在先前確定操作中獲得的電壓差有減少,則令占空系數(shù)(α)減少一個預(yù)定義的量(Δ α),所述斬波電路包含電能累積感應(yīng)器和至少一個受控于所述控制電路的斬波開關(guān),所述電能累積感應(yīng)器和所述斬波開關(guān)位于電壓升壓配置中,所述電能累積感應(yīng)器和兩個斬波開關(guān)位于電壓降壓配置中,所述電能累積感應(yīng)器和三個斬波開關(guān)位于電壓升壓/降壓配置中,所述控制電路具有針對所述電能累積感應(yīng)器的“零”電流的傳感器用以觸發(fā)對至少一個開關(guān)的命令。本發(fā)明的目的還在于提供一種電子系統(tǒng),其包括至少一個可以較大范圍波動的電能源和至少一個如上文所定義的所述轉(zhuǎn)換器電路,所述轉(zhuǎn)換器電路連接至所述至少一個電能源。
根據(jù)所述電子系統(tǒng)的一個或多個特性,單獨地或組合地,所述電能源包括至少一個光電電池,所述電能源包括至少一個風(fēng)力發(fā)電機(jī),所述電能源包括至少一個熱電元件,每個電能源的輸出連接至相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器電路的輸入,且所述轉(zhuǎn)換器電路的所述第二輸出電路中的每一個包含超電容。其它的優(yōu)點和特性將根據(jù)對本發(fā)明描述的閱讀以及從以下的附圖中得以呈現(xiàn),其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有轉(zhuǎn)換器電路的電子系統(tǒng)示意圖,圖2是例示所述最大功率點跟蹤方法的流程圖,圖3是根據(jù)本發(fā)明的隨時間對所述轉(zhuǎn)換器電路晶體管進(jìn)行控制的原理圖,圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有轉(zhuǎn)換器電路的電子系統(tǒng)示意圖,圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的具有轉(zhuǎn)換器電路的電子系統(tǒng)示意圖,圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電系統(tǒng)示意圖。在所有的附圖中,相同的元件帶有相同的參考數(shù)字。圖1顯示的是電子系統(tǒng)1的一個圖例,所述電子系統(tǒng)1包括轉(zhuǎn)換器電路2和連接至所述電路2的電能源3。就能較大范圍波動的電能源3而言,它比如是太陽能電池或板、熱電元件、或者是風(fēng)力發(fā)電機(jī)、尤其是小型發(fā)電機(jī)。術(shù)語“較大范圍波動”被理解為指在電能源3能傳送的最低功率與最高功率之間大約100因子的平均波動。該電能源3的輸出5通過由電容器形成的低通濾波器7連接至所述轉(zhuǎn)換器電路2 的輸入端9。所述轉(zhuǎn)換器電路2包括斬波電路11,所述斬波電路11的輸入端形成所述轉(zhuǎn)換器電路2的輸入端9,所述輸入端9連接至所述電能源3。所述斬波電路11 一方面包括電能累積感應(yīng)器12和至少一個斬波開關(guān)13。在圖1中,所述電能累積感應(yīng)器12和所述斬波開關(guān)13位于電壓升壓配置中,即, 如果開關(guān)13在“開”的狀態(tài)下使得在所述感應(yīng)器12周圍建立起磁場,則所述感應(yīng)器的輸入連接至所述電能源3且所述感應(yīng)器12的輸出可連接至地。斬波頻率比如是200kHz。所述轉(zhuǎn)換器電路進(jìn)一步包括第一輸出電路14和第二輸出電路15。向上游方向,第一輸出電路13通過第一開關(guān)17連接至所述斬波電路11的輸出端 19。向下游方向,該第一輸出電路13通過低通濾波器21連接至屬于所述電子系統(tǒng)1 的且工作在電壓設(shè)置的預(yù)定范圍中的電負(fù)載23。向上游方向,第二輸出電路15通過第二開關(guān)25連接至所述斬波電路11的輸出端 19。向下游方向,該第二輸出電路15通過低通濾波器27連接至屬于所述電子系統(tǒng)1 的電能累積器四。所述累積器四可以是電容器、超電容、蓄電池、微型電池或迷你型電池。
如圖1所示,為了能給電累積器四下游的電負(fù)載31提供受控的電源,可以提供一個直流-直流的電壓調(diào)節(jié)器33。如果電能累積器四是蓄電池、微型電池或迷你型電池,則計劃在所述低通濾波器 27和所述累積器四之間提供充電電路,以依賴于與電池技術(shù)相關(guān)的情況來對電池進(jìn)行充電,從而防止任何過熱和/或過早的劣化。根據(jù)第一種變型,負(fù)載31和負(fù)載25是相同的。在這種情況下,所述電能累積器四用于例如,當(dāng)所述電能源3所產(chǎn)生的能量對負(fù)載25的直接供應(yīng)不充足時為負(fù)載25提供能量。在用光電池作為電能源3的情況下,這種變型可出現(xiàn)在例如夜晚日光非常弱的情況或者例如陰天的情況。根據(jù)第二種變型,負(fù)載25和31是不同的,且它們對應(yīng)與不同的電用戶。所述轉(zhuǎn)換器電路2的驅(qū)動是由控制電路51來提供的。所述控制電路51具有控制單元53,其一方面用于控制所述斬波電路11的占空系數(shù)α,另一方面用于控制第一開關(guān)17和第二開關(guān)25之間的切換。下文將對此進(jìn)行詳細(xì)的描述。為此,所述控制電路53具有用于控制產(chǎn)生器55的PWM(脈沖-寬度調(diào)制)輸出, 所述產(chǎn)生器陽用于控制開關(guān)13、17和25 (也可被稱作DTLC死區(qū)時間邏輯控制單元)。至于開關(guān)13,必須值得注意的是它是N型金屬氧化半導(dǎo)體(NMOS)型晶體管,該晶體管的基極通過緩沖器(也稱為延遲線)13Α連接至產(chǎn)生器55的輸出。開關(guān)17和25由P型金屬氧化半導(dǎo)體(PM0Q晶體管組成,它們的基極各自通過緩沖器17A和25A連接至產(chǎn)生器55的相關(guān)的輸出。控制電路51進(jìn)一步包括用于在兩個連續(xù)的瞬間確定所述電能源的終端處的電壓的裝置。為此,本發(fā)明將使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器57,它的一個輸入連接至終端5,一個輸出連接至控制單元53的對應(yīng)輸入。特別是對于開關(guān)17和25的控制,控制電路51包括“零”電流傳感器59,其用于確定通過累積感應(yīng)器12的電流的消除。該傳感器59將信號傳送至控制單元53的對應(yīng)輸入。根據(jù)一種未圖示的變型,可以設(shè)想用與一開關(guān)平行放置的具有極低門限電壓的二極管來代替“零”電流傳感器。對于開關(guān)17和25的控制,它們的開閉狀態(tài)確定了所述斬波電路11的輸出19是否直接連接至負(fù)載25或連接至所述電能累積器29。所述控制電路51包括具有滯后的比較器61,其一個輸入連接至第一輸出電路14,其另一個輸入連接至參考值63。所述比較器61 的輸出連接至所述控制電路53的輸入。至于操作,控制電路53控制產(chǎn)生器55,使得當(dāng)開關(guān)13處于閉(開)狀態(tài)時,開關(guān)17和W是打開的(閉鎖狀態(tài)),當(dāng)開關(guān)17和25中的一個處于閉(開)狀態(tài)時,開關(guān)25和17中的另一個則總是處于開(關(guān))狀態(tài),且開關(guān)13處于開(關(guān))狀態(tài)。因此,在給定的時間點,開關(guān)13、17和25中僅有一個開關(guān)可以處于閉狀態(tài),而其它的開關(guān)將處于開狀態(tài)。下文將詳細(xì)描述圖1中轉(zhuǎn)換器電路2的工作情況。為了使所述電能源3總是工作在最大功率點(MPP)附近,本發(fā)明的發(fā)明人注意到所述電能源3工作電壓對占空系數(shù)的導(dǎo)數(shù)具有在最大功率點附近的最大值,這樣的結(jié)果是對所述電壓導(dǎo)數(shù)的最大值進(jìn)行跟蹤就等同于對所述最大功率點進(jìn)行跟蹤。因此可以看出,通過對電壓進(jìn)行簡單的測量和消耗非常少能量和運算功率的減法和比較操作,可以使所述轉(zhuǎn)換器電路2工作在最大功率點附近,這在只有極小功率可用的情況下是非常有利的。為此,控制電路53可以通過以下操作來根據(jù)所述電能源的電壓變量(作為占空系數(shù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù))來控制斬波電路11的工作周期α 確定用于預(yù)定義的量的兩個不同的占空系數(shù)的所述電能源終端處的電壓;計算獲得用于預(yù)定義量的兩個不同占空系數(shù)的電壓之間的差值;
將該電壓差與先前獲得的電壓差值進(jìn)行比較,及根據(jù)所述比較結(jié)果來令占空系數(shù)改變一個預(yù)定義的量。這些不同的步驟詳細(xì)地呈現(xiàn)在圖2中。在設(shè)置步驟200中,占空系數(shù)α的值被設(shè)置為一個預(yù)定義的值,例如,α = 0. 5 ; 及確定電能源3終端處的電壓值Vs ( α )。然后,占空系數(shù)改變一個預(yù)定義的量Δ α,且再確定電能源3終端處的電壓 Vs ( α + Δ α )。然后,計算這兩個電壓之間差的絕對值Δ Vinis = Vs ( α ) -Vs ( α + Δ α )作為一種變型,還可將AVinis固定為一個預(yù)定義的值。然后,調(diào)整-重現(xiàn)(tuning-by-recurrence)循環(huán)由此開始。在步驟202中,對于循環(huán)k(k為整數(shù)),確定在電能源3終端處的電壓Vs( α k)。在步驟204中,計算在循環(huán)K和K-I中測得的兩個電壓之間的差的絕對值A(chǔ)Vs(k) = Vs(Qk)-Vs(Qk^1) I ;其中 I (Qk)-(Qk^1) = Δ α然后,在步驟206中,將該電壓差A(yù)Vs(k)與先前獲得的電壓差值A(chǔ)Vs(k_l)進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果,在步驟208中,控制單元53令占空系數(shù)改變一個預(yù)定義的量Δ α。因此,控制電路51被配置為如果占空系數(shù)的先前減少已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于在先前確定操作中獲得的電壓差而言有所減少,則令占空系數(shù)增加一個預(yù)定義的量Δ α。換言之,如果(ak)= (Qk^1)-A α,且如果 AVs(k) < AVs(k_l),則(α k+1)= (α k) + Δ α。否則,控制單元51被配置為如果占空系數(shù)的先前增加已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于先前確定操作中獲得的電壓差而言遞減,則令占空系數(shù)減少一個預(yù)定義的量Δ α。換言之,如果(ak)= (α^ + Δ α,且如果 Δ Vs (k) < AVs(k_l),則(α k+1)= (α k) - Δ α .在步驟208后,操作返回到步驟202。因此,轉(zhuǎn)換器電路振蕩在最大功率點MPP附近,因而保證在電能源處可獲得最大量的功率收集。最大功率點MPP跟蹤頻率或占空系數(shù)刷新頻率,即,在步驟202至208中的性能頻率屬于大約IOHz的量級內(nèi),例如16Hz。
此外需要注意的是,Δα的值越小,電路將能工作在更接近于最佳的最大功率點處。在這種情況下,選擇更高的刷新頻率可更快的使占空系數(shù)適應(yīng)于工作條件的變化。如上文所述,當(dāng)開關(guān)13關(guān)閉時,開關(guān)17和25是打開的,且由電能源3提供的電流將穿過所述感應(yīng)器并建立起磁場。然后,打開開關(guān)13,電能可以通過打開開關(guān)17而被直接地提供給負(fù)載25以供直接使用,又或者可被所述累積器四存儲起來以供后續(xù)使用。因此,輸出電路14連同斬波電路11 一起工作為電壓調(diào)節(jié)器。因此,當(dāng)開關(guān)13打開時,如果輸出電壓包含在輸出電壓設(shè)置的范圍內(nèi)則打開開關(guān) 17。該設(shè)置范圍由具有滯后的比較器61和參考值63來定義。當(dāng)輸出電壓處于設(shè)置電壓值的范圍之外時,控制單元53從比較器61接收相應(yīng)的信號,并在如果開關(guān)13仍然打開的情況下令開關(guān)25打開。因此,由電能源3產(chǎn)生的電能可以被最佳地收集來為負(fù)載25直接使用或者充電到累積器四。該操作還可由圖3所示。曲線300、302及304分別展示了開關(guān)13、17和25根據(jù)時間的控制電壓U??苫仡櫟氖?,在本實施例中,開關(guān)13是NMOS型晶體管,而開關(guān)17和25是PMOS型晶體管。曲線306展示的是輸出端19處的電流進(jìn)展情況。因此,在時隙308期間,開關(guān)13、17和25的控制電壓處于高電平,其指示NMOS晶體管13是打開的,且當(dāng)PMOS晶體管17和25處于關(guān)閉狀態(tài)時感應(yīng)器12得以充電。然后,在時隙310期間,開關(guān)13和17的控制電壓處于低電平,其指示匪OS晶體管 13是關(guān)閉的,且如果給PMOS晶體管25提供高電平電壓且因而處于關(guān)閉狀態(tài),則感應(yīng)器12 通過輸出電路14得以放電(參見曲線306)。時隙310的持續(xù)時間取決于輸出電壓是否包含在設(shè)置范圍之內(nèi),即因此取決于由電能源產(chǎn)生的能量和負(fù)載25所使用的電流。當(dāng)輸出電壓處于輸出電壓設(shè)置的范圍之外,且開關(guān)NMOS的輸出電壓仍為低電平且因而處于關(guān)閉的狀態(tài)時,開關(guān)17在時隙312期間轉(zhuǎn)至關(guān)閉狀態(tài),而開關(guān)25轉(zhuǎn)至開的狀態(tài),感應(yīng)器便向輸出電路15放電以向累積器四再充電。在傳統(tǒng)模式下,累積器四中存儲的能量例如由負(fù)載31所使用,且如果需要的話借助于調(diào)節(jié)器33。這種使用在此將不再詳細(xì)描述。圖4展示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的轉(zhuǎn)換器電路示意圖。該圖與圖1的區(qū)別在于去除了開關(guān)13,且電能累積感應(yīng)器12和兩個受控于斬波電路的控制電路的斬波開關(guān)70和72被放置在電壓降壓配置中。更詳細(xì)地說,開關(guān)70連接至電能源3和感應(yīng)器12的輸入。如果開關(guān)70處于開的狀態(tài),可在感應(yīng)器12周圍建立磁場。斬波頻率比如是200kHz。開關(guān)70、17和25的工作情況類似于在圖1的轉(zhuǎn)換器電路中一樣,都是為了最大功率點跟蹤和為了將電能導(dǎo)至電路14和15。在每個斬波周期的起點使用開關(guān)72以將感應(yīng)器完全地放電至地。圖5展示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的轉(zhuǎn)換器電路示意圖。該圖與圖1的區(qū)別在于保留了開關(guān)13以及增加了圖4中的兩個斬波開關(guān)70和72。電能累積感應(yīng)器12和三個受控于斬波電路的控制電路的斬波開關(guān)13、70和72被放置在電壓“降壓-升壓”配置中。對于電壓升壓操作,開關(guān)70仍處于開的狀態(tài)而開關(guān)72處于關(guān)的狀態(tài)。如同參考圖1的描繪,轉(zhuǎn)換器電路2同開關(guān)13、17和25 —起工作。對于電壓降壓操作,開關(guān)13仍處于關(guān)的狀態(tài),如同參考圖4的描繪,轉(zhuǎn)換器電路2 同開關(guān)70、72、17和25 一起工作。圖6是包括多個光電電池的電系統(tǒng)的示意圖。每個光電電池與例如圖1中的轉(zhuǎn)換器電路2相關(guān)聯(lián)。在這種情況下,第一輸出電路14連接在一起以提供本地穩(wěn)定的電源,且轉(zhuǎn)換器電路2的第二輸出電路15中的每一個包括超電容以及直流-直流電壓調(diào)節(jié)器33。由于這些電池之間彼此獨立因而能量收集得以最優(yōu)化,因此,防止例如處于陰影下的電池成為其它電池的負(fù)載,進(jìn)而引起能量收集效率的降低。此外,這樣的設(shè)計使得每個電池獨立于其它光電電池而工作在它的最大功率點處。最后,當(dāng)超電容被充以足夠的電時,該超電容可以通過調(diào)節(jié)器33將其能量進(jìn)行傳送。因此可以理解的是,根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器電路2在最優(yōu)化能量收集的同時可提供穩(wěn)定的電源。該電路還具有這樣區(qū)別特征操作的簡易性及在能量和計算資源方面的低需求性。特別地,對于自主式傳感器而言,當(dāng)電能源不提供能量或不提供充足的能量時,為該傳感器供能的電池/蓄電池的尺寸可以更小。
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權(quán)利要求
1.一種連接至可大幅波動的電能源(3)的轉(zhuǎn)換器電路0),其包含斬波電路(11),其包括能連接至所述電能源⑶的輸入端(9);第一輸出電路(14),其適于通過第一開關(guān)(17)連接至所述斬波電路(11)的輸出端 (19);第二輸出電路(15),其適于通過第二開關(guān)0 連接至所述斬波電路(11)的輸出端 (19);控制電路(51),其適于首先根據(jù)所述電能源(3)的電壓變化來控制所述斬波電路(11) 的占空系數(shù)(α ),其次根據(jù)所述第一輸出電路(14)的輸出電壓設(shè)置的范圍來控制在所述第一開關(guān)(17)和第二 05)開關(guān)之間的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述第一輸出電路(14)連接至工作在電壓設(shè)置范圍內(nèi)的電負(fù)載(25),且所述第二輸出電路(15)連接至電能累積器09)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述控制電路(51)包括帶有滯后的比較器 (61),所述比較器(61)的一個輸入連接至所述第一輸出電路(14)及另一輸入連接至參考值(63),所述比較器(61)的輸出連接至用于控制一控制產(chǎn)生器(5 的控制單元(5 的輸入,所述控制產(chǎn)生器(55)的兩個輸出分別連接至用于分別驅(qū)動它們的所述第一開關(guān)(17) 和第二 05)開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中電能累積器09)是可充電的微電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中電能累積器09)是超電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任一項所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述輸出電路(14,15)包含低通濾波器(21,27)。根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述控制電路(51)進(jìn)一步具有裝置以確定用于預(yù)定義量的兩個不同占空系數(shù)的所述電能源輸出處的電壓;計算所獲得用于預(yù)定義量的兩個不同占空系數(shù)的電壓之間的差;將該電壓差與先前獲得的電壓差進(jìn)行比較;及根據(jù)比較結(jié)果來令工作周期(α)變化一個預(yù)定義的量(Δα)。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述控制電路(51)被配置為如果占空系數(shù)先前的減少已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于在先前確定操作中獲得電壓差而言有減少,則令占空系數(shù)(α )增加一個預(yù)定義的量(Δα)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述控制電路(51)被配置為如果占空系數(shù)先前的增加已經(jīng)導(dǎo)致電壓差相對于在先前確定操作中獲得的電壓差有減少,則令占空系數(shù)(α )減少一個預(yù)定義的量(Δα)。
9.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述斬波電路(11)包含電能累積感應(yīng)器(12)和至少一個受控于所述控制電路(51)的斬波開關(guān)(13 ;70)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述電能累積感應(yīng)器(1 和所述斬波開關(guān)(13)位于電壓升壓配置中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述電能累積感應(yīng)器(1 和所述斬波開關(guān)(70,72)位于電壓降壓配置中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述電能累積感應(yīng)器(1 和三個斬波開關(guān)(13,70,72)位于電壓升壓/降壓配置中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項所述的轉(zhuǎn)換器電路,其中所述控制電路具有針對所述電能累積感應(yīng)器的“零”電流的傳感器(59)用以觸發(fā)對至少一個開關(guān)(17,25)的控制。
14.一種電子系統(tǒng)(1),其包括至少一個可以較大范圍波動的電能源(3)和至少一個根據(jù)上述權(quán)利要求1至16中任一項所述的轉(zhuǎn)換器電路O),所述轉(zhuǎn)換器電路( 連接至所述至少一個電能源(3)。
15.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng),其中所述電能源(3)包括至少一個光電電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng),其中所述電能源(3)包括至少一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng),其中所述電能源(3)包括至少一個熱電元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項所述的電子系統(tǒng),其中每個電能源C3)的輸出連接至相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器電路⑵的輸入,且其中所述轉(zhuǎn)換器電路⑵的所述第二輸出電路(15) 中的每一個包含超電容09)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接至可大幅波動的電能源的轉(zhuǎn)換器電路(2),所述轉(zhuǎn)換器電路包含斬波電路(11),其包含可連接至所述電能源(3)的輸入端(9);第一輸出電路(14),其可通過第一開關(guān)(17)連接至所述斬波電路(11)的輸出端(19);第二輸出電路(15),其可通過第二開關(guān)(25)連接至所述斬波電路(11)的輸出端(19);控制電路(51),其用于根據(jù)所述電能源(3)的電壓變化來控制所述斬波電路(11)的占空系數(shù),還用于根據(jù)第一輸出電路(14)的輸出電壓設(shè)置值的范圍來控制所述第一開關(guān)(17)和第二開關(guān)(25)之間的切換。
文檔編號H02M3/157GK102422516SQ201080019970
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者弗瑞德里克·羅森, 蓋伊·華蒂斯裴葛, 艾德恩·雷蒙 申請人:法國原子能源和替代能源委員會
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