CN102684241B - 太阳能逆变器和太阳能逆变器的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能逆变器和太阳能逆变器的控制方法，本发明的太阳能逆变器包括：一控制器；一辅助电源，提供电源至控制器；以及一缓冲组件，耦接于一太阳能面板与辅助电源之间，使得于一启动周期中，缓冲组件先储存太阳能面板所输出的能量，于启动周期后的一第一周期中，缓冲组件停止储存太阳能面板所输出的能量，并且将所储存的能量提供至辅助电源，使得控制器对太阳能面板进行最大功率点追踪，并且于第一周期后的一第二周期中，缓冲组件将太阳能面板所输出的能量直接馈入辅助电源，使得控制器继续对太阳能面板进行最大功率点追踪。本发明用于太阳能转换系统，能高效转换太阳能面板输出的能量。

Description

太阳能逆变器和太阳能逆变器的控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能转换系统，特别涉及一种太阳能逆变器和太阳能逆变器的控制方法。

背景技术

图1是已知太阳能逆变器。如图所示，辅助电源(auxiliary power)12的输入端耦接至太阳能面板18，输出端耦接至控制器11。图2是太阳能面板在不同日光照度下电压、电流及功率的关系图，由图2可知太阳能面板18的输出电压会随着不同的日照强度而对应着改变，因此辅助电源12的输入端必须接受来自太阳能面板18的宽广电压范围，例如20Vdc～50Vdc。但由于辅助电源12的输出端所输出的电压是固定的(例如12V、5V或3.3V等)，因此当辅助电源12的输入端的电压值(例如50V)与辅助电源12的最佳转换效率电压(例如35V或25V，但不限于此)差异很大时，辅助电源12的转换效率就会变差，造成能量的损耗。

另一方面，在日光照度不足时(例如日光照度小于100W/m2或开路电压小于40V时)，控制器11对太阳能面板18进行最大功率点追踪(maximumpower point tracking，MPPT)，使得太阳能面板18所输出的电压小于辅助电源12的启动电压(例如25V)，造成太阳能逆变器10关闭。又因为控制器11停止对太阳能面板18进行最大功率点追踪，使得太阳能面板18所输出的电压达到该光照度下的开路电压(例如40V)，而该照度下的开路电压大于辅助电源12的启动电压，因此启动辅助电源12，使得控制器11对太阳能面板18进行最大功率点追踪，又再次使得太阳能逆变器10关闭。太阳能逆变器10在反复地开关下，造成无法有效率的采集太阳能面板18所输出的能量。因此，亟需一种转换效率高的太阳能逆变器来转换太阳能面板所输出的能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转换效率高的太阳能逆变器和太阳逆变器的控制方法来转换太阳能面板所输出的能量。

有鉴于此，本发明提供的一种太阳能逆变器，包括：一控制器；一辅助电源，提供电源至控制器；以及一缓冲组件，耦接于一太阳能面板与辅助电源之间，使得于一启动周期中，缓冲组件先储存太阳能面板所输出的能量，于启动周期后的一第一周期中，缓冲组件停止储存太阳能面板所输出的能量，并且将所储存的能量提供至辅助电源，使得控制器对太阳能面板进行最大功率点追踪，并且于第一周期后的一第二周期中，缓冲组件将太阳能面板所输出的能量直接馈入辅助电源，使得控制器继续对太阳能面板进行最大功率点追踪。

本发明提供的另一种太阳能逆变器，包括：一控制器，侦测一太阳能面板的开路电压；一辅助电源，提供电源至控制器；以及一缓冲组件，耦接于太阳能面板与辅助电源的间，其中当太阳能面板启动后，并且开路电压小于一第一电压时，控制器致使缓冲组件储存太阳能面板所输出的能量，并暂缓对太阳能面板进行最大功率点追踪。

本发明提供的一种太阳能逆变器的控制方法，包括：当一太阳能面板启动后，侦测太阳能面板的一开路电压；以及当开路电压小于一第一电压时，储存太阳能面板所输出的能量至一储存组件中，并且暂缓对太阳能面板进行最大功率点追踪。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是已知太阳能逆变器。

图2是太阳能面板在不同日光照度下电压、电流及功率的一关系图。

图3是本发明揭示的太阳能逆变器的一实施例。

图4是本发明的太阳能逆变器的一时序图。

图5是本发明揭示的太阳能逆变器的控制方法的一流程图。

附图标记：

具体实施方式

图3是本发明揭示的太阳能逆变器的一实施例。如图3所示，太阳能逆变器30包括一控制器(controller)31、一辅助电源(auxiliary power)32、一缓冲组件(buffering element)33以及一转换器(inverter)34。举例来说，控制器31侦测一太阳能面板(photovoltaic panel)38的开路电压(open circuitvoltage)，并且控制缓冲组件33和转换器34。转换器34根据控制器31的控制，调整太阳能面板38所输出的电压与电流，以便得到最大功率。辅助电源32具有一输入端耦接至缓冲组件33，以及一输出端耦接至控制器31，以便提供电源至控制器31。缓冲组件33耦接于太阳能面板38与辅助电源32之间，其中缓冲组件33包括一储存组件(storage element)35、一切换组件(switcher)36以及一升压电路(Boost converter)37。举例来说，切换组件36耦接太阳能面板38与储存组件35之间，以便根据控制器31的控制，将太阳能面板38所输出的能量储存在储存组件35，或将太阳能面板38所输出的能量直接馈入辅助电源32。升压电路37根据控制器31的控制来提供电压至辅助电源32。

当太阳能面板38启动后，太阳能面板38的开路电压小于一电压V1时(例如小于50V时)，控制器31致使缓冲组件33储存太阳能面板38所输出的能量，并暂缓对太阳能面板38进行最大功率点追踪(maximumpower point tracking，MPPT)。在此实施例中，切换组件36在正常状态下为闭路状态(normal-on)，但不限于此。详细而言，当太阳能面板38启动后，开路电压小于电压V1时，控制器31致使切换组件36闭路状态(closecircuit state)，使得太阳能面板38所输出的能量储存在储存组件35中。

当太阳能面板38启动后，并且开路电压大于电压V1时，控制器31致使切换组件36为开路状态(open circuit state)，使得缓冲组件33的储存组件35停止储存太阳能面板38所输出的能量，并且将所储存的能量提供至辅助电源32，以便控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪。当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且太阳能面板38所输出的电压小于一电压V2(例如35V)时，控制器31致使切换组件36为闭路状态，使得缓冲组件33将太阳能面板38所输出的能量直接馈入辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且太阳能面板38所输出的电压小于一电压V3(例如25V)时，控制器31致使切换组件36为开路状态并且启动升压电路37，使得升压电路37将太阳能面板38所输出的电压升压至电压V3，并提供电压V3至辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

当太阳能面板38关闭时(例如日落之后)，使得太阳能逆变器30关闭，但切换组件36为闭路状态，以便在太阳能面板38启动时(例如清晨)直接先对储存组件35进行充电。

图4是本发明的太阳能逆变器的一时序图。图4是对应于图3，用以说明太阳能逆变器30。如图所示，当太阳能面板38受到阳光照射时(例如清晨)，太阳能面板38自动启动并且太阳能逆变器30进入启动周期PS。在启动周期PS中，由于切换组件36初始状态为闭路状态，使得缓冲组件33的储存组件35先储存太阳能面板38所输出的能量。当控制器31侦测到太阳能面板38的开路电压达到电压V1时(即太阳光照度够大，使得辅助电源32不会因控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪时，电压低于启动电压而导致关闭)，太阳能逆变器28由启动周期PS进入周期P1，并且控制器31致使切换组件36为开路状态，使得缓冲组件33的储存组件35停止储存太阳能面板38所输出的能量，以及将所储存的能量提供至辅助电源32，以便控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且控制器31侦测到太阳能面板38所输出的电压小于一电压V2时，太阳能逆变器28由周期P1进入周期P2，控制器31致使切换组件36为闭路状态，使得缓冲组件33将太阳能面板38所输出的能量直接馈入辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且控制器31侦测到太阳能面板38所输出的电压小于一电压V3(即辅助电源32的启动电压)时，太阳能逆变器28由周期P2进入一周期P3。控制器31致使切换组件36为开路状态并且启动升压电路37，使得缓冲组件33的升压电路37将太阳能面板38所输出的电压升压至电压V3，并提供电压V3至辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

当没有光照射太阳能面板38时(例如黑夜)，则太阳能面板38关闭，使得太阳能逆变器30也关闭，但切换组件36为闭路状态，以便在太阳能面板38于启动周期PS(例如清晨)时直接先对储存组件35进行充电，于周期P1时控制器31才对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

综合以上所述，切换组件36根据控制器31的控制，在启动周期PS和周期、P1、P2与P3中进行切换，使得在启动周期PS与周期P2时为闭路状态，并且在周期P1与周期P3时为开路状态。

在某些实施例中，在周期P2中，当储存组件35所输出的电压为电压V2时，控制器31致使切换组件36为开路状态，使得储存组件35停止储存太阳能面板38所输出的能量，并且将所储存的能量提供至辅助电源32，直到储存组件35所输出的电压到达电压V3时，控制器31致使切换组件36为闭路状态，使得储存组件35储存太阳能面板38所输出的能量并且将太阳能面板38所输出的能量直接馈入辅助电源32，使得设计电压V3为最佳转换效率的辅助电源32具有较佳的转换效率。

图5是本发明的太阳能逆变器的控制方法的一流程图，如图所示，太阳能逆变器的控制方法包括下列步骤。

于步骤S51，当太阳能面板38启动后，侦测太阳能面板38的一开路电压。于步骤S52，当开路电压小于电压V1时，储存太阳能面板38所输出的能量至储存组件35中，并且暂缓对太阳能面板38进行最大功率点追踪。于步骤S53，当太阳能面板38启动后，开路电压大于电压V1时，停止储存太阳能面板38所输出的能量，并且将所储存的能量提供至辅助电源32，以便控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪。

于步骤S54，当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且太阳能面板38所输出的电压小于电压V2时，将太阳能面板38所输出的能量直接馈入辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。于步骤S55，当控制器31对太阳能面板38进行最大功率点追踪，并且太阳能面板38所输出的电压小于电压V3时，致使升压电路37启动，使得升压电路37将太阳能面板38所输出的电压升压至电压V3，并提供电压V3至辅助电源32，以便控制器31继续对太阳能面板38进行最大功率点追踪。在此实施例中，电压V1大于电压V2，并且电压V2大于电压V3。举例来说，电压V1可以是50V、51V或52V等等，电压V2可以是30V、31V或32V等等，电压V3可以是25V、26V或27V等等，但不限于此。

综合以上所述，本发明实施例在启动周期时(即日光照度不足时)，先暂缓对太阳能面板38进行最大功率点追踪，避免太阳能逆变器30反复地开关，而无法有效率的采集太阳能面板38所输出的能量，并且将太阳能面板38所输出的能量储存在储存组件35中。在周期P1时(即辅助电源32的输入端的电压值与辅助电源32的最佳转换效率电压值差异很大时)，先以储存在储存组件35中的能量提供至辅助电源32，当太阳能面板38所输出的电压到达电压V2时(相较于电压V1，电压V2较接近辅助电源32的最佳转换效率电压)，才将太阳能面板38所输出的电压直接馈入辅助电源32，以提高辅助电源32的转换效率。

虽然本发明以较佳实施例揭示如上，但并非用以限制本发明。此外，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种太阳能逆变器，包括：

一控制器；

一辅助电源，提供电源至上述控制器；以及

一缓冲组件，耦接于一太阳能面板与上述辅助电源之间，使得于一启动周期中，上述缓冲组件先储存上述太阳能面板所输出的能量且上述控制器暂缓对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，于上述启动周期后的一第一周期中，上述缓冲组件停止储存上述太阳能面板所输出的能量，并且将所储存的能量提供至上述辅助电源，使得上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且于上述第一周期后的一第二周期中，上述缓冲组件将上述太阳能面板所输出的能量直接馈入上述辅助电源，使得上述控制器继续对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，

其中上述控制器根据上述辅助电源的输入端的电压值以及上述辅助电源的最佳转换效率电压值，控制上述缓冲组件。

2.根据权利要求1所述的太阳能逆变器，其中当上述太阳能面板的开路电压达到一第一电压时，上述太阳能逆变器由上述启动周期进入上述第一周期。

3.根据权利要求2所述的太阳能逆变器，其中当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第二电压时，上述太阳能逆变器由上述第一周期进入上述第二周期。

4.根据权利要求3所述的太阳能逆变器，其中当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第三电压时，上述太阳能逆变器由上述第二周期进入一第三周期。

5.根据权利要求4所述的太阳能逆变器，其中于上述第三周期中，上述缓冲组件将上述太阳能面板所输出的电压升压至上述第三电压，并提供上述第三电压至上述辅助电源。

6.根据权利要求4所述的太阳能逆变器，其中上述第一电压大于上述第二电压，并且上述第二电压大于上述第三电压。

7.根据权利要求1所述的太阳能逆变器，其中上述缓冲组件包括：

一储存组件，储存上述太阳能面板所输出的能量；以及

一切换组件，耦接于上述太阳能面板与储存组件之间，以便在上述第一、第二周期与一第三周期时进行切换。

8.根据权利要求7所述的太阳能逆变器，其中上述切换组件于上述启动周期与上述第二周期中为闭路状态，并且从上述第一周期与上述第三周期中为开路状态。

9.根据权利要求2所述的太阳能逆变器，其中上述缓冲组件包括一升压电路，以便将上述太阳能面板所输出的电压升压至一第三电压。

10.根据权利要求2所述的太阳能逆变器，还包括一转换器，根据上述控制器的控制，调整上述太阳能面板所输出的电压与电流，以便得到最大功率。

11.一种太阳能逆变器，包括：

一控制器，侦测一太阳能面板的开路电压；

一辅助电源，提供电源至上述控制器；以及

一缓冲组件，耦接于上述太阳能面板与上述辅助电源之间，其中当上述太阳能面板启动后，并且上述开路电压小于一第一电压时，上述控制器致使上述缓冲组件储存上述太阳能面板所输出的能量，并暂缓对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，

其中上述控制器根据上述辅助电源的输入端的电压值以及上述辅助电源的最佳转换效率电压值，控制将上述缓冲组件所储存之能量提供至上述辅助电源或将上述太阳能面板所输出的能量直接馈入上述辅助电源以便上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪。

12.根据权利要求11所述的太阳能逆变器，其中上述缓冲组件包括一切换组件以及一储存组件，当上述太阳能面板启动后，并且上述开路电压大于上述第一电压时，上述切换组件为开路状态，使得上述缓冲组件停止储存上述太阳能面板所输出的能量，并且将所储存的能量提供至上述辅助电源，以便上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪。

13.根据权利要求12所述的太阳能逆变器，其中当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第二电压时，上述切换组件为闭路状态，使得上述缓冲组件将上述太阳能面板所输出的能量直接馈入上述辅助电源，以便上述控制器继续对上述太阳能面板进行最大功率点追踪。

14.根据权利要求13所述的太阳能逆变器，其中上述缓冲组件还包括一升压电路，当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第三电压时，上述切换组件为开路状态并且上述控制器致使上述升压电路启动，使得上述升压电路将上述太阳能面板所输出的电压升压至上述第三电压，并提供上述第三电压至上述辅助电源，以便上述控制器继续对上述太阳能面板进行最大功率点追踪。

15.根据权利要求14所述的太阳能逆变器，其中上述第一电压大于上述第二电压，并且上述第二电压大于上述第三电压。

16.根据权利要求11所述的太阳能逆变器，还包括一转换器，根据上述控制器的控制，调整上述太阳能面板所输出的电压与电流，以便得到最大功率。

17.一种太阳能逆变器的控制方法，包括：

当一太阳能面板启动后，侦测上述太阳能面板的一开路电压；当上述开路电压小于一第一电压时，储存上述太阳能面板所输出的能量至一储存组件中，并且暂缓对上述太阳能面板进行最大功率点追踪；以及

根据一辅助电源的输入端的电压值以及上述辅助电源的最佳转换效率电压值，控制将上述储存组件所储存的能量提供至上述辅助电源或将上述太阳能面板所输出的能量直接馈入上述辅助电源以进行最大功率点追踪。

18.根据权利要求17所述的太阳能逆变器的控制方法，还包括当上述太阳能面板启动后，上述开路电压大于上述第一电压时，停止储存上述太阳能面板所输出的能量，并且将所储存的能量提供至一辅助电源，以便一控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪。

19.根据权利要求18所述的太阳能逆变器的控制方法，还包括当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第二电压时，将上述太阳能面板所输出的能量直接馈入上述辅助电源，以便上述控制器继续对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，其中上述第一电压大于上述第二电压。

20.根据权利要求19所述的太阳能逆变器的控制方法，还包括当上述控制器对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，并且上述太阳能面板所输出的电压小于一第三电压时，致使一升压电路启动，使得上述升压电路将上述太阳能面板所输出的电压升压至上述第三电压，并提供上述第三电压至上述辅助电源，以便上述控制器继续对上述太阳能面板进行最大功率点追踪，其中上述第二电压大于上述第三电压。