CN203522259U - 一种具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是提出一种具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，以提高太阳能的应用水平。该太阳能应用设备包括太阳能电池组件、控制单元、用电单元、DC-DC变换器和电压检测单元，电压检测单元连接于太阳能电池组件的输出端与控制单元之间，以将太阳能电池组件的输出电压值传输至控制单元；DC-DC变换器连接于太阳能电池组件的输出端与用电单元的输入端之间，以将太阳能电池组件的电能经过变压后传输至用电单元；控制单元与DC-DC变换器相连，并控制DC-DC变换器的工作。本实用新型利用普通的DC-DC电路来实现电池组件以指定电压输出，最终实现最大功率点跟踪的功能，大幅度降低了成本，提高了最大功率跟踪的响应速度和跟踪精度。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车太阳能技术领域，具体涉及一种具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备。
背景技术
专利号为CN201320105787.9的实用新型公开了一种太阳能天窗降温系统，包括太阳能电池板、空调鼓风机、蓄电池，所述太阳能电池板的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端分别与空调鼓风机、蓄电池相连，控制器还设有一个输入端与多态开关相连。上述太阳能天窗降温系统可以利用太阳能天窗组件产生的电能，通过DC-DC变换器驱动鼓风机为汽车室内换气、降温。
太阳能电池组件的性能可以用 U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率（U*I）就在这条U-I曲线上移动。电池组件的输出要受到外电路的影响。最大功率跟踪技术就是利用电力电子器件配合适当的软件，使电池组件始终输出最大功率。如果没有最大功率跟踪技术，电池组件的输出功率就不能够在任何情况下都达到最佳（大）值，这样就降低了太阳能电池组件的利用率。例如说如果上述专利直接用电池组件驱动鼓风机，就会效率过低，当光照较弱时，鼓风机不能很好地转动。
常用的最大功率跟踪方案有两种：1、用单片机和DC-DC控制芯片搭配使用，单片机做最大功率跟踪处理，DC-DC变换器用来做能量转换；2、采用专业的最大功率跟踪的专用芯片。前一种方案单片机成本较低，但软件复杂、速度较慢，跟踪精度不高，后一种方案的跟踪精度高，但存在成本高，硬件复杂等问题。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，以提高太阳能的应用水平。
本实用新型的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备包括太阳能电池组件、控制单元、用电单元、DC-DC变换器和电压检测单元，所述电压检测单元连接于太阳能电池组件的输出端与控制单元之间，以将太阳能电池组件的输出电压值传输至控制单元；所述DC-DC变换器连接于太阳能电池组件的输出端与用电单元的输入端之间，以将太阳能电池组件的电能经过变压后传输至用电单元；所述控制单元与DC-DC变换器相连，并控制DC-DC变换器的工作。
太阳能电池组件输出最大功率时的电压Vm，会受到光照和电池组件的温度影响，但上下浮动范围很小，如12V～13V之间。控制单元利用电压检测单元来实时检测太阳能电池组件的输出电压，并与预设的基准电压做比较，然后通过控制DC-DC变换器的工作，使太阳能电池组件的输出电压（即用电单元的输入电压）稳定在一定范围之内，实现了最大功率点的跟踪。如基准电压为2.5V，将太阳能电池组件的输出电压控制在12.5V，电压比值为12.5：2.5=5：1，如果优先考虑成本，基准电压2.5V固定，如果优先考虑跟踪效率，可由单片机动态调整基准电压，如光照较强，室外温度较高时，Vm接近13V，单片机调整基准电压到2.6V，便实现天池组件输出电压为13V，保持最大功率点跟踪，实现温度补偿功能。上述DC-DC变换器可采用BUCK、BOOST、BUCK-BOOST及衍生出来的多种拓扑电路，此处不再赘述。
进一步地，所述控制单元由单片机、基准电压产生电路和DC-DC控制器组成；所述单片机与基准电压产生电路相连，从而控制基准电压产生电路的工作；所述DC-DC控制器分别与基准电压产生电路、电压检测单元、DC-DC变换器相连，所述DC-DC控制器接收电压检测单元及基准电压产生电路的信号，并根据该信号来控制DC-DC变换器的工作。DC-DC控制器可以实现占空比0～100%可调PWM信号输出，使DC-DC变换器的负载没有局限。而采用DC-DC控制器来直接控制DC-DC变换器，可以减少单片机的工作，从而降低单片机的编程难度。
进一步地，所述DC-DC控制器为闭环控制，以使输出电压的调整更加精准、可靠。
进一步地，所述用电单元包括鼓风机、电热丝、半导体致冷器、蓄电池中的一种或多种，以使本实用新型的太阳能应用设备更适用于汽车使用。
本实用新型的太阳能应用设备利用普通的DC-DC电路来实现电池组件以指定电压输出，最终实现最大功率点跟踪的功能，大幅度降低了成本，提高了最大功率跟踪的响应速度和跟踪精度。
附图说明
图1是实施例1的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备的原理框图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备包括太阳能电池组件、控制单元、用电单元、DC-DC变换器和电压检测单元，其中控制单元由单片机、基准电压产生电路和闭环控制的DC-DC控制器组成；所述单片机与基准电压产生电路相连，从而控制基准电压产生电路的工作；DC-DC变换器连接于太阳能电池组件的输出端与用电单元的输入端之间，以将太阳能电池组件的电能经过变压后传输至用电单元；所述DC-DC控制器分别与基准电压产生电路、电压检测单元、DC-DC变换器相连，电压检测单元连接于太阳能电池组件的输出端与DC-DC控制器之间；所述DC-DC控制器接收电压检测单元及基准电压产生电路的信号，并根据该信号来控制DC-DC变换器的工作。
上述用电单元为鼓风机和蓄电池。
太阳能电池组件输出最大功率时的电压Vm，会受到光照和电池组件的温度影响，但上下浮动范围很小，如12V～13V之间。控制单元利用电压检测单元来实时检测太阳能电池组件的输出电压，并与预设的基准电压做比较，然后通过控制DC-DC变换器的工作，使太阳能电池组件的输出电压（即用电单元的输入电压）稳定在一定范围之内，实现了最大功率点的跟踪。如基准电压为2.5V，将太阳能电池组件的输出电压控制在12.5V，电压比值为12.5：2.5=5：1，如果优先考虑成本，基准电压2.5V固定，如果优先考虑跟踪效率，可由单片机动态调整基准电压，如光照较强，室外温度较高时，Vm接近13V，单片机调整基准电压到2.6V，便实现天池组件输出电压为13V，保持最大功率点跟踪，实现温度补偿功能。
Claims (4)
1.一种具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，其特征在于包括太阳能电池组件、控制单元、用电单元、DC-DC变换器和电压检测单元，所述电压检测单元连接于太阳能电池组件的输出端与控制单元之间，以将太阳能电池组件的输出电压值传输至控制单元；所述DC-DC变换器连接于太阳能电池组件的输出端与用电单元的输入端之间，以将太阳能电池组件的电能经过变压后传输至用电单元；所述控制单元与DC-DC变换器相连，并控制DC-DC变换器的工作。
2.根据权利要求1所述的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，其特征在于所述控制单元由单片机、基准电压产生电路和DC-DC控制器组成；所述单片机与基准电压产生电路相连，从而控制基准电压产生电路的工作；所述DC-DC控制器分别与基准电压产生电路、电压检测单元、DC-DC变换器相连，所述DC-DC控制器接收电压检测单元及基准电压产生电路的信号，并根据该信号来控制DC-DC变换器的工作。
3.根据权利要求2所述的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，其特征在于所述DC-DC控制器为闭环控制。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有最大功率点跟踪功能的太阳能应用设备，其特征在于所述用电单元包括鼓风机、电热丝、半导体致冷器、蓄电池中的一种或多种。
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104228520A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-12-24 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种太阳能天窗降温系统及方法 |
| CN109491446A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 上海南麟电子股份有限公司 | 恒定电压跟踪电路、光伏电池系统及其恒定电压跟踪方法 |
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2013
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104228520A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-12-24 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种太阳能天窗降温系统及方法 |
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