TWI379183B - Frequency-varied incremental conductance maximum power point tracking controller and algorithm for pv converter - Google Patents

Description

1379183 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種變頻式増量電導最大功率 追縱控制電路，且特別是有關於一種適用於太陽能 轉換之變頻式增量電導最大功率追縱控制電路。 【先前技術】 由於矽含量豐富及相關技術成熟，因此太陽能 電池（Solar Cell，可稱之為光伏 Ph〇tov〇itaic Cen， PV電池）大多以石夕為主要原料。由p_N半導體材料 所做而成的光電能轉換元件，並且直接將光能轉換 成電能輸出，而太陽能電池，根據日照強度與環境 溫度的變化而影響太陽能板輸出功率的大小，目前 市面上的太陽能電池的種類可分為單晶矽、多晶矽 及非晶矽。此三種的光電轉換原理大致相同，但因 為考1的因素在結構上產生差異’因而發展出不同 的太陽能電池。 再者，為人所熟知地，太陽能電池是由許多的 太陽能電池單體經由串聯、並聯連接後提供更大的 電壓及電流的輸出，太陽能電池採用P-N接面半導 體之電能裝置，但當沒有太陽光時，它就相當於是 個二極體而已。為了讓太陽能電池能產生最大的輸 出，必須藉由太陽能板的特性及材質配合，當然必 ^配合電路上的操作，如利用電壓回授法、功率回 授法、直線近似法、實際量測法、擾動觀察法及增 5 1379183 量電導法或者其他最大功率追蹤控制法（Maximu Power P〇int Tracking，MPPT)，隨時追蹤太陽能 池的最佳工作點，使其能以最大功率輸出，如第1 圖所示，此圖係繪示太陽能電池輸出之功率曲線 圖，其中橫軸及縱軸分別代表太陽能電池輸出的電 壓V和電流ί，Pmax為一最佳工作點（即是di/dv)。 承上，對於現今所使用的最大功率追蹤控制法之 優點’如表1所示。 表1 最大功率追 優點 蹤方法 (1)電壓回 成本低，設計簡 授法 單。 (2 )功率回 授法 減少能量損耗以 及提升整體效率 的效果非常顯 著。 (3 )直線近 似法 容易實現，架構 簡單，且亦具有 一定的準確度。 (4)實際量 可避免因太陽能 電池及元件老化 而導致參考模型 1379183 測法 失去準確度的問 題。 (5)擾動觀 察法 結構簡單，且需 要量測的參數較 少。 (6)增量電 導法 仍然是以改變太 陽能電池的輸出 電壓來達到最大 功率點，但是藉 著修改邏輯判斷 式來減少在Pmax 點附近的震盪現 象，使其更能適 應瞬息萬變的大 氣環境。 以目前較常使用的擾動觀察法及增量電導法雖 具有其上所述的優點，但擾動觀察法會在pmax點左 右震盪，而造成能量損失並降低太陽能轉換效率。 • 及增量電導法藉由量測電導值的變化 dlpv/dVpv=AIpvMVpv ’判斷是否大於、小於或等於瞬 間電導值-Ipv/Vpv，來控制太陽能電池工作於最大功 率點’其中，AVpv為增量前所測得的電壓差值，ΔΙρν 為增直則所測得的電流差值。 不幸地，當作為分母的dVpv或Δνρν之任一變化 • 值趨近於零時，則會電導值的變化量會有無限大的 - 情形發生。這意謂著此增量電導法在實際應用時仍 有很大的誤差存在。 . ，此’基^ it最大功率追蹤控制法之缺陋如能 種另-種取大功率追蹤控制法，使得太陽能 電池在進行最大功率追縱時，所配合的微控制器的 5设計將不需要大量的判斷式以及複雜的演算法 應是迫切需要的。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供—種適用於太陽能轉 換之變頻式增1電導最大功率追蹤控制電路，其 中’在—實施中’本發明之追縱控制電路以-微控 制，PIC 18F452為控制核c，結合二返馳式直流轉 換器所構成的-直流轉換器、一具功率驅動級之驅 動電路、一雙向直流/直流轉換器且藉由一太陽能電 池模組接收太陽能而轉換成電能來形成_供電系統 以對如通訊設備、廣播系統此類型電子設施之一電 阻性負載進行供電程序，同時利用本發明所採用的 變頻式增量電導法則來達成該供電系統要求，使此 供電系統在多變的環境照度與溫度中，皆能追蹤至 太陽旎電池模組之最大功率點，並對負載供電以及 將多餘的能量儲存至鉛酸電池。 本發明的目的就是在提供一種變頻式增量電導 法之控制策略演算法，有效達成太陽能電池模組最 大功率追蹤以及能量的轉換，此演算法不但能在環 境照度與溫度瞬間變化時作穩定的功率追縱，更能 1379183 - 快速的追蹤太陽能電池的最大功率點。相較於傳統 的增量電導演算法，本發明所提出的控制策略演算 ' 法更節省回授電路的複雜度，以及建構數位濾波器 強化了感測器之抗雜訊的能力，並簡化複雜的追蹤 演算法，可使最大功率追蹤控制器在計算上，大幅 降低錯誤率’而能平穩的追蹤照度的變化。 根據上述之目的，本發明提供一種適用於太陽 月b轉換之變頻式增量電導最大功率追縱控制電路， 參 其中藉由一太陽能電池模組接收太陽能而轉換成電 月b以對一負载進行供電，該追縱控制電路具有一第 一輸入電壓偵測節點、一第一輸出電壓偵測節點、 一充電迴路及一放電迴路且該追蹤控制電路係包 含： 一微控制晶片，係根據該充電迴路上的一電流差 異值ΔΙ及該第一輸入電壓偵測節點所接收來自該 ，能之一電壓差異值Δν進行一變頻式增量電導= • 算法以求取該電能之功率之一最大功率點(Μρρ)， 並同步地輸出一第一脈波信號及一第二脈波信號； 一驅動電路（driver circuit)，係根據來自^ .晶片之該第-脈波信號以產生-第一控制信=!； 第二控制信號； 一直流轉換器（DC converter)，係配置在 組與該負載之間，且該直流轉換器係根據= 自該驅動電路之該第一控制信號及該第二控制俨號 1379183 進行開（turn on)/關（turn off)並將所汲取的能量傳至 該負載；以及 一雙向直流/直流轉換器（Bi-directional DC/DC Converter)，連接於該負載，且該雙向直流/直流轉 換器包含由該第二脈波信號所控制的多個開關，當 部分開關呈開（turn on)/關（turn off)狀態時，該雙向 直流/直流轉換器係根據該放電迴路上的一負載電 流及一輸出電流來決定是否進行充放電。 【實施方式】 以下詳細地討論目前較佳的實施例。然而應被 理解的是，本發明提供許多可適用的發明觀念，而 這些觀念能被體現於很寬廣多樣的特定具體背景 中。所討論的特定具體的實施例僅是說明使用本發 明的特定方式，而且不會限制本發明的範圍。 太陽能電池模組的電壓與電流呈現非線性之關 係，不同的環境溫度與不同的日照強度，皆具有不 同的工作曲線，而每條工作曲線均有一個最大功率 點，亦即為最佳工作點。為了使太陽能電池可以維 持輸出在最大的功率，就必須探討太陽能最大功率 追蹤（Maximum Power Point Tracking)的方法。 基於習知擾動觀察法及增量電導法對於追蹤太 陽能電池模組之輸出功率之一最大功率點之諸多缺 點，特別地，基於本發明提出一種追蹤控制電路以 一種變頻式增量電導法以作為追蹤太陽能電池模組 10 Τ. ς.1 1379183 之輸出功率之一最大功率點為實施說明，以下為本 發明之追蹤控制電路及其應用於在太陽能轉換之一 太陽能電池模組之實施說明。 如第2圖所示，此圖係繪示本發明之追蹤控制 電路2及其應用於在太陽能轉換之一太陽能電池模 組1之電路說明。而在本實施所採用的太陽能電池 模組以符合多晶石夕太陽能電池模組（polycrystal)規 格為一實施態樣。由圖中可知，此追蹤控制電路2 係其本身具有一第一輸入電壓偵測節點21、一第一 輸出電壓偵測節點22、一充電迴路23及一放電迴 路24，而在該追蹤控制電路2中包含一微控制晶片 25，且該微控制晶片25採用Microchip公司所設計 的8位元微控制器一 PIC 18F452晶片25作為控制 核心（以下簡稱PIC晶片，其中對於該PIC晶片25 之内部電路較佳說明為，該PIC晶片25包含一第一 類比對數位轉換器251、一用於產生多個脈波信號 之微處理控制單元253及一第二類比對數位轉換器 252,如第3圖所示）、一驅動電路（driver circuit)26、 一用於儲能及轉換能量之直流轉換器27以及一雙 向直流/直流轉換器 28(Bi-directional DC/DC -Converter)。為人所熟知地，由圖中，清楚地可知， 藉由太陽能電池模組1所接收太陽能轉換的電能對 與該追蹤控制電路2電性地耦接的一負載L(如通訊 設備、廣播系統此類型電子設施）進行供電。 11 1379183 於一實施例中，如第2圖所示，來自太陽之光 照在太陽能電池模組1之一電極板上，使得在太陽 能電池模組1内的半導體P-N接面產生光伏效應， 利用光照透過太陽能電池產生電子電洞對，經由 P-N接面形成内建電位（Built-in Potential)特1生，轉 換成包含一電壓信號VPV及一電流信號IPV型式之 直流電能輸出，其中該電壓信號VPV及該電流信號 Ipv視為一種類比信號，且此電能透過該充電迴路 23而輸出至該直流轉換器27内，而需注意地，因 太陽能電池模組1對該直流轉換器27進行採用單向 供電，為避免該直流轉換器27儲能反向饋入至該太 陽能電池模組1内而造成該太陽能電池模組1損 壞，於該充電迴路23與該直流轉換器27係配置一 二極體Dpl以避免該太陽能電池模組1被反向擊 穿。需注意地，來自該太陽能電池模組1所輸出的 直流電能之電壓為一種具一疊力(superimposed)交 流電壓之直流電壓，而此具疊加交流電壓稱之為電 壓漣波（voltage ripple)。因此，作為一種電壓調節器 (voltage regulator)之一輸入電容Cp係麵接在該太陽 能電池模組1之二輸出端，用以降低該太陽能電池 模組-1之電壓漣波。 此時，如第3圖所示，在該第一輸入電壓偵測 節點21上的該電壓信號VPV及在該充電迴路23上 的該電流信號IPV被該PIC晶片25讀取。而對於該 I 5-1 12 1379183 電壓信號VPV及該電流信號IPV此類型的類比信號 而言會經由該PIC晶片25内的該第一類比對數位轉 換器251分別地轉換為一第一數位信號及一第二數 位信號，持續地，已轉換成包含另一電壓信號Vpvn 及另二電流信號IPV,n型式之直流電能再經由該PIC 晶片25内的該第一類比對數位轉換器251分別地轉 換為一第三數位信號（亦稱之一目前太陽能電池模 組之輸出電壓VPV,n+1)及一第四數位信號（亦稱之一 目前太陽能電池模组之輸出電流Ιρνη+ι)之後，該微 處理控制單元253將所取得的該第三數位信號減去 該第一數位信號以取得一電壓差異值Δν及將所取 得的該第四數位信號減去該第二數位信號以取得一 電流差異值ΑΙ，並且該微處理控制單元253依據已 取得該電壓差異值Δν及該電流差異值…進行一變 頻式增量電導法求取來自太陽能電池模組1之輸出 ，能之功率之一最大功率點（ΜΡΡ)，需了解地，如 第4圖所示，此圖為本發明所提出的變頻式增量電 導法之流程圖，於圖中可知，當該變頻式增量電導 法進行m Vpv，n+1M+Ipvn+iAV是否等於〇時 而判別該最大功率‘點Mpp是否存在，而當判別式 νΡν’η+ιΔΙ+ΙΡν，η+ιΔν等於〇時，則該微處理控制單元 253保持由該微處理控制單元253所產生的一第一 脈波信號之頻$ fs(或稱為切換頻率），當判別式 Vpv’n+iAI+IPVn+1Av小於〇時，則該微處理控制單元 13 1379183 ： 253降低由該微處理控制單S 253所產生的該第一 脈波信號之頻率fs，當該判別式νΡν，η+1ΔΙ+Ιρνη+ιΔν 大於〇時’則該微處理控制單元253增加由該微處 .理控制單元253所產生的該第-脈波信號之頻率 fs，而對於調整來自該微處理控制單元253之已產 生的該帛脈波k號之頻率&後，該微處理控制單 ^53將所取得的該第三數位信號及該第四數位信 號藉由一暫存器（register)(未顯示）暫存該等數位信 # 資訊’並讀取下—個在該充電迴路23上的電^ 仏號及下一個該第一輸入電壓偵測節點21所接收 的電壓信號。 而虽在該PIC晶片25内的該微處理控制單元 253產生具較弱驅動力之該第一脈波信號時，令人 理解地’對於配置在該PIC晶片25及該直流轉換器 27之間的該驅動電路26係用於提高來自該pic晶 片25之該第一脈波信號之電壓位準以分別地輸出 • 一具較高驅動力之第一控制信號及一具較高驅動力 之第二控制信號，因此，來自該驅動電路26之具較 两驅動力之該第一控制信號及該第二控制信號係能 對包含具有一第一開關電晶體S1之一第一返馳式 直流轉換器271及具有一第二開關電晶體S2之一第 一返馳式直流轉換器272之該直流轉換器27進行快 速切換開（turn on)/關（turn off)程序，例如具較弱驅 動力5V之一脈波信號經由該驅動電路26提高為具 1379183 • 冑高驅動力15V之第一控制信號及第二控制信號以 對該等開關電晶體SUS2進行快速切換開/關動 作。 . 而對用於儲存來自該太陽能電池模組i所轉換 ‘ $電能及轉換能量之該韻轉換H 27採用返馳式 直流轉換H之SI素為’典型地’返驰式直流轉換器 擁有電路架構簡單、單-功率轉換級以及在雙向功 率轉換應用中控制容易等特性，且熟知此藝人士可 攀 知，返馳式直流轉換器導源於升降壓轉換器，其主 架構電路圖見於如第5圖。該返馳式直流轉換器5 主要是由一開關電晶體S、一變壓器τ、一輸出二 極體D所組成。其實就是具有隔離特性的升降壓轉 換器，主要是利用變壓器Τ的磁化電感來達到能量 轉換的目地。在返馳式直流轉換器5中，若開關電 晶體S導通時，能量會儲存在變壓器τ中，當開關 電晶體S截止，能量轉移至輸出端，此時，若能量 • 並沒有完全轉移，在下次開關電晶體S導通時，能 量繼續儲存至變壓器τ的磁化電感，也就是變壓器 Τ磁化電感上的電流並未降到零，則稱其操作在連 續導通模式（Continuous Conduction Mode CCM)。 若變壓器T磁化電感上的電流，剛好在下’一次功率 開關S導通時降到零，則稱其操作在邊界導通模式 (Boundary Conduction Mode，BCM)。若變壓器 τ 磁 化電感上的電流，在下一次開關電晶體s導通前已 15 1379183 •經降到零，則稱其操作在不連續導通模式 (Discontinuous Conduction Mode，DCM) ° 因此返驰 式直流轉換器5可以分為三個操作模式。連續導通 操作模式（CCM)、邊界導通操作模式（BCM)及不連 續導通操模式（DCM)。由於本實施例必須操作於變 頻且固定貴任週期的模式，所以將使返馳式直流轉 換器操作在DCM區，將採用狀態空間平均法來分 析DCM模式，並求得相對關係。 • 而在本實施例中，如第3圖所示，該直流轉換 器27採用二個返馳式直流轉換器271及272之優勢 為，能降低該等開關電晶體S1及S2之電流峰值、 均方根值（root mean square，rms)、導通損失及切換 損失。 承上’而對於該第一返馳式直流轉換器271及該 第二返馳式直流轉換器272相互之間連接關係及與 該驅動電路26連接關係為：此第一返驰式直流轉換 鲁 器271係具有一第一側2711 (primary)以及一第二侧 2712(secondary)，其中該第一返驰式直流轉換器271 之該第一侧2711由一第一線圈繞組以及該第一開 關電晶體Sl(以金氧半場效電晶體(MOSFET)為代表 例）串接組成，在該第一返馳式直流轉換器271之該 第一側2711之一第一端點27111與作為保護該太陽 能電池模組1之一第一二極體Dpli—陰極端電性 地連接’且該第一開關電晶體S1之一閘極用於接收 16 1379183 來自該驅動電路26之該第一控制信號，及該第一開 關電晶體S丨之一源極與該太陽能電池模組1之一負 端電性地接連。而該第一返驰式直流轉換器271之 該第二側2712係由一第二線圈繞組以及一開關 串接組成’其中開關DS1係為一 pn型二極體。 所知悉地，該第一返馳式直流轉換器271之該 第二線圈繞組之匝數(NO可大於、等於或小於該第 一線圈繞組之匝數（Nl)，且此兩線圈繞組之任二線 圈繞組藉由磁通量的變動感應電場而使另一線圈繞 組產生感應電動勢。於本實施例中，第二線圈繞組 之ϋ數（N2)等於第一線圈繞組之匝數(Νι)。 承上，此第二返馳式直流轉換器272係具有一 第一側 2721 (primary)以及一第二側 2722 (secondary)，其中該第二返馳式直流轉換器272之 ，一侧2721由一第三線圈繞組以及該第二開關電 晶體S2(以金氧半場效電晶體（M〇SFET)為代表例） 串接組成，在該第二返馳式直流轉換器272之該第 一側^21之一第一端點27211與作為保護該太陽能 電池模，卫1之一第二二極體Dy之一陰極端電性地 連接，且該第二開關電晶體之一閘極用於接收來自 ，驅動電路26之該第二控制信號，及該第二開關電 晶體S2之-源極與連接至_接地端。而第二返驰式 直流轉換器272之該第二側2722係由一第四線圏繞 ''且以及開關Ds2串接組成，其中開關Ds2係為一 17 1379183 pn型二極體。 所知悉地，該第二返馳式直流轉換器272之該 第三線圈繞組之匝麩（NO可大於、等於或小於該第 四線圈繞組之匝數（NO，且此兩線圈繞組之任一線 圈繞組藉由磁通量的變動感應電場而使另一線圈繞 組產生感應電動勢。於本實施例中，第三線圈繞組 之匝數（N3)等於第四線圈繞組之匝數（n4)。 所知悉地’來自該驅動電路26之具較高驅動力 之第一控制信號（方形脈波）及第二控制信號（方形脈 波）可用來推動該等開關電晶體S1及S2至開或關狀 態，因此，如前言所述，第一開關電晶體S1及第二 開關電晶體S2之閘極分別地用於接收來自該驅動 電路.26之具較高驅動力之第一控制信號及第二控 制信號以進行開或關狀態。 而該第一返馳式直流轉換器271之第一開關電 晶體si之閘極，依據來自該驅動電路26之該第一 控制信號之呈高/低狀態而決定是否被導通，與在第 二侧2712之pn型二極體Dsi依據第一返馳式直流 轉換器271之所具有變壓器T1儲能/釋能之狀態是 否供pn型二極體Dsi之順向偏壓而決定是否被導 通’如表2所示。 而該第二返馳式直流轉換器272之第二開關電 晶體S2之閘極’依據來自該驅動電路26之該第二 控制彳§號之呈高/低狀態而決定是否被導通，與在第 18 1379183 二侧2722之pn型二極體DS2依據第二返馳式直流 轉換器·272之所具有變壓器T2儲能/釋能之狀態是 否提供pn型二極體DS2之順向偏壓而決定是否被導 通，如表2所示。 表2

MODE SI S2 Dsi Ds2 1 ON OFF OFF ON 2 ON OFF OFF OFF 3 OFF OFF ON OFF 4 OFF ON ON OFF 5 OFF ON OFF OFF 6 OFF OFF OFF ON 令人理解地，該第一返驰式直流轉換器271之 該第一開關電晶體S1之閘極依據來自該驅動電路 26之該第一控制信號之呈高狀態而被導通（turn on)，在第二側2712之pn型二極體DS1依據該第一 返馳式直流轉換器271之所具有變壓器T1釋能之 狀態提供pn型二極體DS1之順向偏壓而被導通，及 該第二返馳式直流轉換器272之該第二開關電晶體 S2之閘極依據來自該驅動電路26之該第二控制信 號之呈高狀態而被導通（turn on)，而在第二側2722 之pn型二極體DS2依據該第二返驰式直流轉換器 272之所具有變壓器T2釋能之狀態提供pn型二極 體Ds2之順向偏壓而被導通。 I ς.1 19 1379183 當該第一返驰式直流轉換器271及該第二返驰 式直流轉換器272處於MODE 1時，該太陽能電池 模組1對該第一返馳式直流轉換器271之變壓器T1 儲能，該第二返馳式直流轉換器272之變壓器T2 對該負載L釋能。 當該第一返馳式直流轉換器271及該第二返驰 式直流轉換器272處於MODE 2時，該太陽能電池 模組1對該第一返驰式直流轉換器271之變壓器T1 繼續儲能，該第二返馳式直流轉換器272之變壓器 T2已清空所儲存能量時，透過與該第一返馳式直流 轉換器271之該第二側2712耦接的一輸出電容C 而輸出電能至該負載L。 當該第一返馳式直流轉換器271及該第二返馳 式直流轉換器272處於MODE 3時，該太陽能電池 模組1停止對該第一返驰式直流轉換器271之變壓 器T1儲能，同時，該第一返馳式直流轉換器271 之變壓器T1開始對該負載L釋能。 當該第一返馳式直流轉換器271及該第二返驰 式直流轉換器272處於MODE 4時，該太陽能電池 .模組1開始對該第二返驰式直流轉換器272之變壓 -器T2儲能，該第一返驰式直流轉換器271之變壓 器T1繼續對該負載L釋能。 當該第一返驰式直流轉換器271及該第二返驰 式直流轉換器272處於MODE 5時，該太陽能電池 20 1379183 模組1繼續對該第二返驰式直流轉換器272之變壓 器T2儲能，該第一返驰式直流轉換器271之變壓 器T1已清空所儲存能量時，則與該第一返馳式直 流轉換器271之該第二侧2712耦接的該輸出電容輸 出電能至該負載L。 當該第一返驰式直流轉換器271及該第二返驰 式直流轉換器272處於MODE 6時，該太陽能電池 模組1停止對該第二返驰式直流轉換器272之變壓 器T2儲能，同時，該第二返驰式直流轉換器272 之變壓器T2開始對該負載L釋能。 至此，為能讓該直流轉換器27提供穩定的電壓 至該負載L，即，在該負載L以並聯方式連接的該 雙向直流/直流轉換器28係具有負載功率調節的功 能。 而對於該第一返驰式直流轉換器271及該第二 返驰式直流轉換器272處於MODE 1至MODE 6 時，該二返馳式直流轉換器271及272之二開關電 晶體S1及S2在某一時段t進行開或關狀態，及該 第一返馳式直流轉換器271之第一側2711及該第二 返驰式直流轉換器272之第一側2721交錯地 (interleaved)接收來自該太陽能電池模組1之電流 ipl及電流ip2狀態，而由該第一返馳式直流轉換器 271之變壓器T1提供電流isl至該第一返驰式直流 轉換器271之第二側2712之狀態，而由該第二返馳 I C.1 21 1379183 式直流轉換器272之變壓器T2提供電流is2至該第 ' 二返馳式直流轉換器272之第二侧2722之狀態，見 •於第6圖，其中橫座標t區分為V-t!對應MODE 1， t!〜t2對應MODE 2 ’ t〗〜〖3對應MODE 3，t3〜t4對應 MODE 4，t4〜t5 對應 MODE 5，t5〜t6 對應 MODE—6。 (還需了解地，電流isl及電流iS2與在放電迴路24 上的輸出電流Is的關係為電流isi +電流is2=輸出電 流 Is) 〇 • 還需提及地，來自該PIC晶片25之該第一脈波 信號處於高頻（higher frequency)狀態時，該第一返 驰式直流轉換器271之第一開關電晶體S1所接收來 自該驅動電路26之具較高驅動力之該第一控制信 號及由該第一返驰式直流轉換器271之變壓器T1 提供電流isl至該第一返馳式直流轉換器271之第二 側2712之狀態，與該第二返馳式直流轉換器272 之第二開關電晶體S2所接收來自該驅動電路26之 φ 具較高驅動力之該第二控制信號及由該第二返驰式 直流轉換器272之變壓器T2提供電流is2至該第二 返馳式直流轉換器272之第二側2722之狀態，見於 第7a圖。其次，來自該PIC晶片25之該第一脈波 信號處於低頻（lower frequency)狀態時，該第一返驰-式直流轉換器271之第一開關電晶體S1所接收來自 ' 該驅動電路26之具較高驅動力之該第一控制信號 及由該第一返馳式直流轉換器271之變壓器T1提 22 1379183 供電流isl至該第一返馳式直流轉換器271之第二側 2712之狀態，與該第二返馳式直流轉換器272之第 二開關電晶體S2所接收來自該驅動電路26之具較 高驅動力之該第二控制信號及由該第二返馳式直流 轉換器272之變壓器T2提供電流is2至該第二返馳 式直流轉換器272之第二側2722之狀態之波形圖， 見於第7b圖。 由第2圖或第3圖可知，該雙向直流/直流轉換 器28包含一第一組開關電路281(該第一組開關電 路281包含二個二極體DB1& DB3及一 MOSFET開 關電晶體SB1)、一第二組開關電路282 (該第二組開 關電路282包含二個二極體DB2及 DB4及一 MOSFET開關電晶體SB2)及與該第二組開關電路 282並聯之一電泵（pump)283，且該電系283係由一 電感2831及其串聯之一電瓶2832所構成。其中， 需講述地，該第一組開關電路281與該第二組開關 電路282呈開/關作動之互補關係，亦是，當該第一 組開關電路281呈開（turn on)作動時，則該第二組 開關電路282呈關（turn off)作動，反之亦然。 在此同時，無論該第一返驰式直流轉換器271 及該第二返馳式直流轉換器272進行何種MODE， 在該PIC晶片25内的該第二類比對數位轉換器253 分別對該放電迴路24上的一負載電流I。及一輸出 電流Is與在該追蹤控制電路2之該第一輸出電壓偵 23 1379183 測節點22上的一輸出電壓V。進行類比對數位程序 以輸出三個數位信號至在該PIC晶片25内的該微處 理控制單元253進行處理。 承上，該微處理控制單元253依據已轉換為一 具數位信號形式之該負載電1 I。及一具數位信號形 式之該輸出電流Is之兩數值進判斷以決定對該雙向 直流/直流轉換器28進行充電還是對該負載L放電。 如第8圖所示，此圖為對雙向直流/直流轉換器 28之控制流程圖。當該放電迴路24上的該輸出電 流Is之數值大於該負載電流I。之數值時，則該微處 理控制單元253對該雙向直流/直流轉換器28進行 充電，圖中以模式mode=Buck表示，接著，該微處 理控制單元253依據已轉換為一具數位信號形式之 該輸出電壓V。是否等於一預定電壓（以48V為例） 以調節該雙向直流/直流轉換器28所需充電的時 間。舉例來說，當具數位信號形式之該輸出電壓V〇 大於預定電壓48V時，則該微處理控制單元253增 加已產生一第二脈波信號之責任週期（Duty Cycle)，且該微處理控制單元253則會繼續依據下 一個已轉換為一具數位信號形式之負載電流及下一 個已轉換為一具數位信號形式之輸出電流之兩數值 進判斷。當具數位信號形式之該輸出電壓小於預定 電壓48V時，則該微處理控制單元253降低已產生 的一第二脈波信號之責任週期，且該微處理控制單 24 带53則會繼續依據下一個已轉換為一具數位信號 ^式之負載電流及下一個已轉換為一具數位信號形 x之輪出電流之兩數值進判斷。當具數位信號形式 輪出電壓等於預定電壓48 V時，則該微處理控 里單元253保持已產生的二第二脈波信號之責任週 ^ ’且該微處理控制單元253繼續讀取下一個已轉 換為一具數位信號形式之負載電流、一具數位信號 气之輸出電流之數值及一具數位信號形式之輸出 電壓。 之後’該微處理控制單元253將已調整責任週 ，之該第二脈波信號輸出至該雙向直流/直流轉換 器28以進行下一步處理。 而當在該PIC晶片25内的該微處理控制單元 53產生具較弱驅動力之該第二脈波信號時，令人 理解地’對於配置在該雙向直流/直流轉換器28内 的一另一驅動電路284係用於提高來自該pic晶片 之該第二脈波信號之電壓位準以分別地輸出一具較 高驅動力之第三控制信號及一具較高驅動力之第四 控制信號。因此，來自另一驅動電路284之具較高 驅動力之第三控制信號及第四控制信號係分別對包 含二個二極體DB1& DBS及該MOSFET開關電晶體 SB1之該第一組開關電路281及包含二個二極體Db2 及DB4及該MOSFET開關電晶體sB2之該第二組開 關電路282進行快速切換開/關動作。而該等開關進 25 行開/關動作，如表3所示。 表3

Dbi、Sbi turn on 該直流轉換器對該雙向 及 直流/直流轉換器進行充 Db2、Sb2、Db3、Db4 turn off 電 Dbi、Sbi turn off 該直流轉換器對該雙向 及 直流/直流轉換器進行充 Db3 turn off 電 及 Db2 tum off ' Sb2 ' Db4 turn on 1379183 其中，在於MOSFET開關電晶體SB1呈開（turn on) 的狀態下，該第一輸出電壓偵測節點22上的該輸出 電壓V。能決定該等二極體DB1& DB3是否被導通， 換言之，於MOSFET開關電晶體SB1呈開（turn on) 的狀態下，該第一輸出電壓偵測節點22上的該輸出 電壓V。提供該二極體DB1 —順向偏壓使得該二極體 DB1導通，該輸出電壓V。提供該等二極體DB4及DB3 一逆向偏壓使得該等二極體DB4及DB3截止》再者， 於MOSFET開關電晶體SB2呈關（turn off)的狀態 時’該二極體Db2截止。 續請參閱第8圖所示，當該放電迴路24上的該 輸出電流18之數值小於該負載電流I。之數值時，在 該雙向直流/直流轉換器28内的該電瓶2832對該負 載L放電，圖中以模式mode=Boost表示，接著， 26 1379183 該微處理控制單元253依據已轉換為一具數位信號 形式之該輸出電壓V。是否等於一預定電壓（以48v 為例）以調節該電瓶2832對該負載£放電的時間。 舉例來說，當具數位信號形式之該輸出電壓v。大於 預疋電壓48V時，則該微處理控制單元253降低已 產生的第一脈波彳§號之責任週期（Duty Cycle)，且 該微處理控制單元253則會繼續依據下一個已轉換 為一具數位彳§號形式之負载電流及下一個已轉換為 一具數位信號形式之輸出電流之兩數值進判斷。當 具數位信號形式之該輸出電壓小於預定電壓48v 時，則該微處理控制單元253增加已產生的一第二 脈波信號之責任週期，且該微處理控制單元253則 會繼續依據下一個已轉換為一具數位信號形式之負 载電流及下一個已轉換為一具數位信號形式之輸出 電流之兩數值進判斷。當具數位信號形式之該輸出 電壓V。等於預定電壓48V時，則該微處理控制單 兀253保持已產生的一第二脈波信號之責任週期， 且該微處理控制單元253繼續讀取下一個已轉換為 具數位扣號开> 式之負載電流I。、一具數位信號^ 式之輸出電流Is之數值及一具數位信號形式之輸出 電壓V。。 .. 之後，該微處理控制單元253將已調整責任週 期之該第一脈波仏號輸出至該雙向直流/直流轉換 器28以進行下一步處理。 27 1379183 令人理解地，對於配置在該雙向直流/直流轉換 器28内的一另一驅動電路284係用於提高來自該 PIC晶片之該第二脈波信號之電壓位準以分別地輸 出一具較高驅動力之第五控制信號及一具較高驅動 力之第六控制信號。 因此，來自另一驅動電路284之具較高驅動力 之第五控制信號及第六控制信號係分別對包含二個 二極體DB1& DB3及該MOS開關電晶體SB1之該第 —組開關電路281及包含二個二極體Db2及Db4及 該MOSFET開關電晶體SB2之該第二組開關電路 282進行快速切換開/關動作。而該等開關進行開/ 關動作，如表4所示。 表4

Db3、Sbi、Dbi turn off 及 Db2、Sb2 turn on 雙向直流/直流轉換器内 的該電瓶對該負載放電 Dbi turn off、Sbi turn on、Db3 turn on、Db2、Sb2、Db4 turn off 雙向直流/直流轉換器内 的該電瓶對該負載放電 在於MOSFET開關電晶體SB2呈開（turn on)的狀 態下，在該雙向直流/直流轉換器28·内的該電瓶對 該二極體Db2提供一順向偏壓使得該二極體Db2導 通，且對該二極體DB4提供一逆向偏壓使得該二極 體DB4截止，在該第一輸出電壓偵測節點22上的該 28 I ^.1 1379183 輸出電壓v。對該二極體dB3提供一逆向偏壓使得該 二極體DB3截止。同時，於MOSFET開關電晶體SB1 呈關（turn off)的狀態下，該二極體DB1截止。於 MOSFET開關電晶體SB2呈關（turn off)的狀態下，該 二極體DB2截止，在該雙向直流/直流轉換器28内的 該電瓶2832對該二極體DB3提供一順向偏壓使得該 二極體DB3,在該雙向直流/直流轉換器28内的該電 瓶2832對該二極體DB4提供一逆向偏壓使得該二極 體DB4截止，該MOSFET開關電晶體SB丨呈開（turn on) 的狀態下，該MOS開關電晶體SB1i源極對該第一 輸出電壓偵測節點22上的該輸出電壓V。產生一逆 向偏壓使得該二極體DB1截止。 而對於模式mode=Buck狀態’MOSFET開關電晶 體SB1及MOSFET開關電晶體SB2進行互補式地切 換開/關過程及分別地調整MOSFET開關電晶體SB1 及MOSFET開關電晶體SB2之工作周期，及相應地 調整流經該電感2831上的電流iLB之工作周期之波 形圖，見於第9a圖。 而對於模式mode=Boost狀態’ MOSFET開關電 晶體SB1及MOSFET開關電晶體SB2進行互補式地 切換開/關過程及分別地調整MOSFET開關電晶體 SBi及MOSFET開關電晶體SB2之工作周期，及相 應地調整流經該電感2831上的電流iLB之工作周期 之波形圖，見於第9b圖。 I S1- 29 結論 本發明主要是設計出變頻式增量電導法之控制 略作為太陽能電池模組最大功率追蹤研究，利用 MlCr〇Chlp公司所發展的8位元微控制器PIC 18F452 f出可變頻率的脈波寬度調變訊號，以控制開關電 曰=體的導通’進而改變直流轉換器的特性阻抗與太 陽能模組輸出阻抗作匹配，使太陽能電池模組輸出 的工作點操作於最大功率點而達到最大功率轉移， 並同時對該雙向直流/直流轉換器内的該電瓶充電 和供給負載。 實驗圖示說明 第l〇a圖係繪示日照強度為500W/m2時，PIC 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率高於該最大功率點頻率且所接收該第一脈波 信號之頻率為100kHz時之二開關電晶體S1及S2 之開關切換狀態、該第一返馳式直流轉換器之第一 側及該第二返驰式直流轉換器之第一側交錯地 (interleaved)接收來自該太陽能電池模組之電流ipl 及電流ip2狀態實測波形，同時測得在該第一輸入電 壓偵測節點上的該電壓信號VPV=62.1 Vdc，在該充電 迴路上的之該電流信號Ipv=6.41A，太陽能電池模組 之輸出功率Ppv=398W。

第10b圖係繪示曰照強度為500W/m2時，PIC 30 1379183 太電池模組之輸出功率之最大功率 ••之過程t，其_來自該卿電路之該 號之頻率等於最大功率點頻率且所接㈣第 k唬之頻率為64kHz時之二開關電晶體S1及S2之 開關切換狀態、該第―祕式直流轉換器之第一側 及該第二返馳式直流轉換器之第一側交錯地 (mterleaved)接收來自該太陽能電池模組之電汽i

及電流i p 2狀態實測波形，同時測得在該第一輸1 ^ ㈣測節點上的該電壓信號Vpv二53為，該充電迴 路之電流信號IPV=8.06A ’太陽能電池模組之輸出功 率 Ppv=430W 〇 第l〇c圖係繪示曰照強度為5〇〇W/m2時，pic晶 片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點之 過程中，來自該驅動電路之該第一脈波信號之頻率 低於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信號之頻 率為4 0 k Η z時之二開關電晶體s丨及s 2之開關切換 狀態、該第一返馳式直流轉換器之第一側及該第二 返驰式直流轉換器第一侧交錯地（interleaved)接收 來自該太陽能電池模組之電流ipl及電流ip狀態實 測波形，同時測得在該第一輸入電壓偵測節點上的 該電壓信號VPV=41.7Vd。，在該充電迴路之電流信號

Ipv-9.52A，太％能電池模組之輸出功率ppv=397w。 第lla圖係繪示曰照強度為500W/m2時，Pic 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 I ΚΛ 31 1379183 之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率高於該最大功率點頻率且所接收該第一脈波 信號之頻率為100kHz時之二開關電晶體S1及S2 之開關切換狀態，而由該第一返馳式直流轉換器之 變廢器k供電流isl至該第一返馳式直流轉換器之 第二側之狀態，而由該第二返馳式直流轉換器之變 壓器提供電流isZ至該第二返馳式直流轉換器之第 二側之狀態實測波形，同時測得在該第一輸入電壓 偵測節點上的該電壓信號Vpv=62.丨Vdc，該充電迴路 之電流信號IPV=6.41A，太陽能電池模組之輸出功率 Ppv=398W 〇 第1 lb圖係繪示曰照強度為5〇〇w/m2時，Pic 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中’其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率等於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信 號之頻率為64kHz時之二開關電晶體S1及％之開 關切換狀態，而由該第一返馳式直流轉換器之變壓 器提供電流isl至該第一返馳式直流轉換器之第二 側之狀態，而由該第二返馳式直流轉換器之變壓器 提供電流in至該第二返馳式直流轉換器之第二側 之狀態實測波形’同時測得在該第一輸入電壓俄測 印點上的該電壓彳s 5虎Vpv=53.4Vdt： ’在該充電迴路之 電流信號Ipv=8.06A’太陽能電池模組之輸出功率 PPV=430W。 32 1379183 第1 lc圖係繪示曰照強度為5〇〇W/m2時，pic晶 片追蹤太陽能電池模組輸出功率之最大功率點之過 程中，其t來自該驅動電路之該第一脈波信號之頻 率低於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信號之 頻率為40kHz時之二開關電晶體S1及s2之開關切 換狀態，而由該第一返馳式直流轉換器之變壓器提 供電流isl至該第一返馳式直流轉換器之第二側之 狀態，而由該第二返馳式直流轉換器之變壓器提供 電流in至該第二返驰式直流轉換器之第二側之狀 態實測波形，同時測得在該第一輸入電壓偵測節點 上的該電壓信號VPV=41.7 Vde，在該充電迴路之電流 信號IPV=9.52A ’太陽能電池模組之輸出功率 Ppv=397W。 第12圖係繪示太陽能電池模組於曰照強度由 強變弱時’在該第一輸入電壓偵測節點上的該電壓 信號VPV及在該充電迴路之電流信號1”之實測波 形。 第13圖係繪示PIC晶片啟動太陽能電池模組之 最大功率點進行追蹤時，在該第一輸入電壓俄測節 點上的該電壓信號VpV及該第一返馳式直流轉換器 之第一侧接收來自該太陽能電池模組之電流〖Μ實 測波形。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本 33 1379183 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與 實施例旎更明顯易懂’所附圖式之詳細說明如下： 第圖係繪示太％能電池輸出之功率曲線圖。

第2圖係繪示本發明之追蹤控制電路及應用於 一太陽能電池模組以對一電阻性負載進行供電之 路配置圖。 第3圖係根據第2圖而緣示於追蹤控制電路内 之直流轉換器及PIC晶片之詳細電路。 第4圖係繪示本發明提出的變頻式增量電導法 之流程圖。 第5圖係繪示典型地返馳式直流轉換器之電 路。

第ό圖係繪示二開關電晶體S1及S2在]VIODE 1至MODE 6時之開關切換、該第一返馳式直流轉 換器之第一侧及該第二返馳式直流轉換器第一側交 錯地（interleaved)接收來自該太陽能電池模組之電 流ipi及電流iP2狀態’而由該第一返馳式直流轉換 器之變壓器知:供電流is 1至該第一返馳式直流轉換 器之第二侧之狀態，而由該第二返馳式直流轉換器 之變壓器提供電流isZ至該第二返馳式直流轉換器 34 1379183 之第二側之狀態圖示。 第7a圖係繪示來自該PIC晶片之該第一脈波信 號處於高頻（higher frequency)狀態。 第7b圖係繪示來自該PIC晶片之該第一脈波信 號處於低頻（lower frequency)狀態。 第8圖為對雙向直流/直流轉換器之控制流程 圖。 第9a圖係繪示雙向直流/直流轉換器處於 mode=Buck模式狀態。 第9b圖係繪示雙向直流/直流轉換器處於 mode=Boost模式狀態。 第10a圖係繪示曰照強度為500W/m2時，PIC 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率高於該最大功率點頻率且所接收該第一脈波 信號之頻率為l〇〇kHz時之二開關電晶體S1及S2 之開關切換狀態、該第一返馳式直流轉換器之第一 側及該第二返馳式直流轉換器之第一側交錯地 (interleaved)接收來自該太陽能電池模組之電流ip 1 及電流ip2狀態實測波形。 第10b圖係繪示曰照強度為500W/m2時，PIC 晶片追蹤該太陽能電池模組之輸出功率之最大功率 點之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信 號之頻率等於最大功率點頻率且所接收該第一脈波 35 1379183 信號之頻率為64kHz時之二開關電晶體S1及S2之 開關切換狀態、該第一返驰式直流轉換器之第一侧 及該第二返驰式直流轉換器之第一側交錯地 (interleaved)接收來自該太陽能電池模組之電流ipi 及電流iP2狀態實測波形。 第10c圖係繪示曰照強度為500W/m2時，pic aa片追縦太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中，來自該驅動電路之該第一脈波信號之頻 率低於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信號之 頻率為40kHz時之二開關電晶體S1及S2之開關切 換狀態、該第一返馳式直流轉換器之第一側及該第 一返馳式直流轉換器第一侧交錯地（interieave(j)接 收來自該太陽能電池模組之電流ip]及電流ip2狀態 實測波形。 第11a圖係缯·示曰照強度為5〇〇w/m2時，PIC 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率高於該最大功率點頻率且所接收該第一脈波 信號之頻率為100kHz時之二開關電晶體S1及S2 之開關切換狀態，而由該第一返馳式直流轉換器之 變壓器提供電流isl至該第一返馳式直流轉換器之 第二側之狀態*而由該第二返馳式直流轉換器之變 壓器提供電流isZ至該第二返馳式直流轉換器之第 二側之狀態實測波形。 I <：.! 36 1379183 第lib圖係繪示曰照強度為500W/m2時，pic 晶片追蹤太陽能電池模組之輸出功率之最大功率點 之過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號 之頻率等於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信 號之頻率為64kHz時之二開關電晶體S1及S2之開 關切換狀態’而由該第一返馳式直流轉換器之變壓 器提供電流isl至該第一返馳式直流轉換器之第二 侧之狀態’而由該第二返驰式直流轉換器之變壓器 提供電流is2至該第二返馳式直流轉換器之第二側 之狀態實測波形。 第1 lc圖係繪示曰照強度為500W/m2時，PIC 晶片追蹤太陽能電池模組輸出功率之最大功率點之 過程中，其中來自該驅動電路之該第一脈波信號之 頻率低於最大功率點頻率且所接收該第一脈波信號 之頻率為40kHz時之二開關電晶體S1及S2之開關 切換狀態’而由該第一返馳式直流轉換器之變壓器 提供電流isi至該第一返馳式直流轉換器之第二侧 之狀態，而由該第二返馳式直流轉換器之變壓器提 供電流is2至該第二返馳式直流轉換器之第二侧之 狀態實測波形。 第12圖係續'示太陽能電池模組於日照強度由 強變弱時，在該第一輸入電壓偵測節點上的該電壓 信號VPV及在該充電迴路之電流信號IPV之實測波 形。 37 第〗3圖係續不PIC晶片啟動太陽能電池模组之 最大功率點進行追縱時’在該第一輸入電壓摘測節 點上的該電壓信號Vpv及該第一返馳式直流轉換器 之第一側接收來自該太陽能電池模組之電流ipl實 測波形。 【主要元件符號課明】 1太陽能電池模組 2追蹤控制電路 21第一輸入電壓偵測節點 22第一輸出電壓偵測節點 23充電迴路 24放電迴路 25 PIC晶片 251第一類比數位轉換器 252第一類比數位轉換器 253微處理控制單元 26驅動電路 27直流轉換器 271第一返馳式直流轉換器 2711 第一側 27111第一端點 2712第二側 S1第一開關電晶體 T1變壓器 1379183

Dsi二極體 272第二返馳式直流轉換器 2721第一側 27211第一端點 2722第二侧 S2第二開關電晶體 T2變壓器

Ds2二極體 28雙向直流/直流轉換器 281第一組開關電路 Dbi及Db3二極體 SB1MOSFET開關電晶體 282第二組開關電路 Db2及Db4二極體 SB2MOSFET開關電晶體 283電泵 2831電感 2832電瓶 284驅動電路 CP輸入電容 C輸出電容 Dpi二極體 Dp2二極體 5返驰式直流轉換器 39 1379183 s開關電晶體 T變壓器 D輸出二極體 L負載

Claims (1)

1. 申請補充、修正之曰期:1〇1年1〇月8日 十、申請專利範圍： 1. 一種適用於太陽能轉換之變頻式增量電導最大功 率追蹤控制電路，其中藉由一太陽能電池模組接收 太陽能而轉換成電能以對一負載進行供電，該追蹤 控制電路具有一第一輸入電壓偵測節點、一第一輸 出電壓偵測節點、一充電迴路及一放電迴路且該追 縱控制電路係包含： 一微控制晶片，係根據該充電迴路上的一電流差 異值ΔΙ及該第一輸入電壓偵測節點所接收來自該 電能之一電壓差異值Δν進行一變頻式增量電導演 算法以求取該電能之功率之一最大功率點（ΜΡΡ)， 並同步地輸出一第一脈波信號及一第二脈波信號； 一驅動電路(driver circuit)，係根據來自該微控制 晶片之該第一脈波信號以產生一第一控制信號及一 第二控制信號； 一直流轉換器（DC converter)，係配置在該太陽能 電池模組與該負載之間，且該直流轉換器係根據來 自該驅動電路之該第一控制信號及該第二控制信號 進行開（turn on)/關（turn off)並將所沒取的能量傳至 該負載；以及 一雙向直流/直流轉換器(Bi-directional DC/DC Converter)，連接於該負載，且該雙向直流/直流轉 換器包含由該第二脈波信號所控制的多個開關，當 部分開關呈開（turn on)/關（turn off)狀態時，該雙向 1379183 申請補充、修正之日期:101年丨〇月8日 直流/直流轉換器係根據該放電迴路上的一負載電 流及一輸出電流來決定是否進行充放電。 2. 如申請專利範圍第1項所述之追縱控制電路，其 中該直流轉換器係由一第一返馳式直流轉換器 (flyback converter)及一第二返馳式直流轉換器所構 成。 3. 如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中該雙向直流/直流轉換器以並聯方式連接該負載。 4. 如申請專利範圍第1項所述之追縱控制電路，其 中在該放電迴路上的該負載電流係由該負載所需而 決定。 5如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中在該放電迴路上的該輸出電流經由該直流轉換器 所轉換的能量來提供。 6·如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中該變頻式增量電導演算法係根據當 Vpv，n+1AI+Ipv,n+1AV=0時而求取該最大功率點 ΜΡΡ ’其中為一目前電流與一前一次電流間的電 流差異值，Δν為一目前電壓與一前一次電壓間的電 壓差異值’ VPV,n+1為一目前太陽能電池模組之輸出 電壓VPV，IPV,n+1為一目前太陽能電池模組之輸出電 流 Ipv 〇 7.如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中該雙向直流/直流轉換器係根據該放電迴路上的 42 183 申請補充、修正之日期:101年ίο月8日 -· 該負载電流與該輸出電流之間的差異值來決定是否 • 對該負載及該雙向直流/直流轉換器其中之一進行 充放電。 ' 8.如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中該微控制晶片係根據位在該第一輸出電壓偵測節 點上的一輸出電壓是否等於一預定電壓以調節該負 載及該雙向直流/直流轉換器所需充放電的時間。 • 9.如申請專利範圍第8項所述之追蹤控制電路，其 中該微控制晶片係根據該放電迴路上的該負載電流 及該輸出電流及位在該第一輸出電壓偵測節點上的 該輸出電壓而產生該第二脈波信號。 、 10.如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中藉由調整來自該微控制晶片之該第一脈波信號之 頻率以追蹤該最大功率點（MPP)。 11. 如申請專利範圍第1項所述之追縱控制電路，其 中該追縱控制電路更包含一二極體，且該二極體係 配置在該充電迴路與該直流轉換器之間用以保護該 太陽能電池模組。 12. 如申請專利範圍第1項所述之追蹤控制電路，其 中該追蹤控制電路更包含一輸入電容，且該輸入電 谷係轉接在該太陽能電池模組之二輸出端，用以降 低該太陽能電池模組之電壓漣波（v〇ltage ripple)。 13. 如申請專利範圍第1項所述之追縱控制電路，其 中該微控制晶片為一 PIC(Programmable Intelligent 43 1379183 申請補充、修正之日期:丨01年10月8日 Computer)晶片。 14. 一種用於太陽能轉換之變頻式增量電導演算 法，其中由一太陽能電池模組接收太陽能而轉換成 電能，並藉由使用一追蹤控制電路而求取該電能之 功率之一最大功率點（MPP)，該追蹤控制電路至少 具有一第一輸入電壓偵測節點及一充電迴路， 變頻式增t電導演算法係包含： ^ 根據該充電迴路上的一電流差異值△丨及該第一 輸入電壓偵測節點所接收來自該電能之一電壓差異 值AV進行一運算式以求取該電能之功率之該最大 功率點；以及 根據已取得的該最大功率點之值以改變包含由 一第一脈波信號所控制多個開關的頻率以調整該太 陽旎電池模組的工作點，其中該等開關係設置在該 追蹤控制電路内。 15·如申請專利範圍第14項所述之變頻式增量電導 廣算法，當該運算式為Vpvn+iM+Ipvn+iAV=〇時而 取得該最大功率點MPP，其中為一目前電流與 一則一次電流間的電流差異值，Δν為一目前電壓與 二前一次電壓間的電壓差異值，Vpv州為一目前^ 陽能電池模組之輸出電壓Vpv，Ipv，n+]為一目前太陽 能電池模組之輸出電流Ipv。 16·如申請專利範圍第15項所述之變頻式增量電導 演算法，當該運算式為Vpv，n+iM+Ipvn+iAV=〇時則 44 1379183

   申請補充、修正之日期:丨〇丨年10月8日 保持該第一脈波信號之頻率，當該運算式為 Vpv，n+lAI+IpV，n + lAV〈0時則降低該第一脈波k號之 頻率’當該運算式為VpV，n+lAI"*"IpV,n+lAV〉0時則增 加該第一脈波信號之頻率。 45 1379183