TWI443934B - 太陽能供電系統及其提升供電效率之方法 - Google Patents

Description

太陽能供電系統及其提升供電效率之方法

本發明涉及太陽能技術，特別涉及一種太陽能供電系統及其提升供電效率之方法。

太陽能作為一種新型能源，其應用愈來愈廣泛。例如，太陽能照明裝置、利用太陽能為電子產品供電、利用太陽能驅動汽車等各種應用方式不斷出現。而將太陽能轉化為電能係太陽能應用之重要方面，需要使用太陽能供電系統。

先前技術中，太陽能供電系統一般包括太陽能板、充放電控制裝置、儲能裝置、電壓電流轉換裝置以及負載。太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。該充放電控制裝置用於控制太陽能板為儲能裝置充電並控制儲能裝置為電壓電流轉換裝置供電。該電壓電流轉換裝置用於將充放電控制裝置輸出之電壓與電流轉換為滿足負載要求之工作電壓與工作電流。然而，該充放電控制裝置只對應一組固定之負載，其輸出之電壓與電流固定。當更換另一組負載時，充放電控制裝置輸出之電壓與電流不變。一方面，當新負載要求之工作電壓與工作電流比原始負載之工作電壓與工作電流低時，充放電控制裝置輸出之過多功率將消耗於電壓電流轉換裝置上，不僅浪費電能，而且電壓電流轉換裝置會發熱過 度而影響其工作可靠度與工作壽命。另一方面，當新負載要求之工作電壓與工作電流比原始負載之工作電壓與工作電流高時，電壓電流轉換裝置無法轉換得到滿足新負載正常工作之工作電壓與工作電流，導致新負載功率不足而無法工作。

、有鑑於此，提供一種可有效提升供電效率，且具有較高工作可靠度與工作壽命之太陽能供電系統及其提升供電效率之方法實屬必要。

下面將以具體實施例說明一種太陽能供電系統及其提升供電效率之方法。

一種太陽能供電系統，包括太陽能板、充放電控制裝置、儲能裝置、電壓電流轉換裝置與負載。該太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。該充放電控制裝置連接於太陽能板與儲能裝置之間。該充放電控制裝置還連接於儲能裝置與電壓電流轉換裝置之間。該充放電控制裝置用於控制太陽能板為儲能裝置充電並控制儲能裝置為電壓電流轉換裝置供電。該電壓電流轉換裝置連接於充放電控制裝置與負載之間。該電壓電流轉換裝置用於將充放電控制裝置輸出之電壓與電流轉換為滿足負載要求之工作電壓與工作電流。該充放電控制裝置包括一輸出功率追蹤器與一輸出功率調節器。該電壓電流轉換裝置包括一輸出功率偵測器。該輸出功率調節器與該輸出功率追蹤器及輸出功率偵測器相連接。該輸出功率追蹤器用於即時追蹤獲取充放電控制裝置之輸出功率。該輸出功率偵測器用於偵測獲取該電壓電流轉換裝置之輸出功率。該電壓電流轉換裝置連接於不同負載時具有不同之輸出功率。 該輸出功率調節器用於根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之不同輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率以提升太陽能供電系統之供電效率。

一種太陽能供電系統提升供電效率之方法，其中該太陽能供電系統包括太陽能板、充放電控制裝置、儲能裝置、電壓電流轉換裝置與負載，該充放電控制裝置連接於太陽能板與儲能裝置之間，該充放電控制裝置還連接於儲能裝置與電壓電流轉換裝置之間，該電壓電流轉換裝置連接於充放電控制裝置與負載之間，該充放電控制裝置包括一輸出功率追蹤器與一輸出功率調節器，該電壓電流轉換裝置包括一輸出功率偵測器，該輸出功率調節器與該輸出功率追蹤器及輸出功率偵測器相連接，該太陽能供電系統提升供電效率之方法包括：利用輸出功率追蹤器偵測獲取充放電控制裝置之初始輸出功率；利用輸出功率偵測器偵測獲取電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率，該輸出功率為負載消耗之實際功率；利用輸出功率調節器獲取充放電控制裝置之初始輸出功率以及電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率；利用輸出功率調節器根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率以提升太陽能供電系統之供電效率。

相較於先前技術，本技術方案之太陽能供電系統及其供電效率提升方法利用輸出功率追蹤器偵測獲取充放電控制裝置之輸出功率，利用輸出功率偵測器偵測獲取電壓電流轉換裝置連接於不同負 載時之輸出功率，並利用輸出功率調節器獲取充放電控制裝置之初始輸出功率以及電壓電流轉換裝置之連接於不同負載時之輸出功率並根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之不同輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率。由於充放電控制裝置之輸出功率降低，電壓電流轉換裝置之輸出功率保持不變，從而太陽能供電系統之供電效率(=電壓電流轉換裝置之輸出功率/充放電控制裝置之輸出功率)提升；並且，由於不會有過多之功率消耗在電壓電流轉換裝置上而造成電壓電流轉換裝置發熱過度，因此，太陽能供電系統之工作可靠度與工作壽命得到提升。

100‧‧‧太陽能供電系統

10‧‧‧太陽能板

20‧‧‧充放電控制裝置

22‧‧‧輸出功率追蹤器

24‧‧‧輸出功率調節器

30‧‧‧儲能裝置

40‧‧‧電壓電流轉換裝置

42‧‧‧輸出功率偵測器

50‧‧‧負載

圖1係本技術方案實施例提供之太陽能供電系統框圖。

圖2係本技術方案實施例提供之太陽能供電系統供電效率提升方法之流程圖。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案之太陽能供電系統作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本技術方案實施例提供之太陽能供電系統100，包括太陽能板10、充放電控制裝置20、儲能裝置30、電壓電流轉換裝置40、負載50。

該太陽能板10用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。

該充放電控制裝置20連接於太陽能板10與儲能裝置30之間。該充放電控制裝置20用於根據控制太陽能板10產生之電能為儲能裝置30充電。當儲能裝置30之電量不足時，充放電控制裝置20便將太 陽能板10產生之電能充入儲能裝置30；當儲能裝置30之電量充足時，充放電控制裝置20便控制太陽能板10停止向儲能裝置30充電。

該充放電控制裝置20還連接於儲能裝置30與電壓電流轉換裝置40之間。該充放電控制裝置20用於控制儲能裝置30為電壓電流轉換裝置40供電。

該充放電控制裝置20包括一輸出功率追蹤器22與一輸出功率調節器24。該輸出功率調節器24與該輸出功率追蹤器22相連接。從而，該輸出功率調節器24可獲取充放電控制裝置20之輸出功率。該輸出功率追蹤器22用於即時追蹤獲取充放電控制裝置20之輸出功率。具體地，該輸出功率追蹤器22藉由即時偵測充放電控制裝置20之輸出電壓與輸出電流，並根據該輸出電壓與輸出電流計算得到充放電控制裝置20之輸出功率。該輸出功率調節器24用於調節充放電控制裝置20之輸出功率。具體地，該輸出功率調節器24藉由調節充放電控制裝置20之輸出電壓或輸出電流，從而調節充放電控制裝置20之輸出功率。

該儲能裝置30用於儲存太陽能板10轉化之電能並為負載50提供電能。儲能裝置30之供放電藉由充放電控制裝置20進行控制。

該電壓電流轉換裝置40連接於充放電控制裝置20與負載50之間。該電壓電流轉換裝置40用於將充放電控制裝置20輸出之電壓與電流轉換為滿足負載50要求之工作電壓與工作電流。該電壓電流轉換裝置40包括一輸出功率偵測器42。該輸出功率偵測器42用於偵測獲取電壓電流轉換裝置40之輸出功率。該電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時具有不同之輸出功率。具體地，該輸出功率 偵測器42藉由偵測電壓電流轉換裝置40之輸出電壓與輸出電流，並根據該輸出電壓與輸出電流計算得到電壓電流轉換裝置40之輸出功率。該電壓電流轉換裝置40之輸出功率即為負載50消耗之實際功率。該電壓電流轉換裝置40可以為DC/DC或DC/AC轉換裝置。

該輸出功率偵測器42與輸出功率調節器24相連接。從而，該輸出功率調節器24可獲取電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之不同輸出功率。該輸出功率調節器24用於根據電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之不同輸出功率降低充放電控制裝置20之輸出功率以提升太陽能供電系統100之供電效率。具體地，該輸出功率調節器24可藉由調節充放電控制裝置20之輸出電壓或輸出電流以降低充放電控制裝置20之輸出功率，從而提升太陽能供電系統100之供電效率。其中，該供電效率=電壓電流轉換裝置40之輸出功率(即負載50消耗之實際功率)/充放電控制裝置20之輸出功率。因此，當電壓電流轉換裝置40連接於不同之負載50時，不會有過多之功率消耗在電壓電流轉換裝置40上而造成電壓電流轉換裝置40發熱過度，從而提升太陽能供電系統100之工作可靠度與工作壽命。

請參閱圖2，本實施例中之太陽能供電系統100提升供電效率之方法如下：

第一步，利用輸出功率追蹤器22偵測獲取充放電控制裝置20之初始輸出功率。

具體地，輸出功率追蹤器22偵測充放電控制裝置20之初始之輸出電壓與輸出電流，計算該初始之輸出電壓與輸出電流之乘積以獲得充放電控制裝置20之初始輸出功率。

第二步，利用輸出功率偵測器42偵測獲取電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出功率，該輸出功率為對應負載50消耗之實際功率。

具體地，輸出功率偵測器42偵測電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出電壓與輸出電流，計算該輸出電壓與輸出電流之乘積以獲得電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出功率。該電壓電流轉換裝置40之輸出功率即為該負載50消耗之實際功率。

第三步，利用輸出功率調節器24獲取充放電控制裝置20之初始輸出功率以及電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出功率。

具體地，輸出功率調節器24與輸出功率追蹤器22及輸出功率偵測器42相連接，輸出功率調節器24從輸出功率追蹤器22獲取充放電控制裝置20之初始輸出功率，輸出功率調節器24從輸出功率偵測器42獲取電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出功率。

第四步，利用輸出功率調節器24根據電壓電流轉換裝置40連接於不同負載50時之輸出功率降低充放電控制裝置20之輸出功率以提升太陽能供電系統100之供電效率。

具體地，該輸出功率調節器24調節充放電控制裝置20之輸出電壓或輸出電流，以降低充放電控制裝置20之輸出功率。在電壓電流轉換裝置40連接於某一組新負載50時，利用輸出功率調節器24調節充放電控制裝置20之輸出電壓或輸出電流之過程中，為保證該組新負載50消耗之實際功率不變，此時電壓電流轉換裝置40之輸 出功率為該組新負載50消耗之實際功率，該電壓電流轉換裝置40之輸出功率亦應保持不變。

本實施例中，當電壓電流轉換裝置40連接至一組新負載50時，以利用輸出功率調節器24調節充放電控制裝置20之輸出電壓為例進行說明太陽能供電系統100之具體調節過程。首先，利用輸出功率調節器24將充放電控制裝置20之輸出電壓調低，輸出功率調節器24記錄此時之第二輸出功率，同時輸出功率調節器24獲取電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率。接著，若電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率之輸出功率保持不變，且充放電控制裝置20之第二輸出功率小於初始輸出功率時，輸出功率調節器24繼續調低充放電控制裝置20之輸出電壓，輸出功率調節器24記錄此時之第三輸出功率，同時輸出功率調節器24獲取電壓電流轉換裝置40之輸出功率。然後，若電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率仍保持不變，且充放電控制裝置20之第三輸出功率小於第二輸出功率時，輸出功率調節器24繼續調低充放電控制裝置20之輸出電壓。直至在電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率保持不變之前提下，充放電控制裝置20調節後之輸出功率不再降低為止。若電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率下降，則將充放電控制裝置20之電壓調高。另一方面，亦可利用輸出功率調節器24將充放電控制裝置20之輸出電壓調高，以觀測充放電控制裝置20之輸出功率係否變小。從而，在電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率保持不變之前提下，最終使得充放電控制裝置20之輸出功率最小，使得太陽能供電系統100之供電效率提升。

此外，本技術方案之太陽能供電系統100亦可以利用輸出功率調節器24調節充放電控制裝置20之輸出電流，從而，在電壓電流轉換裝置40連接於該組新負載50時之輸出功率保持不變之前提下，最終使得充放電控制裝置20之輸出功率最小，使得太陽能供電系統100之供電效率提升。

相較於先前技術，本技術方案之太陽能供電系統及其供電效率提升方法利用輸出功率追蹤器偵測獲取充放電控制裝置之輸出功率，利用輸出功率偵測器偵測獲取電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率，並利用輸出功率調節器獲取充放電控制裝置之初始輸出功率以及電壓電流轉換裝置之連接於不同負載時之輸出功率並根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之不同輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率。由於充放電控制裝置之輸出功率降低，電壓電流轉換裝置之輸出功率保持不變，從而太陽能供電系統之供電效率(=電壓電流轉換裝置之輸出功率/充放電控制裝置之輸出功率)提升；並且，由於不會有過多之功率消耗在電壓電流轉換裝置上而造成電壓電流轉換裝置發熱過度，因此，太陽能供電系統之工作可靠度與工作壽命得到提升。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧太陽能供電系統

10‧‧‧太陽能板

20‧‧‧充放電控制裝置

22‧‧‧輸出功率追蹤器

24‧‧‧輸出功率調節器

30‧‧‧儲能裝置

40‧‧‧電壓電流轉換裝置

42‧‧‧輸出功率偵測器

50‧‧‧負載

Claims (8)

1. 一種太陽能供電系統，包括：太陽能板、充放電控制裝置、儲能裝置、電壓電流轉換裝置與負載，該太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能，該充放電控制裝置連接於太陽能板與儲能裝置之間，該充放電控制裝置還連接於儲能裝置與電壓電流轉換裝置之間，該充放電控制裝置用於控制太陽能板為儲能裝置充電並控制儲能裝置為電壓電流轉換裝置供電，該電壓電流轉換裝置連接於充放電控制裝置與負載之間，該電壓電流轉換裝置用於將充放電控制裝置輸出之電壓與電流轉換為滿足負載要求之工作電壓與工作電流；其改進在於，該充放電控制裝置包括一輸出功率追蹤器與一輸出功率調節器，該電壓電流轉換裝置包括一輸出功率偵測器，該輸出功率調節器與該輸出功率追蹤器及輸出功率偵測器相連接，該輸出功率追蹤器用於即時追蹤獲取充放電控制裝置之輸出功率，該輸出功率偵測器用於偵測獲取該電壓電流轉換裝置之輸出功率，該電壓電流轉換裝置連接於不同負載時具有不同之輸出功率，該輸出功率調節器用於根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之不同輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率以提升太陽能供電系統之供電效率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統，其中，該輸出功率追蹤器藉由即時偵測充放電控制裝置之輸出電壓與輸出電流，並根據該輸出電壓與輸出電流計算得到充放電控制裝置之輸出功率。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統，其中，該輸出功率調節器藉由調節充放電控制裝置之輸出電壓或輸出電流，以調節充放電控制裝 置之輸出功率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統，其中，該輸出功率偵測器藉由偵測電壓電流轉換裝置之輸出電壓與輸出電流，並根據該輸出電壓與輸出電流計算得到電壓電流轉換裝置之輸出功率。
5. 一種太陽能供電系統提升供電效率之方法，其中該太陽能供電系統包括太陽能板、充放電控制裝置、儲能裝置、電壓電流轉換裝置與負載，該充放電控制裝置連接於太陽能板與儲能裝置之間，該充放電控制裝置還連接於儲能裝置與電壓電流轉換裝置之間，該電壓電流轉換裝置連接於充放電控制裝置與負載之間，該充放電控制裝置包括一輸出功率追蹤器與一輸出功率調節器，該電壓電流轉換裝置包括一輸出功率偵測器，該輸出功率調節器與該輸出功率追蹤器及輸出功率偵測器相連接，該太陽能供電系統提升供電效率之方法包括：利用輸出功率追蹤器偵測獲取充放電控制裝置之初始輸出功率；利用輸出功率偵測器偵測獲取電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率，該輸出功率為對應負載消耗之實際功率；利用輸出功率調節器獲取充放電控制裝置之初始輸出功率以及電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率；利用輸出功率調節器根據電壓電流轉換裝置連接於不同負載時之輸出功率降低充放電控制裝置之輸出功率以提升太陽能供電系統之供電效率。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能供電系統提升供電效率之方法，其中，該輸出功率追蹤器偵測充放電控制裝置之初始之輸出電壓與輸出電流，計算該初始之輸出電壓與輸出電流之乘積以獲得充放電控制裝置之初始輸出功率。
7. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能供電系統提升供電效率之方法，其中，該輸出功率偵測器偵測電壓電流轉換裝置之輸出電壓與輸出電流，計 算該輸出電壓與輸出電流之乘積以獲得電壓電流轉換裝置之輸出功率。
8. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能供電系統提升供電效率之方法，其中，該輸出功率調節器調節充放電控制裝置之輸出電壓或輸出電流，以降低充放電控制裝置之輸出功率。