一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的是提出一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，以提高太陽能的應用水平。該太陽能應用設備包括太陽能電池組件、控制單元、用電單元、DC-DC變換器和電壓檢測單元，電壓檢測單元連接于太陽能電池組件的輸出端與控制單元之間，以將太陽能電池組件的輸出電壓值傳輸至控制單元；DC-DC變換器連接于太陽能電池組件的輸出端與用電單元的輸入端之間，以將太陽能電池組件的電能經(jīng)過變壓后傳輸至用電單元；控制單元與DC-DC變換器相連，并控制DC-DC變換器的工作。本實用新型利用普通的DC-DC電路來實現(xiàn)電池組件以指定電壓輸出，最終實現(xiàn)最大功率點跟蹤的功能，大幅度降低了成本，提高了最大功率跟蹤的響應速度和跟蹤精度。
【專利說明】一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車太陽能【技術領域】，具體涉及一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備。
【背景技術】
[0002]專利號為CN201320105787.9的實用新型公開了一種太陽能天窗降溫系統(tǒng)，包括太陽能電池板、空調鼓風機、蓄電池，所述太陽能電池板的輸出端連接控制器的輸入端，所述控制器的輸出端分別與空調鼓風機、蓄電池相連，控制器還設有一個輸入端與多態(tài)開關相連。上述太陽能天窗降溫系統(tǒng)可以利用太陽能天窗組件產(chǎn)生的電能，通過DC-DC變換器驅動鼓風機為汽車室內換氣、降溫。
[0003]太陽能電池組件的性能可以用U-1曲線來表示。電池組件的瞬時輸出功率(U*I)就在這條U-1曲線上移動。電池組件的輸出要受到外電路的影響。最大功率跟蹤技術就是利用電力電子器件配合適當?shù)能浖?，使電池組件始終輸出最大功率。如果沒有最大功率跟蹤技術，電池組件的輸出功率就不能夠在任何情況下都達到最佳(大)值，這樣就降低了太陽能電池組件的利用率。例如說如果上述專利直接用電池組件驅動鼓風機，就會效率過低，當光照較弱時，鼓風機不能很好地轉動。
[0004]常用的最大功率跟蹤方案有兩種:1、用單片機和DC-DC控制芯片搭配使用，單片機做最大功率跟蹤處理，DC-DC變換器用來做能量轉換；2、采用專業(yè)的最大功率跟蹤的專用芯片。前一種方案單片機成本較低，但軟件復雜、速度較慢，跟蹤精度不高，后一種方案的跟蹤精度高，但存在成本高，硬件復雜等問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的是提出一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，以提高太陽能的應用水平。
[0006]本實用新型的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備包括太陽能電池組件、控制單元、用電單元、DC-DC變換器和電壓檢測單元，所述電壓檢測單元連接于太陽能電池組件的輸出端與控制單元之間，以將太陽能電池組件的輸出電壓值傳輸至控制單元；所述DC-DC變換器連接于太陽能電池組件的輸出端與用電單元的輸入端之間，以將太陽能電池組件的電能經(jīng)過變壓后傳輸至用電單元；所述控制單元與DC-DC變換器相連，并控制DC-DC變換器的工作。
[0007]太陽能電池組件輸出最大功率時的電壓Vm，會受到光照和電池組件的溫度影響，但上下浮動范圍很小，如12V?13V之間?？刂茊卧秒妷簷z測單元來實時檢測太陽能電池組件的輸出電壓，并與預設的基準電壓做比較，然后通過控制DC-DC變換器的工作，使太陽能電池組件的輸出電壓(即用電單元的輸入電壓)穩(wěn)定在一定范圍之內，實現(xiàn)了最大功率點的跟蹤。如基準電壓為2.5V，將太陽能電池組件的輸出電壓控制在12.5V，電壓比值為12.5:2.5=5:1，如果優(yōu)先考慮成本，基準電壓2.5V固定，如果優(yōu)先考慮跟蹤效率，可由單片機動態(tài)調整基準電壓，如光照較強，室外溫度較高時，Vm接近13V，單片機調整基準電壓到2.6V，便實現(xiàn)天池組件輸出電壓為13V，保持最大功率點跟蹤，實現(xiàn)溫度補償功能。上述DC-DC變換器可采用BUCK、BOOST、BUCK-BOOST及衍生出來的多種拓撲電路，此處不再贅述。
[0008]進一步地，所述控制單元由單片機、基準電壓產(chǎn)生電路和DC-DC控制器組成；所述單片機與基準電壓產(chǎn)生電路相連，從而控制基準電壓產(chǎn)生電路的工作；所述DC-DC控制器分別與基準電壓產(chǎn)生電路、電壓檢測單元、DC-DC變換器相連，所述DC-DC控制器接收電壓檢測單元及基準電壓產(chǎn)生電路的信號，并根據(jù)該信號來控制DC-DC變換器的工作。DC-DC控制器可以實現(xiàn)占空比O?100%可調PWM信號輸出，使DC-DC變換器的負載沒有局限。而采用DC-DC控制器來直接控制DC-DC變換器，可以減少單片機的工作，從而降低單片機的編程難度。
[0009]進一步地，所述DC-DC控制器為閉環(huán)控制，以使輸出電壓的調整更加精準、可靠。
[0010]進一步地，所述用電單元包括鼓風機、電熱絲、半導體致冷器、蓄電池中的一種或多種，以使本實用新型的太陽能應用設備更適用于汽車使用。
[0011]本實用新型的太陽能應用設備利用普通的DC-DC電路來實現(xiàn)電池組件以指定電壓輸出，最終實現(xiàn)最大功率點跟蹤的功能，大幅度降低了成本，提高了最大功率跟蹤的響應速度和跟蹤精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是實施例1的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備的原理框圖。【具體實施方式】
[0013]下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。
[0014]實施例1:
[0015]如圖1所示，本實施例的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備包括太陽能電池組件、控制單元、用電單元、DC-DC變換器和電壓檢測單元，其中控制單元由單片機、基準電壓產(chǎn)生電路和閉環(huán)控制的DC-DC控制器組成；所述單片機與基準電壓產(chǎn)生電路相連，從而控制基準電壓產(chǎn)生電路的工作；DC-DC變換器連接于太陽能電池組件的輸出端與用電單元的輸入端之間，以將太陽能電池組件的電能經(jīng)過變壓后傳輸至用電單元；所述DC-DC控制器分別與基準電壓產(chǎn)生電路、電壓檢測單元、DC-DC變換器相連，電壓檢測單元連接于太陽能電池組件的輸出端與DC-DC控制器之間；所述DC-DC控制器接收電壓檢測單元及基準電壓產(chǎn)生電路的信號，并根據(jù)該信號來控制DC-DC變換器的工作。
[0016]上述用電單元為鼓風機和蓄電池。
[0017]太陽能電池組件輸出最大功率時的電壓Vm，會受到光照和電池組件的溫度影響，但上下浮動范圍很小，如12V?13V之間?？刂茊卧秒妷簷z測單元來實時檢測太陽能電池組件的輸出電壓，并與預設的基準電壓做比較，然后通過控制DC-DC變換器的工作，使太陽能電池組件的輸出電壓(即用電單元的輸入電壓)穩(wěn)定在一定范圍之內，實現(xiàn)了最大功率點的跟蹤。如基準電壓為2.5V，將太陽能電池組件的輸出電壓控制在12.5V，電壓比值為12.5:2.5=5:1，如果優(yōu)先考慮成本，基準電壓2.5V固定，如果優(yōu)先考慮跟蹤效率，可由單片機動態(tài)調整基準電壓，如光照較強，室外溫度較高時，Vm接近13V，單片機調整基準電壓到
2.6V，便實現(xiàn)天池組件輸出電壓為13V，保持最大功率點跟蹤，實現(xiàn)溫度補償功能。
【權利要求】
1.一種具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，其特征在于包括太陽能電池組件、控制單元、用電單元、DC-DC變換器和電壓檢測單元，所述電壓檢測單元連接于太陽能電池組件的輸出端與控制單元之間，以將太陽能電池組件的輸出電壓值傳輸至控制單元；所述DC-DC變換器連接于太陽能電池組件的輸出端與用電單元的輸入端之間，以將太陽能電池組件的電能經(jīng)過變壓后傳輸至用電單元；所述控制單元與DC-DC變換器相連，并控制DC-DC變換器的工作。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，其特征在于所述控制單元由單片機、基準電壓產(chǎn)生電路和DC-DC控制器組成；所述單片機與基準電壓產(chǎn)生電路相連，從而控制基準電壓產(chǎn)生電路的工作；所述DC-DC控制器分別與基準電壓產(chǎn)生電路、電壓檢測單元、DC-DC變換器相連，所述DC-DC控制器接收電壓檢測單元及基準電壓產(chǎn)生電路的信號，并根據(jù)該信號來控制DC-DC變換器的工作。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，其特征在于所述DC-DC控制器為閉環(huán)控制。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的具有最大功率點跟蹤功能的太陽能應用設備，其特征在于所述用電單元包括鼓風機、電熱絲、半導體致冷器、蓄電池中的一種或多種。
【文檔編號】G05F1/67GK203522259SQ201320626815
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王建輝, 陳軍, 嚴偉 申請人:奇瑞汽車股份有限公司