[發明專利]太陽能跟蹤系統的基準電壓源電路

無效

• 申請號: 201010161469.5
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN102236360A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 韋軍
• 申請（專利權）人: 韋軍
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及太陽能利用技術，具體涉及太陽能系統中電路系統領域。

背景技術：

目前，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續發展。這之中太陽能以其獨有的優勢而成為人們重視的焦點。但是，由于太陽能的能量密度小，光照過程不連續，使太陽能的利用有著間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題，由此對太陽能的收集和利用提出了更高的要求，阻礙了太陽能的廣泛性和普適性應用。

以太陽能光伏發電系統為例，目前大型光伏電站的設計，特別是在國內，很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，存在余弦效應的影響，無法保證太陽光的垂直照射，光伏電池不能充分利用太陽能資源，使其發電效率低下。研究表明：跟蹤系統應用到平板光伏發電陣列，可以比固定模式提高33％的效率，課件采用跟蹤系統雖增加了建設成本但獲得的效益是相當可觀的。尤其對聚光發電和集熱類的系統，為了降低系統成本或者獲得中高溫熱利用采用跟蹤技術是勢在必行的，因此，研究太陽跟蹤技術是有重要意義的。

國內外，太陽跟蹤系統中實現跟蹤太陽的方法很多，基本上可以分為兩類：一類是實時的探測太陽對地位置，控制對日角度的被動式跟蹤；另一類是根據天文知識計算太陽位置以跟蹤太陽的主動式跟蹤。被動式跟蹤的典型代表：壓差式跟蹤器和光電式跟蹤器；主動式跟蹤的典型代表：控放式跟蹤器、時鐘式跟蹤器和采用計算機控制和天文時間控制的視日運動軌跡跟蹤器。以下對兩種類型中目前主要采用的光電跟蹤方式和視日運動軌跡跟蹤方式進行比較。本發明所涉及的被動式跟蹤，其原理是：太陽位置變化時，太陽光照強度的變化引起光電轉換器輸出電信號的改變，這一改變經分析、判斷、處理，然后得到一個結果用以驅動直流電機運轉以改變跟蹤位置，使光電轉換器達到平衡，如此往復。在被動式跟蹤系統中，光電轉換器是系統是否能準確跟蹤太陽的關鍵，其中能夠給其提供穩定的驅動電源是關鍵，鑒于此，本發明提出太陽能跟蹤系統的基準電壓源電路。

發明內容：

本發明提出的太陽能跟蹤系統的基準電壓源電路，如附圖1所示，主要包括運放運算放大器、兩個三極管、二級運放PMOS管、電阻，其主要特征在于：采用電阻R₁和R₂分別與Q₁、Q₂并聯放在運放的輸入端口，拉低1，2兩點電位，進一步起到了降低電源電壓的作用。由于運放的鉗位作用，使得V₁＝V₂＝V_EB，因此，在R₁＝R₂的情況下，流過R₁和R₂的電流相等，又因為M1和M2的電流鏡作用，流過Q₁和Q₂的電流也相等，流經的電流表示為：根據M1、M2和M4的電流鏡關系，有其中A1和A2分別是Q₁和Q₂的發射極面積，K是波爾茲蔓常數，T是溫度，q是電子電量。可知，V_REF的值不再是1.25V，可以通過調節電阻R₀、R₁和R₃的值來獲得需要的基準輸出電壓，從而降低電源電壓，可以使得到電源輸出電壓低于1V的基準電壓源。

本發明提出的太陽能跟蹤系統的基準電壓源電路中的電流鏡是模擬集成電路里最基本也是最重要的單元，如附圖2所示，它被廣泛地應用于各種電路模塊，電流鏡精度的高低將會直接影響整個電路地性能。模擬集成電路經常要使用到電流源，而CMOS電路中處在飽和區的MOS器件就可以當作一個電流源。在設計電路時往往需要復制某一個電流源上的電流為其他模塊供電，由于電流鏡可以達到精確復制電流的目的，所以得到廣泛的應用。盡管它還是會受到比如工藝，溝道調制效應的影響，但如果設計得當，仍可達到足夠的精度。由于本發明的基準源運用于低壓環境，為盡量減小功耗，計劃電流鏡上的電流小于10μA。為減小源漏區邊緣擴散產生的誤差，所有PMOS管都采用完全等長的柵長。考慮到PMOS中空穴遷移率較小(空穴遷移率為電子的1/2到1/4)，以及有限的電壓裕度，取PMOS驅動電壓取為200mV比較合適。根據PMOS管飽和狀態下的方程：