[發明專利]太陽能電池板的最大功率點跟蹤的裝置和方法

有效

• 申請號: 201010248673.0
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN102064737A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: Z·穆薩維;裘衛紅;劉軍
• 申請（專利權）人: 英特賽爾美國股份有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

有關申請的交叉參考

本申請要求2009年11月12日提交的、題為“FAST?RESPONSE?MAXIMUM?POWERTRACKER”的美國臨時專利申請61/260,438的優選權，這里引用該申請作為參考。

附圖說明

考慮到下列詳細說明以及附圖，本發明的目的和優點會變得顯而易見，在所有的附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，在附圖中：

圖1示出根據本發明一個實施例的功率系統的示例性方框圖；

圖2示出太陽能電池板的示例性I-V(電流-電壓)曲線和P-V(功率-電壓)曲線；

圖3示出太陽能電池板的示例性P-V曲線；

圖4示出根據本發明一個實施例的DC-DC轉換器的示例性高級功能方框圖；

圖5示出根據本發明一個實施例的最大功率點跟蹤器(MPPT)的示例性高級功能方框圖；

圖6示出根據本發明一個實施例的MPPT的示例性電路和信號；

圖7a和7b示出根據本發明一個實施例的、由MPPT產生的示例性波形；

圖8示出根據本發明一個實施例的示例性方法；以及

圖9示出根據本發明一個實施例的另一個示例性方法。

具體實施方式

本發明的一些實施例涉及用于跟蹤太陽能電池板的最大功率點(MPP)并且使太陽能電池板在MPP處工作的方法和裝置。本發明的實施例是優越的，并且提供快的轉換時間和正確的跟蹤，而無需用于處理數學方程式或算法的軟件或復雜系統。參考附圖描述所要求權益的主題，其中在所有附圖中，使用相同的附圖標記來表示相同的元件。在下面的說明中，為了說明的目的，闡明了許多特定的細節和例子，以便提供對本發明的一些實施例的透徹的理解。

熟悉本領域普通技術的人員會理解，實踐本發明的一些實施例而無需這些特定的細節，并且不受到這些特定的細節和例子的限制。熟悉本領域普通技術的人員還會理解，以方框圖形成示出了眾知的結構和設備，以便便于描述所要求權益的主題。此外這里使用“示例性”這個詞來表示作為一個例子、實例或示意。不必定把這里作為“示例性”描述的任何方面或設計解釋為較佳的或優于其它方面或設計的。而是，旨在使示例性這個詞的使用表示具體方式中的概念。同樣，這里使用“耦合”這個詞來表示直接的或間接的電的或機械的耦合。

圖1示出系統100的示例性方框圖，其中實現了本發明一個實施例的電路和方法。系統100包括用于接收陽光并產生電壓(V)和電流(I)的太陽能電池板102。太陽能電池板102與DC-DC轉換器104耦合。DC-DC轉換器104是把直流(DC)源從一個電壓電平轉換到另一個電壓電平的電路。為了把最大功率量傳送到負載，在太陽能電池板102和負載110之間設置了DC-DC轉換器104，以使太陽能電池板102的阻抗與負載110匹配。阻抗匹配是將電負載的輸入阻抗設置成等于它所耦合的電源的輸出阻抗的電子設計實際做法，通常是為了使功率傳輸最大化并使來自負載的反射最小化。

DC-DC轉換器104包括用于產生指示MPP和DC-DC轉換器的基準信號的電路，并且使用基準信號來跟蹤MPP和執行與負載110的阻抗匹配。DC-DC轉換器104與DC-AC逆變器106耦合，DC-AC逆變器106依次與電網108耦合。DC-AC逆變器是把直流(DC)轉換成交流(AC)的設備。電網可以包括許多電源線、變壓器和在地理區域中分配電源所使用的相關聯的設備。負載110可以包括使用電的任何設備，包括工業負載、商用負載、家用電器等。

太陽能電池板捕獲陽光，并且使用光伏(PV)電池把陽光轉換成電。圖2示出根據本發明一個實施例的示例性太陽能電池板在各個太陽輻射等級時的P-V(功率-電壓)曲線和I-V(電流-電壓)曲線。根據示例性曲線圖200，太陽能電池板產生的電壓的范圍是從0到約22伏，太陽能電池板產生的電流的范圍是從0到約8毫安，并且太陽能電池板產生的功率的范圍是從0到約20瓦。可以從示例性I-V曲線212、214、216和218觀察到，太陽能電池板在A點處提供最大電流，即，在0伏(或短路電壓)處。示例性I-V曲線212、214、216和218還示出太陽能電池板在B點處提供零電流，即，在約22伏(或開路電壓)處。對于每一根I-V曲線212、214、216和218，當太陽能電池板電壓從短路電壓上升到開路電壓時，太陽能電池板電流等級變得逐漸減小。