[發明專利]用于獲得能夠確定電源的最大功率點的信息的設備

有效

• 申請號: 201080031899.3
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN102597901A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: G·比亞蒂
• 申請（專利權）人: 三菱電機研發中心歐洲有限公司;三菱電機株式會社
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;朱海煜

本發明通常涉及用于獲得能夠確定如光生伏打電池或電池陣列或燃料電池的電源的最大功率點的信息的設備。

光生伏打電池將太陽能直接轉換為電能。光生伏打電池所產生的電能能夠隨時間來提取并且以電功率的形式來使用。將光生伏打電池所提供的直流電功率提供給如DC-DC向上/向下轉換器電路和/或DC/AC逆變器電路的轉換裝置。

然而，光生伏打電池的電流-電壓下降特性使輸出功率隨著從光生伏打電池所提取的電流而進行非線性變化。功率-電壓曲線根據如光輻射水平和工作溫度的氣候變遷而變化。

操作光生伏打電池或電池陣列的近最佳點處于其中功率為最大的電流-電壓曲線的區域或附近。這個點稱為最大功率點(MPP)。

重要的是在MPP附近操作光生伏打電池，以便優化其發電效率。

因為功率-電壓曲線根據氣候變遷而變化，所以MPP也根據氣候變遷而變化。

于是需要能夠在任何時間識別MPP。

通過將組件插入電源與負載之間的電流通路，當組件不完善時，會發生某些功率損耗。

本發明的目的在于提供一種設備，該設備使得能夠獲得表示例如電源的輸出電流和電壓變化的信息，以便確定電源的MPP，并且其中盡可能多地降低功率損耗。

為此，本發明涉及一種用于確定能夠確定在第一時間周期提供直流的電源的最大功率點的信息的設備，該設備至少包括電容器、用于在第二時間周期期間使電容器充電的部件、用于在第三時間周期使電容器放電的部件、用于監測電容器上的電壓和電流的部件，其特征在于，在第一時間周期期間，直流不經過用于使電容器充電的部件。

因此，有可能得到表示電源的輸出電壓和電流變化的信息，而沒有重要的功率損耗。

此外，在大多數DC/DC和DC/AC轉換器中，在其輸入端上電容器已經用于濾波目的。電容器還能夠用于監測至少一個特定時間周期期間的電壓和電流變化。所監測的電壓和電流變化使得能夠在任何時間獲得如電源的所希望的電壓-電流/電壓-功率下降特性的信息。本發明避免了將任何其它額外的電容器添加到系統中。

按照特定的特征，直流在第一時間周期期間打算用于負載。

按照特定的特征，用于使電容器放電的部件由電阻器和第一開關組成，電阻器的第一端子連接到電源的第一端子并且連接到第一開關的第一端子，電阻器的第二端子連接到電容器的第一端子，電容器的第二端子連接到電源的第二端子并且連接到第一開關的第二端子。

因此，利用這種拓撲，能夠使電容器放電而無需電源與負載之間的電流通路中的附加開關，從而避免了連接到電源的轉換器的正常操作期間、即第一時間周期期間，會出現在第一開關上的損耗。因此，得到了用于獲得能夠確定MPP的信息的更有效拓撲。

按照特定的特征，用于在第二時間周期期間使電容器充電的部件包括第二開關。

因此，在正常操作期間，如果與主通路上的開關相比較的話，第二開關上的損耗降低許多。

按照特定的特征，第二開關與電阻器并聯連接。

因此，在正常操作期間、即第一時間周期期間，還用作輸入濾波器的電容器始終是工作的，因為第二開關創建了與電阻器并聯的短路，并且在這種情形下電阻器上沒有功率損耗。

此外，如果與主通路上的開關相比較的話，第二開關上的損耗降低許多，因為在正常操作下通過電容器的電流由于其上很小的電壓紋波而非常小。

按照特定的特征，用于獲得能夠確定電源的最大功率點的信息的設備還包括用于在第二時間周期期間和第三時間周期期間將負載從電源斷開的第三開關。

因此，有可能周期性地將電源從負載斷開，以便獲得能夠確定最大功率點的信息、即執行電源的電壓-電流/電壓-功率下降特性，其中負載可以是DC/DC或DC/AC轉換器。通常，在DC/DC或DC/AC拓撲上已經包含了第三開關。

此外，不一定具有可變負載，可變負載會要求更長的時間工作在曲線的不同點，從而還導致較低的發電效率。

按照特定的特征，用于監測電容器上的電壓和電流的部件在第二時間周期期間于連續的時間樣本上對電容器上的電壓進行采樣。

因此，有可能由電壓導數的計算來估計電流變化，從而消除了對導致額外的功率損耗的昂貴電流傳感器的需要。

成本和效率得到了改進。

通過關聯這個第二時間周期期間的每一對估計的電流和測量的電壓，來執行電源的電壓-電流/電壓-功率下降特性的估計。