[發明專利]用于光伏電池控制的多電源系統

有效

• 申請號: 201810282832.5
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN110350855B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李晨;劉洋
• 申請（專利權）人: 耐克斯特拉克爾有限公司
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;F24S30/425;F24S50/20;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 李德魁

一種多電源系統，包括第一電源、與第一電源并聯的第二電源和阻止第二電源的電能驅動第一電源而允許第一電源為第二電源充電的二極管。該系統還包括可操作地耦合至第一電源和第二電源的控制器、以及與第一電源、第二電源和負載中的一個或多個串聯連接的多個場效應晶體管FET，其中控制器能夠轉換多個FET使得第一電源能夠驅動負載或者使得第二電源能夠驅動負載。

技術領域

本發明涉及一種雙電源系統及控制算法，該算法用于確定將哪個電源應用于負載。特別地，本發明涉及太陽能系統，并更特別地涉及自供電太陽跟蹤系統以及在太陽能和電池電能之間轉換以驅動太陽跟蹤器的控制系統和算法。

背景技術

在雙電源和多電源系統，已經開發了許多電源控制解決方案。在太陽跟蹤器方案中，特別是自供電太陽跟蹤器方案中，如在2016年12月15日提交的，共同擁有的名稱為“自供電太陽能跟蹤器裝置”，公開號為2016/0308488的美國專利中所描述，已經開發了某些控制系統。其中一個控制系統確定將應用于驅動電機的動力來源，該電機驅動太陽跟蹤器追蹤太陽，以確保太陽能面板被定位為最大限度地產生能量。能夠使用的一個來源是太陽能電池組件產生的電力。通常，這種太陽能電池組件尤其地分配為僅用于產生驅動電機的電能。單個面板，即使是相對小的面板通常足以驅動電機，這可能僅需要每天約15W(通常在每天約10W和25W之間)來驅動太陽跟蹤器。在某種程度上，這個很小的負載是對太陽追蹤器自身和高精度工程的平衡的證明，通過平衡和減少系統內的摩擦大大減少了機械負荷。

盡管系統的負載相對低，但仍有一些時候，專用太陽能電池所產生的能量不足以驅動電機。例如，當系統跟隨日落回到早晨開始位置時，這可能發生?；蛘弋斕柋辉茖诱谏w且太陽能面板無法產生足夠的動力來驅動電機時，這可能發生。在這些情況下，使用電池驅動太陽跟蹤器。應當理解的是，在兩個供能系統(即太陽能面板或電池)之間轉換的能力是任何此類系統的重要特征。盡管已經開發出支持這種轉換的系統，但是總是需要改進和更高效的系統。

發明內容

本發明涉及一種多電源系統，包括第一電源、與第一電源并聯的第二電源和阻止第二電源的電能驅動第一電源而允許第一電源為第二電源充電的二極管。該系統還包括可操作地耦合至第一電源和第二電源的控制器、與第一電源中的、第二電源和負載中的一個或多個串聯連接的多個場效應晶體管(FET)，其中控制器能夠轉換多個FET使得第一電源能夠驅動負載或者使得第二電源能夠驅動負載。

第一電源可為太陽能面板陣列，例如多個太陽能面板組成的太陽跟蹤器。負載可為用于驅動太陽跟蹤器的驅動電機。第二電源可為電池。

該系統還包括比較第一電源和第二電源的輸出的多個比例-積分-微分控制器。此外，多個FET可為以相反方式操作的兩個FET。根據本發明的一個方面，該系統還包括與第二電源串聯的電感器，其中該FET設置為通過將電感器兩端的電流的方向控制為負值來由第一電源對第二電源充電。附加地或可替代地，該系統還包括與第二電源串聯的電感器，其中FET設置為通過將電感器兩端的電流的方向控制為正值來引起第一電源向負載供電。此外，該系統包括與第二電源串聯的電感器，其中通過使電感器兩端的電流方向為零來斷開第二電源與負載電連接。

附加地或可替代地，該系統可還包括與負載電機并聯的電容器。此外，當匯流條電壓低于低電壓閾值時，調節多個FET使得第一電源向第二電源充電。進一步地，當匯流條電壓高于高電壓閾值時，多個FET不可用。此外，當匯流條電壓在高電壓閾值和低電壓閾值之間時，在第二電源上檢測充電狀態，在這種情況下，充電狀態表示第二電源電量低，隨后調節多個FET使得第一電源向第二電源充電。

附圖說明

以下參照附圖描述了本發明的各個方面，這些附圖并入并構成本說明書的一部分，其中

圖1示出了根據本發明的自供電太陽跟蹤系統；

圖2示出了根據本發明的自供電太陽跟蹤器的驅動機構的詳細視圖；

圖3示出了根據本發明的自供電太陽跟蹤器的控制系統的原理圖；