[其他]電功率傳輸設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87101231
• 申請日: 1987-12-19
• 公開（公告）號: CN87101231A
• 公開（公告）日: 1988-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯圖爾特·馬克斯韋爾·沃金森
• 申請（專利權(quán)）人: 斯圖爾特·馬克斯韋爾·沃金森
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹濟(jì)洪,吳秉芬

本發(fā)明涉及電功率傳輸設(shè)備。

本發(fā)明特別但不是唯一應(yīng)用于電功率從阻擋層光電池傳輸至電負(fù)載或能量存儲器件，且為說明目的對這種應(yīng)用作出介紹。然而，應(yīng)該明白的是本發(fā)明可以應(yīng)用于其他電功率生產(chǎn)的用途，在這些用途中，例如熱電變換器中，顯示出輸出功率和可測量的工作特性之間的可預(yù)測的關(guān)系。

電功率源，例如阻擋層光電池，具有潛在的功率輸出，該功率輸出隨著光電池受的曝光強(qiáng)度而大大改變。此外，對于給定的光強(qiáng)度級（曝曬）這種電池具有功率輸出特性曲線，該曲線是電池或電池陣列的實(shí)際輸出功率對加于其上的電負(fù)載的電阻的關(guān)系曲線。

阻擋層光電池各自具有相當(dāng)?shù)偷墓β瘦敵?，且通常以串?lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合電氣連接的電池陣列使用。對本說明書來說，采用一陣列意思是指以任何有用的組合連接的任何數(shù)目的電池。

當(dāng)負(fù)載電阻為無窮大時(shí)，電流為零，而為電壓和電流的乘積的功率輸出也為零。在這工作點(diǎn)的電池電壓被稱為開路電壓。當(dāng)負(fù)載電阻下降至零時(shí)，流有短路電流而輸出電壓下降至零。因此在這工作點(diǎn)輸出功率也必為零。

對于無窮大和零之間的負(fù)載電阻，輸出電壓和輸出電流的乘積給出阻擋層光電池輸出功率的量度。對特定的電池可以劃出電壓、電流和功率輸出作為負(fù)載電阻的函數(shù)的曲線。該曲線特性上是一在某負(fù)載電阻值上有一最大輸出的光滑曲線?？梢詣澇鲆蛔暹@種曲線，各曲線表示在某曝曬值的電池特性。對各曲線，功率輸出峰值出現(xiàn)在負(fù)載電阻的不同值。

在大多數(shù)的應(yīng)用中，例如由陽光照射產(chǎn)生電功率;由于在日間太陽在天空中上升和下降以及由于云層變化的結(jié)果，曝曬連續(xù)地變化。如果加于電池的負(fù)載電阻連續(xù)調(diào)節(jié)以保證始終獲得在特定的曝曬值下導(dǎo)致最高輸出功率的負(fù)載電阻、電壓和電流值，由在變化曝曬的條件下工作的阻擋層光電池或一電池陣列將獲得一段時(shí)間間隔的最高能量輸出。

阻擋層光電池方面的另一問題是產(chǎn)生最大功率的那些電壓，與某些用途例如電池充電或其中是需要固定輸出電壓的操作裝置所需的電壓電平無關(guān)。這問題可通過使用一轉(zhuǎn)換電力變換器來克服。這是一個(gè)將有用的輸入功率變換成不同的電壓和電流電平的電子器件。與阻擋層光電池一起使用的普通轉(zhuǎn)換電力變換器不能在任何時(shí)間使功率發(fā)送為最大，這是由于這些變換器不能改變它們的操作參數(shù)以保證阻擋層光電池在它們的最大功率點(diǎn)工作。

在已知的電力變換器中，控制是用傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制原理實(shí)行的。這種類型的變換器控制器不斷地干擾設(shè)定點(diǎn)和測量在選擇的輸出或輸入?yún)?shù)上的干擾的影響。如果獲得改進(jìn)，控制器移動設(shè)定點(diǎn)，直到在各方向控制參數(shù)的干擾在選擇的參數(shù)中產(chǎn)生惡化為止。這種控制器在設(shè)計(jì)和制造方面是非常復(fù)雜的，而在寬的動態(tài)范圍是有限的準(zhǔn)確度，因此不適于控制常用的光電池裝置的功率。

電力變換器設(shè)計(jì)方面的另一問題是轉(zhuǎn)換輸入電流耗散熱的轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體，以及這熱量必須從半導(dǎo)體傳導(dǎo)離開，以便維持半導(dǎo)體在可接受的工作溫度。安裝轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體使用著許多方法。然而，大多數(shù)方法需要有效的手工技巧和復(fù)雜的安裝程序。

在常用的變換器設(shè)計(jì)中有源的轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體一般與例如“續(xù)流”（freewheeling）二極管的無源轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體相聯(lián)系。在轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體和有關(guān)的無源轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體之間的導(dǎo)電路徑的電感必須最小，如果要使變換器可靠地和有效地操作。一般的安裝技術(shù)經(jīng)常導(dǎo)致電感水平較要求的為高。

本發(fā)明目的在于減少上述的缺點(diǎn)和提供可以可靠和有效使用的功率傳輸設(shè)備。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從下文可以更加明白。

在考慮上述和其他目的情況下，本發(fā)明在一個(gè)方面大致屬于功率傳輸控制設(shè)備，用以控制從阻擋層光電池陣列供應(yīng)至負(fù)載的功率，所述控制設(shè)備包括：

一監(jiān)測器件用以監(jiān)測所述陣列的工作特性;

一可以連接至所述陣列和所述監(jiān)測器件的比較器;以及

與所述比較器有關(guān)的調(diào)節(jié)裝置用以調(diào)節(jié)由所述陣列傳輸?shù)墓β省?/p>

調(diào)節(jié)裝置最好通過控制一轉(zhuǎn)換電力變換器調(diào)節(jié)由光電陣列傳輸?shù)墓β?，?dāng)然必要時(shí)雖然也可使用其他的控制裝置，例如控制加于光電陣列的負(fù)載電阻。

監(jiān)測器件最好通過測量阻擋層光電池陣列的輸出電壓提供一陣列的開路的指示，而例如通過阻止轉(zhuǎn)變電力變換器的工作來中斷輸出電流或?qū)⑤敵鲭娏鳒p至零。當(dāng)然，，必要時(shí)可以采用例如測量單獨(dú)的阻擋層光電池陣列的開路電壓的其他方式，提供阻擋層光電池陣列的開路電壓的指示。