太阳能电池板最大功率输出器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能电池板最大功率输出器，其包括用于与太阳能电池板连接以将太阳能电池板输出的电能提供给负载设备的BOOST电路以及用于采集负载设备工作功率的功率检测电路，所述BOOST电路、功率检测电路均与控制电路连接；控制电路能调节BOOST电路的输出功率，在BOOST电路提高输出功率后，通过功率检测电路检测负载设备的工作功率同样升高时，控制电路持续调节BOOST电路的输出功率，直至功率检测电路检测负载设备的工作功率保持稳定。本发明结构紧凑，能实现太阳能电池板最大功率输出，大大提高了太阳能电池板的利用效率，最大实现太阳能即发即用，适应范围广，安全可靠。
【专利说明】太阳能电池板最大功率输出器
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种最大功率输出器，尤其是一种太阳能电池板最大功率输出器，属 于光伏发电的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 太阳能放电作为一种新的电能生产方式，W其无污染、无噪音W及维护简单等特 点显示出广阔的发展空间。但在实际应用中，由于太阳能电池板特性具有非线性特征，并且 其输出受光照强度、环境温度和负载等情况影响，在一定的光照强度和环境温度下，太阳能 电池可W工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，太阳能电池的输出功率 才达到最大值，该时太阳能电池的工作点就达到了输出功率-输出电压曲线的最高点，即 最大功率点（Maximum Power 化int，MPP)。
[0003] 太阳能电池板作为电源提供能量，由于其自身特点，有串并联电阻及二级管的自 身特性，和负载情况，其功率输出并不能最大化。由于太阳能属于即发即用型，若不用，贝U 能源白白流失，若设备工作在额定电压下，其功率是一定的，若太阳能功率大于设备额定消 耗，则设备不能把太阳能的能源用完就会造成浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种太阳能电池板最大功率输 出器，其结构紧凑，能实现太阳能电池板最大功率输出，大大提高了太阳能电池板的利用效 率，最大实现太阳能即发即用，适应范围广，安全可靠。
[0005] 按照本发明提供的技术方案，所述太阳能电池板最大功率输出器，包括用于与太 阳能电池板连接W将太阳能电池板输出的电能提供给负载设备的BOOST电路W及用于采 集负载设备工作功率的功率检测电路，所述BOOST电路、功率检测电路均与控制电路连接； 控制电路能调节BOOST电路的输出功率，在BOOST电路提高输出功率后，通过功率检测电路 检测负载设备的工作功率同样升高时，控制电路持续调节BOOST电路的输出功率，直至功 率检测电路检测负载设备的工作功率保持稳定。
[0006] 所述BOOST电路包括用于与太阳能电池板连接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏 板接口 SOLAR P1的VCC1端与电容C1的一端、稳压二极管D1的阴极端、电容C2的一端、电 阻R3的一端W及电阻R1的一端连接，电容C1的另一端、稳压二极管D1的阳极端W及电容 C2的另一端均接地，电阻R3的另一端与电阻R5的一端、电容C8的一端W及控制电路的输 入端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一 端与稳压二极管D2的阴极端、功率M0S管Q1的漏极端W及双二极管巧片U6对应的阳极端 连接，稳压二极管D2的阳极端接地，功率M0S管Q1的栅极端与稳压二极管D5的阴极端、发 光二极管D6的阳极端W及电阻R7的一端连接，稳压二极管D5的阳极端接地，发光二极管 D6的阴极端接地，功率M0S管Q1的源极端接地，双二极管巧片U6的阴极端与电容C3的一 端、电容C4的一端W及电阻R2的一端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一端均接地。
[0007] 所述功率检测电路包括用于与双二极管巧片U6的阴极端连接的电阻R4 w及电阻 R2,电阻R4的一端、电阻R2的一端均与双二极管巧片U6的阴极端连接，电阻R4的另一端 与电容巧的一端、电阻R6的一端连接W及控制电路的输入端连接，电阻R6的另一端W及 电容巧的另一端接地； 电阻R2的一端与型号为MAX4070的电流检测巧片U1的R-端连接，电阻R2的另一端 与电流检测巧片U1的R+端、稳压二极管D3的阴极端、稳压二极管D4的阴极端W及负载设 备接口 OUTPUT P1连接，稳压二极管D3的阳极端W及稳压二极管D4的阳极端均接地，电流 检测巧片U1的甜端与所述电流检测巧片U1的化端连接，电流检测巧片U1的GND端接地， 电流检测巧片U1的OUT端与控制电路连接，电流检测巧片U1的ROUT端与电阻R9的一端 连接，电阻R9的另一端可变电阻R10的一端W及电容C7的一端连接，电容C7的另一端W 及可变电阻R10的另一端均接地。
[0008] 所述控制电路包括控制巧片U2,所述控制巧片U2采用型号为STC15W401AS的巧 片，控制巧片U2的P1. 2/ADC2端与电容巧的一端连接，控制巧片U2的P1. 3/ADC3端与电 阻R3的另一端连接，控制巧片U2的P1. 4/ADC4端与电流检测巧片U1的OUT端连接，控制 巧片U2的P1. 1/ADC1端通过与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与M0S驱动巧片U3 的VIN端连接，M0S驱动巧片U3采用型号为N531的巧片，所述M0S驱动巧片U3的V0UT端 与电阻R7的另一端连接，M0S驱动巧片U3的GND端接地，M0S驱动巧片U3的VCC端与电压 巧片呪的Vin端、电容C12的一端、电容C11的一端W及电感L2的一端连接； 电容C11的另一端W及电容C12的另一端均接地，电感L2的另一端与稳压二极管D7 的阴极端W及曝呀巧片U4的OUTPUT端连接，电压巧片U4采用型号为AM2575hv-12V的巧 片，电压巧片呪采用型号为7805的巧片，电压巧片U4的VIN端与光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端连接，电压巧片U4的Grand端接地，电压巧片U4的0N/0FF端接地，电压巧片U4的 Fee地ack端与电容C11的一端W及电感L2的一端连接；电压巧片呪的Gnd端接地，电压 巧片呪的OUT端与电容CIO的一端、电容C9的一端、电流检测巧片U1的VCC端W及控制 巧片U2的VCC端连接。
[0009] 本发明的优点：控制电路能调节BOOST电路的输出功率，在BOOST电路提高输出 功率后，通过功率检测电路检测负载设备的工作功率同样升高时，控制电路持续调节BOOST 电路的输出功率，直至功率检测电路检测负载设备的工作功率保持稳定，结构紧凑，能实现 太阳能电池板最大功率输出，大大提高了太阳能电池板的利用效率，最大实现太阳能即发 即用，适应范围广，安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的结构框图。
[0011] 图2为本发明的电路原理图。
[0012] 附图标记说明；1-控制电路、2-B00S电路W及3-功率检测电路。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 如图1所示；为了能实现太阳能电池板最大功率输出，大大提高了太阳能电池板 的利用效率，最大实现太阳能即发即用，本发明包括用于与太阳能电池板连接w将太阳能 电池板输出的电能提供给负载设备的BOOST电路2 W及用于采集负载设备工作功率的功率 检测电路3,所述BOOST电路2、功率检测电路3均与控制电路1连接；控制电路1能调节 BOOST电路2的输出功率，在BOOST电路2提高输出功率后，通过功率检测电路3检测负载 设备的工作功率同样升高时，控制电路1持续调节BOOST电路2的输出功率，直至功率检测 电路3检测负载设备的工作功率保持稳定。
[0015] 具体地，在太阳能电池板的输出电压大于负载设备的额定电压下，为了最大可能 地消耗太阳能电池板的输出功率，所W要提高负载设备的电压，进而提高负载设备工作功 率，使负载设备工作在非额定功率下，最大化消耗太阳能能源。总上述可知，本发明的最大 功率输出器对负载设备是有一定的要求的，一是要负载设备工作电压功率要范围大，负载 设备与太阳能电池板功率匹配，设备功率小于等于太阳能电池板的功率，二是负载设备有 一定的过负荷能力，尤其适用于电动机和蓄电池。
[0016] 本发明实施例中，通过功率检测电路3来检测负载设备的工作功率，在调节BOOST 电路2的输出功率下，控制电路1判断BOOST电路输出功率升高情况下，功率检测电路3检 测的负载设备的工作功率是否升高，当负载设备的工作功率也升高时，说明还可W继续调 节BOOST电路2的输出功率，当提高BOOST电路2的输出功率，而功率检测电路2检测负载 设备的工作功率稳定不变时，则说明负载设备工作在太阳能电池板的最大功率输出状态， 从而提高了太阳能电池板输出电能的利用率。
[0017] 如图2所示，所述BOOST电路2包括用于与太阳能电池板连接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏板接口 SOLAR P1的VCC1端与电容Cl的一端、稳压二极管D1的阴极端、电容 C2的一端、电阻R3的一端W及电阻R1的一端连接，电容C1的另一端、稳压二极管D1的阳 极端W及电容C2的另一端均接地，电阻R3的另一端与电阻R5的一端、电容C8的一端W及 控制电路1的输入端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接， 电感L1的另一端与稳压二极管D2的阴极端、功率M0S管Q1的漏极端化及双二极管巧片U6 对应的阳极端连接，稳压二极管D2的阳极端接地，功率M0S管Q1的栅极端与稳压二极管D5 的阴极端、发光二极管D6的阳极端W及电阻R7的一端连接，稳压二极管D5的阳极端接地， 发光二极管D6的阴极端接地，功率M0S管Q1的源极端接地，双二极管巧片U6的阴极端与 电容C3的一端、电容C4的一端W及电阻R2的一端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一 端均接地。
[0018] 所述功率检测电路3包括用于与双二极管巧片U6的阴极端连接的电阻R4 W及电 阻R2,电阻R4的一端、电阻R2的一端均与双二极管巧片U6的阴极端连接，电阻R4的另一 端与电容巧的一端、电阻R6的一端连接W及控制电路1的输入端连接，电阻R6的另一端 W及电容巧的另一端接地； 电阻R2的一端与型号为MAX4070的电流检测巧片U1的R-端连接，电阻R2的另一端 与电流检测巧片U1的R+端、稳压二极管D3的阴极端、稳压二极管D4的阴极端W及负载设 备接口 OUTPUT P1连接，稳压二极管D3的阳极端W及稳压二极管D4的阳极端均接地，电流 检测巧片U1的甜端与所述电流检测巧片U1的化端连接，电流检测巧片U1的GND端接地， 电流检测巧片U1的OUT端与控制电路1连接，电流检测巧片U1的ROUT端与电阻R9的一 端连接，电阻R9的另一端可变电阻R10的一端W及电容C7的一端连接，电容C7的另一端 W及可变电阻RIO的另一端均接地。
[0019] 所述控制电路1包括控制巧片U2,所述控制巧片U2采用型号为STC15W401AS的巧 片，控制巧片U2的P1. 2/ADC2端与电容巧的一端连接，控制巧片U2的P1. 3/ADC3端与电 阻R3的另一端连接，控制巧片U2的P1. 4/ADC4端与电流检测巧片U1的OUT端连接，控制 巧片U2的P1. 1/ADC1端通过与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与M0S驱动巧片U3 的VIN端连接，M0S驱动巧片U3采用型号为N531的巧片，所述M0S驱动巧片U3的V0UT端 与电阻R7的另一端连接，M0S驱动巧片U3的GND端接地，M0S驱动巧片U3的VCC端与电压 巧片呪的Vin端、电容C12的一端、电容C11的一端W及电感L2的一端连接； 电容C11的另一端W及电容C12的另一端均接地，电感L2的另一端与稳压二极管D7 的阴极端W及曝呀巧片U4的OUTPUT端连接，电压巧片U4采用型号为AM2575hv-12V的巧 片，电压巧片呪采用型号为7805的巧片，电压巧片U4的VIN端与光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端连接，电压巧片U4的Grand端接地，电压巧片U4的0N/0FF端接地，电压巧片U4的 Fee地ack端与电容C11的一端W及电感L2的一端连接；电压巧片呪的Gnd端接地，电压 巧片呪的OUT端与电容CIO的一端、电容C9的一端、电流检测巧片U1的VCC端W及控制 巧片U2的VCC端连接。
[0020] 具体地，双二极管巧片U6采用型号为30200CT的巧片，采用TD220封装。太阳 能电池板的输出端与光伏板接口 SOLAR P1连接，W提供整个电路所需的电压VCC1。电 压巧片U4将电压VCC1转换为+12V的电压，W提供M0S驱动巧片U3的工作电压。且 电压巧片U4与电压巧片呪配合，通过电压巧片呪转换后，提高电流检测巧片U1 W 及控制巧片U2所需的巧V电压。控制巧片U2的P3. 1/TXD/T2端、P3. 0/RXD/INT4/ 巧CLK0端与接口 P1连接，W通过接口 P1实现数据通讯。
[0021] 进一步地，电容C7与电阻R9连接的一端还与TEM P1接口连接，W通过TEM P1接 口与温度传感器连接，W向控制巧片U2输入负载设备或整个功率输出器的工作温度值。电 阻R9与电容C7连接的一端还与控制巧片U2的P1. 5/AD巧端连接，朗尋温度传感器的检测 温度值输入至控制巧片U2内。
[0022] 本发明Boost电路2工作在连续模式下，BOOST电路2的输出电压Vout。、输入电 压Vin关系公式为Vout=(l+Don/Doff) Vin，Don为功率M0S管Q1的导通时间，Doff为功 率M0S管Q1的关断时间。Vin与太阳能电池板的输出电压VCC1。
[0023] 上电检测正常后，通过控制巧片U2的P1. 1/ADC1端发出PWM脉冲，所述PWM脉冲的 频率为20k-50曲Z，通过M0S驱动巧片U3对功率M0S管Q1导通状态进行调节，调节BOOST 电路2的输出电压。电阻R4与电阻R6构成构成分压电路，控制巧片U2的P1.2/ADC2端与 电阻R6连接，W检测BOOST电路2的输出电压值，通过电流检测巧片U1来得到负载设备的 工作电流值，所述电压值W及工作电流值均输入控制巧片U2内，从而能得到负载设备工作 功率，即实现了功率采集。
[0024] 初始上电时，控制巧片U2采集负载设备的工作频率定义为初始功率，然后微调提 高脉冲的占空比，即提高BOOST电路1的输出功率；然后再采集一次负载设备的工作功率， 若此时的工作功率比初始功率大，就继续上调PWM占空比；若负载设备的工作功率下降，贝U 向下调1%的PWM占空比。若负载设备的工作功率上升或下降范围在1% W内，则认为功率 稳定，不调动，如此反复调节，因为控制巧片U2运算速度快，一般0. 5-2S,即可达到功率稳 定区域，从而实现太阳能电池板最大功率输出。
【权利要求】
1. 一种太阳能电池板最大功率输出器，其特征是：包括用于与太阳能电池板连接以将 太阳能电池板输出的电能提供给负载设备的BOOST电路（2)以及用于采集负载设备工作功 率的功率检测电路（3)，所述BOOST电路（2)、功率检测电路（3)均与控制电路（1)连接；控 制电路（1)能调节BOOST电路（2)的输出功率，在BOOST电路（2)提高输出功率后，通过功 率检测电路（3)检测负载设备的工作功率同样升高时，控制电路（1)持续调节BOOST电路 (2)的输出功率，直至功率检测电路（3)检测负载设备的工作功率保持稳定。
2. 根据权利要求1所述的太阳能电池板最大功率输出器，其特征是：所述BOOST电路 (2)包括用于与太阳能电池板连接的光伏板接口 SOLAR P1，所述光伏板接口 SOLAR P1的VCC1端与电容C1的一端、稳压二极管D1的阴极端、电容C2的一端、电阻R3的一端以及电 阻R1的一端连接，电容C1的另一端、稳压二极管D1的阳极端以及电容C2的另一端均接地， 电阻R3的另一端与电阻R5的一端、电容C8的一端以及控制电路（1)的输入端连接，电阻 R5的另一端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与稳压二极管 D2的阴极端、功率M0S管Q1的漏极端以及双二极管芯片U6对应的阳极端连接，稳压二极管 D2的阳极端接地，功率M0S管Q1的栅极端与稳压二极管D5的阴极端、发光二极管D6的阳 极端以及电阻R7的一端连接，稳压二极管D5的阳极端接地，发光二极管D6的阴极端接地， 功率M0S管Q1的源极端接地，双二极管芯片U6的阴极端与电容C3的一端、电容C4的一端 以及电阻R2的一端连接，电容C3的另一端、电容C4的另一端均接地。
3. 根据权利要求2所述的太阳能电池板最大功率输出器，其特征是：所述功率检测电 路（3)包括用于与双二极管芯片U6的阴极端连接的电阻R4以及电阻R2,电阻R4的一端、 电阻R2的一端均与双二极管芯片U6的阴极端连接，电阻R4的另一端与电容C5的一端、电 阻R6的一端连接以及控制电路（1)的输入端连接，电阻R6的另一端以及电容C5的另一端 接地； 电阻R2的一端与型号为MAX4070的电流检测芯片U1的R-端连接，电阻R2的另一端 与电流检测芯片U1的R+端、稳压二极管D3的阴极端、稳压二极管D4的阴极端以及负载设 备接口 OUTPUT P1连接，稳压二极管D3的阳极端以及稳压二极管D4的阳极端均接地，电流 检测芯片U1的SH端与所述电流检测芯片U1的DL端连接，电流检测芯片U1的GND端接地， 电流检测芯片U1的OUT端与控制电路（1)连接，电流检测芯片U1的ROUT端与电阻R9的 一端连接，电阻R9的另一端可变电阻R10的一端以及电容C7的一端连接，电容C7的另一 端以及可变电阻R10的另一端均接地。
4. 根据权利要求3所述的太阳能电池板最大功率输出器，其特征是：所述控制电路（1) 包括控制芯片U2,所述控制芯片U2采用型号为STC15W401AS的芯片，控制芯片U2的P1. 2/ ADC2端与电容C5的一端连接，控制芯片U2的PL 3/ADC3端与电阻R3的另一端连接，控制 芯片U2的PL 4/ADC4端与电流检测芯片U1的OUT端连接，控制芯片U2的PL 1/ADC1端通 过与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与M0S驱动芯片U3的VIN端连接，M0S驱动芯 片U3采用型号为N531的芯片，所述M0S驱动芯片U3的V0UT端与电阻R7的另一端连接， M0S驱动芯片U3的GND端接地，M0S驱动芯片U3的VCC端与电压芯片U5的Vin端、电容 C12的一端、电容C11的一端以及电感L2的一端连接； 电容C11的另一端以及电容C12的另一端均接地，电感L2的另一端与稳压二极管D7 的阴极端以及嗲呀芯片U4的OUTPUT端连接，电压芯片U4采用型号为AM2575hv-12V的芯 片，电压芯片U5采用型号为7805的芯片，电压芯片U4的VIN端与光伏板接口 SOLAR P1的 VCC1端连接，电压芯片U4的Grand端接地，电压芯片U4的0N/0FF端接地，电压芯片U4的 FeedBack端与电容C11的一端以及电感L2的一端连接；电压芯片U5的Gnd端接地，电压 芯片U5的OUT端与电容C10的一端、电容C9的一端、电流检测芯片U1的VCC端以及控制 芯片U2的VCC端连接。
【文档编号】G05F1/67GK104485883SQ201510002810
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月5日 优先权日:2015年1月5日
【发明者】王广军, 刘亚伟 申请人:无锡尚德太阳能电力有限公司