专利名称：光伏电池最大功率点跟踪控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用太阳能的电池装置，其中特别涉及一种光伏电池装置在不同的环境温度下始终工作在其最大功率点的跟踪控制电路，属于光伏电池技术领域。
背景技术：
太阳能发电是一种公认的技术含量高、有发展前途的新能源技术.太阳能取之不尽、用之不竭，不产生任何废弃物，没有噪音等污染，对环境无不良影响，是理想的清洁能源。但是光伏电池输出特性具有明显的非线性.这种非线性受到外部环境(日照强度、温度、负载)及本身技术指标(输出阻抗)等因素的影响，只有在某一电压下才能输出最大功率，这时光伏电池的工作点就达到了输出功率-电压曲线的最高点，称之为最大功率点 (MaximumPower Point)。目前光伏电池的光电转换效率较低，为有效利用光伏电池，在实际应用中对光伏电池进行最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking, MPPT)是非常重要的。对光伏电池最大功率点跟踪的诸多方法中，恒电压跟踪法(ConstantVo 1 tage Tracking,CVT)因为实现简单，可靠性比较高，得到了普遍应用。在光伏电池的伏安特性曲线中，当温度保持某一固定值时，在不同的日照强度下，能够提供最大功率的那些点所对应的输出电压基本相同，亦即只要保持光伏电池的输出端电压V为常数，就可以大致保证在该温度下光伏电池输出最大功率，于是采用恒电压跟踪最大功率点可简化为一个对光伏电池输出电压进行调制的稳压电路。恒电压跟踪光伏电池最大功率点是一种近似方法，因为该跟踪方法忽略了温度对光伏电池输出电压的影响。在四季温差比较大或者日温差比较大的情况下，恒电压跟踪法并不能在所有的环境温度下准确地跟踪光伏电池的最大功率点。为了解决这个问题，有人采用CPU或DSP，处理温度检测装置的检测信号，并通过调节单元来调节光伏电池的电压或电流，从而跟踪光伏电池的最大功率点。这种方法成本相对较高，系统较为复杂。
发明内容本发明要解决的技术问题是采用恒电压法跟踪光伏电池最大功率点模式下，当温度变化时光伏电池最大功率点跟踪存在误差。本发明提供光伏电池最大功率点跟踪控制电路，该电路能解决上述问题，并且成本相对于采用CPU或DSP处理温度检测信号的方法较低廉，系统较为简单。本发明提供了光伏电池最大功率点跟踪控制电路，该电路包括校准电压产生单元，用于产生一个校准电压，它包括电流源；温度检测器；第三电阻；加法器；带隙电压源；光伏电池。其中，电流源置于光伏电池和所述温度检测器之间，电流走向为从光伏电池到温度检测器；温度检测器置于电流源和地之间；第三电阻置于电流源的输出端和加法器的第一输入端之间；加法器的第二输入端连接带隙电压源的输出端，输出端即为校准电压。
负反馈网络，用于根据校准电压产生单元产生的校准电压调节光伏电池的工作电流；负反馈网络进一步包括运算放大器；第一电阻；第二电阻；调节单元；负载。其中，运算放大器的第一输入端分别通过第一电阻和第二电阻与光伏电池和地连接，第二输入端连接到加法器的输出端，输出端连接到调节单元的第一输入端；调节单元的第二输入端连接到光伏电池，用于根据运算放大器的输出调节光伏电池的输出电流，输出端通过负载接地。可选的，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中温度检测器中采用二极管。可选的，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中温度检测器中采用三极管。可选的，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中调节单元采用线性调节结构。可选的，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中调节单元采用脉冲宽度调制结构。可选的，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中调节单元采用脉冲频率调制结构。本发明提供光伏电池最大功率点跟踪控制电路，将环境温度变化通过校准电压的变化来体现，并反馈给负反馈网络，然后通过负反馈网络调节光伏电池的工作电流，使得光伏电池保持在最大功率点。本发明解决了采用恒电压法跟踪光伏电池最大功率点模式下， 当温度变化时光伏电池最大功率点跟踪存在误差的问题，并且成本相对于采用CPU或DSP 处理温度检测信号的方法较低廉，系统较为简单。
图1为本发明提供的光伏电池最大功率点跟踪控制电路结构图。
具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。图1为本发明提供的光伏电池最大功率点跟踪控制电路结构图。如图1所示，光伏电池最大功率点跟踪控制电路包括校准电压产生单元111，用于产生校准电压；上述校准电压产生单元111包括电流源；温度检测器；第三电阻R3 ；加法器；带隙电压源；光伏电池。其中，电流源置于光伏电池和所述温度检测器之间，电流走向为从光伏电池到温度检测器；温度检测器置于电流源和地之间；第三电阻R3置于电流源的输出端和加法器的第一输入端之间；加法器的第二输入端连接带隙电压源的输出端，输出端即为校准电压。在实际工作中，光伏电池的温度通过温度检测器检测。温度检测器需要贴近光伏电池安装，以实时准确地检测光伏电池的工作温度。温度检测器的输出同带隙电压源的输出按照一定的比例通过加法器叠加在一起，其中上述比例系数可以通过第三电阻R3的阻值来改变，加法器的输出为校准电压。通过改变比例系数，使得加法器输出的校准电压的温度系数同光伏电池最大功率点对应的电压的温度系数一致或者接近。
负反馈网络222，用于控制光伏电池的输出电压同校准电压保持一定的比例关系；上述负反馈网络包括运算放大器，用于将加法器的反馈信号和上述校准电压的差值进行放大；第一电阻R1，第二电阻R2 ；调节单元，用于根据运算放大器的输出调节光伏电池的输出电流；上述第一电阻Rl和第二电阻R2串联在光伏电池和地之间；上述运算放大器的反相输入端2置于上述第一电阻Rl和第二电阻R2之间；上述运算放大器的同相输入端1连接到加法器的输出端；上述调节单元的第一输入端11连接到运算放大器的输出端，第二输入端22连接到光伏电池，而输出端33连接到负载；作为可选的实施例，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中的温度检测器采用
二极管。作为最佳实施例，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中的温度检测器采用三极管。作为可选的实施例，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中的调节单元采用线性调节结构。作为可选的实施例，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中的调节单元采用脉冲频率调制结构。作为最佳实施例，上述光伏电池最大功率点跟踪控制电路中的调节单元采用脉冲宽度调制结构。校准电压连接到运算放大器的同相输入端1，光伏电池的输出电压通过电阻分压网络连接到运算放大器的反相输入端2。当由于环境温度变化，校准电压首先根据环境温度而发生变化，光伏电池偏离最大功率点时，在运算放大器的同相输入端1和反相输入端2产生误差信号，该误差信号被运算放大器放大后控制调节单元增加或减小光伏电池的输出电流，使得光伏电池稳定在该温度下的最大功率点上。从而实现了最大功率点的准确跟踪。以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，该电路包括校准电压产生单元，用于产生一个校准电压；所述校准电压产生单元进一步包括电流源；温度检测器；第三电阻；加法器；带隙电压源；光伏电池；其中，所述电流源置于所述光伏电池和所述温度检测器之间，电流走向为从所述光伏电池到所述温度检测器；所述温度检测器置于所述电流源和地之间；所述第三电阻置于所述电流源的输出端和所述加法器的第一输入端之间；所述加法器的第二输入端连接所述带隙电压源的输出端，输出端即为校准电压；负反馈网络，用于控制所述光伏电池的输出电压同所述校准电压保持比例关系。
2.根据权利要求1所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述负反馈网络进一步包括运算放大器；第一电阻；第二电阻；调节单元；负载；其中，所述运算放大器的第一输入端分别通过所述第一电阻和所述第二电阻与所述光伏电池和地连接，第二输入端连接到所述加法器的输出端，输出端连接到所述调节单元的第一输入端；所述调节单元的第二输入端连接到所述光伏电池，用于根据所述运算放大器的输出调节所述光伏电池的输出电流，输出端通过所述负载接地。
3.根据权利要求1或2所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述温度检测器采用二极管。
4.根据权利要求1或2所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述温度检测器采用三极管。
5.根据权利要求2所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述调节单元采用线性调节结构。
6.根据权利要求2所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述调节单元采用脉冲宽度调制结构。
7.根据权利要求2所述光伏电池最大功率点跟踪控制电路，其特征在于，所述调节单元采用脉冲频率调制结构。
全文摘要
本发明提供光伏电池最大功率点跟踪控制电路，包括校准电压产生单元和负反馈网络。其中校准电压产生单元包括温度检测器、第三电阻、电流源、加法器和带隙电压源；负反馈网络包括第一电阻、第二电阻、运算放大器、调节单元和负载。本发明解决了温度变化时光伏电池最大功率点跟踪误差问题，并且成本低廉，系统简单。
文档编号H02N6/00GK102176184SQ20111004151
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者于志升 申请人:上海如韵电子有限公司