发明名称 适用于太阳能转换之变频式增量电导最大功率追踪控制电路及变频式增量电导演算法
摘要 本发明有关一种适用于太阳能转换之变频式增量电导最大功率追踪控制电路,在一实施例中,实现一独立运转型太阳能电池模组发电与储能系统,并采用Microchip公司所设计的8位元微控制器PIC 18F452作为控制核心,其具低成本及程式易于撰写之特点,适合用来实现太阳能电池模组最大功率追踪控制器,且此用于一太阳能电池模组之追踪控制电路可分为一PIC 18F452控制电路、由二返驰式直流转换器所构成的一直流转换器、一具功率驱动级之驱动电路、一双向直流/直流转换器及一电阻性负载。
申请公布号 TWI379183 申请公布日期 2012.12.11
申请号 TW097146072 申请日期 2008.11.27
申请人 国立台湾科技大学 发明人 谢冠群;陈宏良
分类号 G05F1/67 主分类号 G05F1/67
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 一种适用于太阳能转换之变频式增量电导最大功率追踪控制电路,其中藉由一太阳能电池模组接收太阳能而转换成电能以对一负载进行供电,该追踪控制电路具有一第一输入电压侦测节点、一第一输出电压侦测节点、一充电回路及一放电回路且该追踪控制电路系包含:一微控制晶片,系根据该充电回路上的一电流差异值△I及该第一输入电压侦测节点所接收来自该电能之一电压差异值△V进行一变频式增量电导演算法以求取该电能之功率之一最大功率点(MPP),并同步地输出一第一脉波信号及一第二脉波信号;一驱动电路(driver circuit),系根据来自该微控制晶片之该第一脉波信号以产生一第一控制信号及一第二控制信号;一直流转换器(DC converter),系配置在该太阳能电池模组与该负载之间,且该直流转换器系根据来自该驱动电路之该第一控制信号及该第二控制信号进行开(turn on)/关(turn off)并将所汲取的能量传至该负载;以及一双向直流/直流转换器(Bi-directional DC/DC Converter),连接于该负载,且该双向直流/直流转换器包含由该第二脉波信号所控制的多个开关,当部分开关呈开(turn on)/关(turn off)状态时,该双向直流/直流转换器系根据该放电回路上的一负载电流及一输出电流来决定是否进行充放电。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该直流转换器系由一第一返驰式直流转换器(flyback converter)及一第二返驰式直流转换器所构成。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该双向直流/直流转换器以并联方式连接该负载。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中在该放电回路上的该负载电流系由该负载所需而决定。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中在该放电回路上的该输出电流经由该直流转换器所转换的能量来提供。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该变频式增量电导演算法系根据当VPV,n+1△I+IPV,n+1△V=0时而求取该最大功率点MPP,其中△I为一目前电流与一前一次电流间的电流差异值,△V为一目前电压与一前一次电压间的电压差异值,VPV,n+1为一目前太阳能电池模组之输出电压VPV,IPV,n+1为一目前太阳能电池模组之输出电流IPV。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该双向直流/直流转换器系根据该放电回路上的该负载电流与该输出电流之间的差异值来决定是否对该负载及该双向直流/直流转换器其中之一进行充放电。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该微控制晶片系根据位在该第一输出电压侦测节点上的一输出电压是否等于一预定电压以调节该负载及该双向直流/直流转换器所需充放电的时间。如申请专利范围第8项所述之追踪控制电路,其中该微控制晶片系根据该放电回路上的该负载电流及该输出电流及位在该第一输出电压侦测节点上的该输出电压而产生该第二脉波信号。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中藉由调整来自该微控制晶片之该第一脉波信号之频率以追踪该最大功率点(MPP)。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该追踪控制电路更包含一二极体,且该二极体系配置在该充电回路与该直流转换器之间用以保护该太阳能电池模组。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该追踪控制电路更包含一输入电容,且该输入电容系耦接在该太阳能电池模组之二输出端,用以降低该太阳能电池模组之电压涟波(voltage ripple)。如申请专利范围第1项所述之追踪控制电路,其中该微控制晶片为一PIC(Programmable IntelligentComputer)晶片。一种用于太阳能转换之变频式增量电导演算法,其中由一太阳能电池模组接收太阳能而转换成电能,并藉由使用一追踪控制电路而求取该电能之功率之一最大功率点(MPP),该追踪控制电路至少具有一第一输入电压侦测节点及一充电回路,且该变频式增量电导演算法系包含:根据该充电回路上的一电流差异值△I及该第一输入电压侦测节点所接收来自该电能之一电压差异值△V进行一运算式以求取该电能之功率之该最大功率点;以及根据已取得的该最大功率点之值以改变包含由一第一脉波信号所控制多个开关的频率以调整该太阳能电池模组的工作点,其中该等开关系设置在该追踪控制电路内。如申请专利范围第14项所述之变频式增量电导演算法,当该运算式为VPV,n+1△I+IPV,n+1△V=0时而取得该最大功率点MPP,其中△I为一目前电流与一前一次电流间的电流差异值,△V为一目前电压与一前一次电压间的电压差异值,VPV,n+1为一目前太阳能电池模组之输出电压VPV,IPV,n+1为一目前太阳能电池模组之输出电流IPV。如申请专利范围第15项所述之变频式增量电导演算法,当该运算式为VPV,n+1△I+IPV,n+1△V=0时则保持该第一脉波信号之频率,当该运算式为VPV,n+1△I+IPV,n+1△V<0时则降低该第一脉波信号之频率,当该运算式为VPV,n+1△I+IPV,n+1△V>0时则增加该第一脉波信号之频率。
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