專利名稱：太陽能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及其開關(guān)機(jī)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種太陽能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn) 跟蹤裝置及其開關(guān)機(jī)方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展能源問題已經(jīng)變得越來越重要，特別是不可再生能源的不斷 減少導(dǎo)致的能源危機(jī)的加聚，這就使開發(fā)新能源成了目前的主要任務(wù)，太陽能作為一種新 能源，具有取之不盡、用之不竭以及無污染等優(yōu)點(diǎn)，是未來解決能源問題的重要途徑之一。太陽能光伏發(fā)電是通過太陽能光伏板陣列將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的一種方式， 在圖1示出的太陽能充電系統(tǒng)的邏輯圖中，該太陽能充電系統(tǒng)包括MPPT(MaXimum Power Point Tracking，最大功率點(diǎn)跟蹤)裝置100和太陽能光伏板陣列200，其中，MPPT裝置100 包括取電模塊110、輔助電源120、主控模塊130、繼電器140和BUCK電路150。主控模塊130 根據(jù)太陽能光伏板陣列輸出的電壓和電流找到最大功率點(diǎn)，并根據(jù)該最大功率點(diǎn)控制繼電 器140和BUCK電路150以使太陽能光伏板陣列向蓄電池或負(fù)載輸出最大功率點(diǎn)電壓。取 電模塊110從太陽能光伏板陣列200取電并輸出至輔助電源120，輔助電源120為主控模塊 130、繼電器140、BUCK電路150供電。由圖2示出的不同光強(qiáng)下，功率與電壓的曲線圖可得知，在低于最大功率點(diǎn)電壓 時(shí)，太陽能光伏板陣列輸出電壓的特性很軟，即，電壓變化較大但功率變化較小。在光照較 弱時(shí)，太陽能光伏板陣列的輸出功率較低，當(dāng)輔助電源的功率、繼電器功率與BUCK電路功 率之和略大于太陽能光伏板陣列的輸出功率時(shí)，太陽能光伏板陣列的輸出電壓就跌落很 多。然后，輔助電源、繼電器與BUCK電路會(huì)重新關(guān)閉，隨著光照的增強(qiáng)，當(dāng)輔助電源的功率、 繼電器功率與BUCK電路功率之和又大于太陽能光伏板陣列的輸出功率時(shí)，輔助電源、繼電 器與BUCK電路又會(huì)重新打開。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晚日出、日落的臨界狀態(tài)，MPPT裝置中的輔 助電源、繼電器與BUCK電路通常要這樣反復(fù)開關(guān)振蕩10分鐘，才能正常工作或退出工作， 但如此反復(fù)的開關(guān)，很容易損壞輔助電源、繼電器與BUCK電路，從而縮短了壽命，降低了可 靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述繼電器、BUCK電路在早晚開 關(guān)機(jī)時(shí)反復(fù)開關(guān)，易損壞的缺陷，提供一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，可避免在臨界狀態(tài)下繼電 器和BUCK電路的反復(fù)開關(guān)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，包 括取電模塊、輔助電源、主控模塊、繼電器和BUCK電路，其中，取電模塊從太陽能光伏板陣 列取電并輸出至輔助電源，輔助電源為主控模塊、繼電器和BUCK電路供電，所述主控模塊 用于控制繼電器和BUCK電路，該最大功率點(diǎn)跟蹤裝置還包括可調(diào)負(fù)載，所述可調(diào)負(fù)載的滿 載功率大于繼電器的功率且大于BUCK電路的功率，所述輔助電源為所述可調(diào)負(fù)載供電，且所述主控模塊通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè) 試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。在本發(fā)明所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中，所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝置還包括假負(fù)載 模塊，且所述假負(fù)載模塊的功率大于輔助電源的開啟功率；所述取電模塊通過假負(fù)載模塊 來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制 輔助電源的開關(guān)。在本發(fā)明所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中，所述假負(fù)載模塊為功率電阻。在本發(fā)明所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中，所述假負(fù)載模塊的功率大于輔助電源的 開啟功率、繼電器的功率、BUCK電路的功率的三者之和。在本發(fā)明所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中，所述可調(diào)負(fù)載為功率可調(diào)的風(fēng)扇。在本發(fā)明所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中，所述可調(diào)負(fù)載包括可調(diào)電阻和驅(qū)動(dòng)電 路，其中，所述主控模塊通過驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的功率。本發(fā)明還構(gòu)造一種太陽能充電系統(tǒng)，包括最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，所述最大功率點(diǎn) 跟蹤裝置為以上所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置。本發(fā)明還構(gòu)造一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率 來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制 繼電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。本發(fā)明還構(gòu)造一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，開機(jī)時(shí)，若輔助電源上電， 則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0 ；關(guān)機(jī)時(shí)，若輸入電壓小于進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的關(guān)機(jī)基準(zhǔn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志 置2;然后循環(huán)執(zhí)行以下步驟第一部分Al.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為0，若是，則轉(zhuǎn)步驟Bl ；若否，則轉(zhuǎn)第二部分；Bi.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；Cl.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 El ；Dl.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；El.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束 循環(huán)；第二部分A2.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為1，若是，則轉(zhuǎn)步驟B2 ；若否，則轉(zhuǎn)第三部分；B2.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟繼電器；C2.判斷輸入電壓是否大于最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D2 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E2 ；D2.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；E2.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于繼電器的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則關(guān)閉繼電器，且開 關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第三部分A3.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為2，若是，則轉(zhuǎn)步驟B3 ；若否，則轉(zhuǎn)第四部分；B3.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；
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C3.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E3 ；D3.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束循環(huán)；E3.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉、BUCK電路的占空比最小，且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓， 則關(guān)閉BUCK電路，且開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；第四部分
A4.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為3，若是，則轉(zhuǎn)步驟B4 ；若否，則轉(zhuǎn)第五部分；
B4.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟BUCK電路；
C4.判斷輸入電壓是否最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D4 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E4 ；
D4.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置4，并結(jié)束循環(huán)；
E4.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于BUCK電路在正常開機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則
開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；第五部分A5.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為4，若是，則轉(zhuǎn)步驟B5 ；若否，則轉(zhuǎn)第六部分；B5.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；C5.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E5 ；D5.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置5，并結(jié)束循環(huán)；E5.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束 循環(huán)；第六部分A6.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為5，若是，則轉(zhuǎn)步驟B6 ；若否，則結(jié)束循環(huán)；B6.進(jìn)行軟啟動(dòng)處理；C6.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置6，并結(jié)束循環(huán)。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，其特征在于，輔助 電源的上電通過以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開啟電壓時(shí)，開啟假負(fù)載模塊；在假負(fù)載模塊開啟，且輸入電壓大于輔助電源的開啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開啟 輔助電源。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果在早晚日出日落的臨界狀態(tài)，由于可 調(diào)負(fù)載的滿載功率大于繼電器的功率且大于BUCK電路的功率，所以通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的 功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，若所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率達(dá)到 繼電器的開關(guān)條件或BUCK電路的開關(guān)條件時(shí)，將重載(可調(diào)負(fù)載)切換至輕載(繼電器或 BUCK電路)，這樣可避免在臨界狀態(tài)時(shí)繼電器和BUCK電路的反復(fù)開關(guān)，從而延長(zhǎng)了繼電器 和BUCK電路的壽命，提高了最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的可靠性。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種太陽能充電系統(tǒng)的邏輯圖2是不同光強(qiáng)下，功率、電流與電壓的曲線圖3是本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置實(shí)施例一的邏輯圖4是本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置實(shí)施例二的邏輯圖5是本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法實(shí)施例二的流程圖6是采用本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開機(jī)方法后，輸入電壓與時(shí)間關(guān)系的曲
圖7是采用本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的關(guān)機(jī)方法后，輸入電壓與時(shí)間關(guān)系的曲
具體實(shí)施例方式如圖3所示，在本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置實(shí)施例一的邏輯圖中，該最大功率 點(diǎn)跟蹤裝置包括取電模塊110、輔助電源120、主控模塊130、繼電器140、BUCK電路150和 可調(diào)負(fù)載160，且可調(diào)負(fù)載160的滿載功率大于繼電器140的功率且大于BUCK電路150的 功率。其中，取電模塊110與太陽能光伏板陣列(未示出)相連，用于從太陽能光伏板陣列 取電并輸出至輔助電源120 ；輔助電源120分別與主控模塊130、繼電器140、BUCK電路150 和可調(diào)負(fù)載160相連，用于分別為主控模塊130、繼電器140、BUCK電路150和可調(diào)負(fù)載160 供電；主控模塊130分別與繼電器140、BUCK電路150和可調(diào)負(fù)載160相連，用于通過調(diào)節(jié) 可調(diào)負(fù)載160的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板 陣列的輸出功率控制繼電器140的開關(guān)和BUCK電路150的開關(guān)。實(shí)施該技術(shù)方案，在早晚 日出日落的臨界狀態(tài)，由于可調(diào)負(fù)載160的滿載功率大于繼電器140的功率且大于BUCK電 路的功率，所以通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，若所測(cè)試 的太陽能光伏板陣列的輸出功率達(dá)到繼電器140的開關(guān)條件或BUCK電路150的開關(guān)條件 時(shí)，將重載(可調(diào)負(fù)載)切換至輕載(繼電器140或BUCK電路150)，這樣可避免在臨界狀 態(tài)時(shí)繼電器140和BUCK電路150的反復(fù)開關(guān)，從而延長(zhǎng)了繼電器140和BUCK電路150的 壽命，提高了最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的可靠性。在圖4示出的本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置實(shí)施例二的邏輯圖中，該最大功率點(diǎn) 跟蹤裝置包括取電模塊110、輔助電源120、主控模塊130、繼電器140、BUCK電路150、可調(diào) 負(fù)載160和假負(fù)載模塊170，且假負(fù)載模塊170的功率大于輔助電源120的開啟功率。相 比本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的實(shí)施例一，本實(shí)施例中的輔助電源120、主控模塊130、 繼電器140、BUCK電路150和可調(diào)負(fù)載160與實(shí)施例一中的輔助電源120、主控模塊130、繼 電器140、BUCK電路150和可調(diào)負(fù)載160的邏輯結(jié)構(gòu)相同，在此不做贅述，以下僅說明不同 的部分取電模塊110通過假負(fù)載模塊170的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并 根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制輔助電源120的開關(guān)。實(shí)施該技術(shù)方案， 由于假負(fù)載模塊170的功率大于輔助電源120的開啟功率，所以，用假負(fù)載模塊170的功率 來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并在太陽能光伏板陣列的輸出功率滿足輔助電源的 開啟條件時(shí)開啟輔助電源，這樣可避免在日出的臨界狀態(tài)輔助電源反復(fù)的開關(guān)，從而延長(zhǎng) 輔助電源的壽命和提高輔助電源的可靠性。在該實(shí)施例中，假負(fù)載模塊170可優(yōu)選功率電 阻。另外，優(yōu)選地，假負(fù)載模塊170的功率大于輔助電源120的開啟功率、繼電器140的功 率、BUCK電路150的功率的三者之和，這樣，僅需調(diào)節(jié)一次可調(diào)負(fù)載的功率的就可實(shí)現(xiàn)繼電
CN 101931345 A
說 明 書4/8頁在以上兩個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)負(fù)載160可為功率可調(diào)的風(fēng)扇，也可為相連的驅(qū)動(dòng)電 路和可調(diào)電阻，即主控模塊通過驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的功率。選用功率可調(diào)的風(fēng)扇作為 可調(diào)負(fù)載，可用最大功率點(diǎn)跟蹤裝置中固有的散熱風(fēng)扇，該方案無需增加硬件，節(jié)省了空間 和成本；選用相連的驅(qū)動(dòng)電路和可調(diào)電阻作為可調(diào)負(fù)載，該方案線性度較好，且噪音低。在本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法實(shí)施例一中，該方法為通過調(diào)節(jié) 可調(diào)負(fù)載的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列 的輸出功率控制繼電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。在圖5所示的本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法實(shí)施例二中，開機(jī)時(shí)， 若輔助電源上電，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0;關(guān)機(jī)時(shí)，若輸入電壓小于進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的關(guān)機(jī)基準(zhǔn)電 壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2 ；然后循環(huán)執(zhí)行以下步驟第一部分Al.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為0，若是，則轉(zhuǎn)步驟Bl ；若否，則轉(zhuǎn)第二部分；Bi.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；Cl.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 El ；Dl.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；El.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束 循環(huán)；第二部分A2.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為1，若是，則轉(zhuǎn)步驟B2 ；若否，則轉(zhuǎn)第三部分；B2.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟繼電器；C2.判斷輸入電壓是否大于最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D2 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E2 ；D2.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；E2.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于繼電器的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則關(guān)閉繼電器，且開 關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第三部分A3.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為2，若是，則轉(zhuǎn)步驟B3 ；若否，則轉(zhuǎn)第四部分；B3.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；C3.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E3 ；D3.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束循環(huán)；E3.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉、BUCK電路的占空比最小，且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓， 則關(guān)閉BUCK電路，且開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；第四部分A4.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為3，若是，則轉(zhuǎn)步驟B4 ；若否，則轉(zhuǎn)第五部分；B4.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟BUCK電路；C4.判斷輸入電壓是否最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D4 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E4 ；
D4.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置4，并結(jié)束循環(huán)；E4.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于BUCK電路在正常開機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則 開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；第五部分A5.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為4，若是，則轉(zhuǎn)步驟B5 ；若否，則轉(zhuǎn)第六部分；B5.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；C5.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E5 ；D5.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置5，并結(jié)束循環(huán)；E5.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束 循環(huán)；第六部分A6.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為5，若是，則轉(zhuǎn)步驟B6 ；若否，則結(jié)束循環(huán)；B6.進(jìn)行軟啟動(dòng)處理；C6.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置6，并結(jié)束循環(huán)。在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，輔助電源的上電通過以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開啟電壓時(shí)，開啟假負(fù)載；在假負(fù)載開啟，且輸入電壓大于輔助電源的開啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開啟輔助 電源。下面以一個(gè)例子來說明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，在該實(shí)施例中，可調(diào) 負(fù)載選風(fēng)扇。首先應(yīng)當(dāng)說明的是，由于最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的取電模塊是從太陽能光伏 板陣列取電的，所以最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的輸入電壓Vi即為太陽能光伏板陣列的輸出電 壓。另外，Vmpp為最大功率點(diǎn)電壓，該最大功率點(diǎn)電壓Vmpp即是風(fēng)扇調(diào)速的基準(zhǔn)電壓，也 是BUCK電路在正常關(guān)機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓；Vo為輸出電壓；Vo+dVl為BUCK電路在正常開 機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓；Vo+dV2為繼電器的關(guān)斷電壓；Vo+dV3為進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的關(guān)機(jī)基準(zhǔn)電 壓，Vaux為輔助電源的開啟電壓。在圖6示出的采用本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開機(jī)方法后，輸入電壓Vi與時(shí)間 關(guān)系的曲線圖中，早上時(shí)，隨著光強(qiáng)的逐漸增加，直到M點(diǎn)，輸入電壓Vi大于輔助電源的的 開啟電壓Vaux，輔助電源上電，開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，所以第一次循環(huán)執(zhí)行第一部分隨著光強(qiáng) 的逐漸增加，直到N點(diǎn)，輸入電壓Vi以最大功率點(diǎn)電壓Vmpp為基準(zhǔn)，逐漸增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速， 直到點(diǎn)P，風(fēng)扇達(dá)到全速，即達(dá)到滿載功率，此時(shí)將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，結(jié)束第一次循環(huán)。接著 進(jìn)行第二次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，所以第二次循環(huán)執(zhí)行第二部分在 點(diǎn)P，關(guān)閉風(fēng)扇，開啟繼電器，且判斷輸入電壓Vi是大于最大功率點(diǎn)電壓Vmpp的，所以，將 開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，結(jié)束第二次循環(huán)。接著進(jìn)行第三次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志 置2，所以該次循環(huán)執(zhí)行第三部分輸入電壓Vi以最大功率點(diǎn)電壓Vmpp為基準(zhǔn)，逐漸增加 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，直到點(diǎn)Q，風(fēng)扇達(dá)到全速，即達(dá)到滿載功率，此時(shí)將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，結(jié)束第三 次循環(huán)。接著進(jìn)行第四次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，所以該次循環(huán)執(zhí)行第 四部分在點(diǎn)Q，關(guān)閉風(fēng)扇，開啟BUCK電路，且判斷輸入電壓Vi是大于風(fēng)扇的基準(zhǔn)電壓的， 所以，將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置4，結(jié)束第四次循環(huán)。接著進(jìn)行第五次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置4，所以該次循環(huán)執(zhí)行第五部分輸入電壓Vi以最大功率點(diǎn)電壓Vmpp為基準(zhǔn)，逐 漸增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，直到點(diǎn)R，風(fēng)扇達(dá)到全速，即達(dá)到滿載功率，此時(shí)將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置5，結(jié) 束第五次循環(huán)。接著進(jìn)行第六次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置5，所以該次循環(huán) 執(zhí)行第六部分在點(diǎn)R，進(jìn)行軟啟動(dòng)處理，開關(guān)機(jī)標(biāo)志置6，結(jié)束第六次循環(huán)。經(jīng)過以上六次 循環(huán)，由于在繼電器和BUCK電路開啟前，都通過逐漸調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來測(cè)試太陽能光伏板陣 列的輸出功率，且風(fēng)扇滿載時(shí)的功率大于繼電器的功率，也大于BUCK電路的功率，然后將 重載(風(fēng)扇)切換至輕載(繼電器或BUCK電路)，所以繼電器和BUCK電路在開機(jī)時(shí)不會(huì)發(fā) 生反復(fù)開關(guān)的情況，從而實(shí)現(xiàn)了平滑的開機(jī)。在圖7示出的采用本發(fā)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的關(guān)機(jī)方法后，輸入電壓與時(shí)間關(guān) 系的曲線圖中，傍晚時(shí)，隨著光強(qiáng)的逐漸減小，直到S點(diǎn)，輸入電壓Vi小于進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的 關(guān)機(jī)基準(zhǔn)電壓Vo+dV3，此時(shí)將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，開始執(zhí)行第三部分逐漸減小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速， 直到T點(diǎn)，輸入電壓Vi小于BUCK電路在正常開機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓Vo+dVl，然后開始逐漸 減小BUCK電路的占空比以維持輸入電壓Vi，直到U點(diǎn)，BUCK電路的占空比已達(dá)到最小，風(fēng) 扇的轉(zhuǎn)速已調(diào)至最小(即風(fēng)扇關(guān)閉)，且輸入電壓Vi開始小于最大功率點(diǎn)電壓Vmpp，所以， 在U點(diǎn)，關(guān)閉BUCK電路，且開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，結(jié)束第一次循環(huán)。接著進(jìn)行第二次循環(huán)，由于前 一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，所以該次循環(huán)執(zhí)行第二部分輸入電壓Vi以最大功率點(diǎn)電 壓Vmpp為基準(zhǔn)，逐漸減小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，直到W點(diǎn)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速已調(diào)至最小(即風(fēng)扇關(guān)閉)，且 輸入電壓Vi開始小于繼電器的關(guān)斷電壓Vo+dV2，所以，在W點(diǎn)，關(guān)斷繼電器，且開關(guān)機(jī)標(biāo)志 置0，結(jié)束第二次循環(huán)。接著進(jìn)行第三次循環(huán)，由于前一次循環(huán)已將開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，所以該 次循環(huán)執(zhí)行第一部分輸入電壓Vi以最大功率點(diǎn)電壓Vmpp為基準(zhǔn)，逐漸減小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速， 直到點(diǎn)X，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到最小(即風(fēng)扇關(guān)閉)，且輸入電壓Vi小于最大功率點(diǎn)電壓Vmpp，則 開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束第三次循環(huán)。經(jīng)過以上三次循環(huán)，由于在繼電器和BUCK電路關(guān)閉 前，都通過逐漸調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，然后將重載(風(fēng)扇)切 換至輕載(繼電器或BUCK電路)，所以繼電器和BUCK電路在關(guān)機(jī)時(shí)不會(huì)發(fā)生反復(fù)開關(guān)的情 況，從而實(shí)現(xiàn)了平滑的關(guān)機(jī)。在完成BUCK電路和繼電器關(guān)閉后，隨著輸入電壓Vi的逐漸降低，直到Y(jié)點(diǎn)，輸入 電壓Vi開始小于輔助電源的開啟電壓Vaux，輔助電源掉電，停止工作。應(yīng)當(dāng)說明的是，圖6所示的采用早上開機(jī)方法所得的輸入電壓與時(shí)間關(guān)系的曲線 圖僅是以在正常情況下，光強(qiáng)逐漸增加為例進(jìn)行說明的，其所對(duì)應(yīng)的步驟順序?yàn)锳l-Bl-Cl-D1-A2-B2-C2-D2-A3-B3-C3-D3-A4-B4-C4-D4-A5-B5-C5-D5-A6-B6-C6。若某一時(shí)刻，如在步 驟B4后，空中因飄來一片云而導(dǎo)致光強(qiáng)呈線波浪形變化，則在步驟B4后，判斷輸入電壓小 于最大功率點(diǎn)電壓，進(jìn)而執(zhí)行步驟E4，然后重新執(zhí)行步驟A3-B3-C3-D3...。同樣地，圖7所 示的所示的采用傍晚關(guān)機(jī)方法所得的輸入電壓與時(shí)間關(guān)系的曲線圖也是僅以在正常情況 下，光強(qiáng)逐漸減小為例進(jìn)行說明的，其所對(duì)應(yīng)的步驟順序?yàn)锳3-B3-C3-E3-A2-B2-C2-E2-A1-Bl-Cl-El。若某一時(shí)刻，如在步驟B2后，光強(qiáng)突然增加，則在步驟B2后，判斷輸入電壓大于 最大功率點(diǎn)電壓，進(jìn)而執(zhí)行步驟D2，然后重復(fù)執(zhí)行A3-B3-C3...。應(yīng)當(dāng)理解，不管早上開機(jī) 還是傍晚關(guān)機(jī)，其它的某一時(shí)刻光強(qiáng)發(fā)生異常變化的情況與之類似，在次不做贅述。另外，上述實(shí)施例都是以早上開機(jī)、傍晚關(guān)機(jī)的正常情況來說明的，但本發(fā)明不僅 僅局限于此，特殊情況，如發(fā)生日食的情況，也適用于本發(fā)明的開關(guān)機(jī)方法。
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以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，包括取電模塊、輔助電源、主控模塊、繼電器和BUCK電路，其中，取電模塊從太陽能光伏板陣列取電并輸出至輔助電源，輔助電源為主控模塊、繼電器和BUCK電路供電，所述主控模塊用于控制所述繼電器和所述BUCK電路，其特征在于，該最大功率點(diǎn)跟蹤裝置還包括可調(diào)負(fù)載，所述可調(diào)負(fù)載的滿載功率大于繼電器的功率且大于BUCK電路的功率，所述輔助電源為所述可調(diào)負(fù)載供電，且所述主控模塊通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝 置還包括假負(fù)載模塊，且所述假負(fù)載模塊的功率大于輔助電源的開啟功率；所述取電模塊 通過假負(fù)載模塊來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列 的輸出功率控制輔助電源的開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述假負(fù)載模塊為功率 電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述假負(fù)載模塊的功率 大于輔助電源的開啟功率、繼電器的功率、BUCK電路的功率的三者之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述可調(diào)負(fù)載 為功率可調(diào)的風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述可調(diào)負(fù)載 包括可調(diào)電阻和驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述主控模塊通過所述驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的功率。
7.一種太陽能充電系統(tǒng)，包括最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，所述最大功率點(diǎn)跟蹤 裝置為權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置。
8.一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來 測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制繼 電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。
9.一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，其特征在于，開機(jī)時(shí)，若輔助電源上電，則 開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0 ；關(guān)機(jī)時(shí)，若輸入電壓小于進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的關(guān)機(jī)基準(zhǔn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置 2;然后循環(huán)執(zhí)行以下步驟第一部分Al.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為0，若是，則轉(zhuǎn)步驟Bl ；若否，則轉(zhuǎn)第二部分；Bi.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；Cl.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟El ；Dl.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；El.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第二部分A2.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為1，若是，則轉(zhuǎn)步驟B2 ；若否，則轉(zhuǎn)第三部分；B2.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟繼電器；C2.判斷輸入電壓是否大于最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D2 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E2 ；D2.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；E2.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于繼電器的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則關(guān)閉繼電器，且開關(guān)機(jī) 標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)； 第三部分A3.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為2，若是，則轉(zhuǎn)步驟B3 ；若否，則轉(zhuǎn)第四部分；B3.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；C3.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E3 ；D3.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束循環(huán)；E 3.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉、BUCK電路的占空比最小，且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則 關(guān)閉BUCK電路，且開關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)； 第四部分A4.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為3，若是，則轉(zhuǎn)步驟B4 ；若否，則轉(zhuǎn)第五部分； B4.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，關(guān)閉可調(diào)負(fù)載，開啟BUCK電路； C4.判斷輸入電壓是否最大功率點(diǎn)電壓，若是，則轉(zhuǎn)步驟D4 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E4 ； D4.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置4，并結(jié)束循環(huán)；E4.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于BUCK電路在正常開機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則開關(guān) 機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)； 第五部分A5.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為4，若是，則轉(zhuǎn)步驟B5 ；若否，則轉(zhuǎn)第六部分；B5.輸入電壓以最大功率點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率；C5.判斷可調(diào)負(fù)載的功率是否達(dá)到滿載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E5 ；D5.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置5，并結(jié)束循環(huán)；E5.若可調(diào)負(fù)載關(guān)閉且輸入電壓小于最大功率點(diǎn)電壓，則開關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束循環(huán)；第六部分A6.判斷開關(guān)機(jī)標(biāo)志是否為5，若是，則轉(zhuǎn)步驟B6 ；若否，則結(jié)束循環(huán)；B6.進(jìn)行軟啟動(dòng)處理；C6.開關(guān)機(jī)標(biāo)志置6，并結(jié)束循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開關(guān)機(jī)方法，其特征在于，輔助電源 的上電通過以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開啟電壓時(shí)，開啟假負(fù)載模塊；在假負(fù)載模塊開啟，且輸入電壓大于輔助電源的開啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開啟輔助 電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單供電模式的太陽能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及其開關(guān)機(jī)方法，該最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，包括取電模塊、輔助電源、主控模塊、繼電器和BUCK電路，其中，取電模塊從太陽能光伏板陣列取電并輸出至輔助電源，輔助電源為主控模塊、繼電器和BUCK電路供電，還包括可調(diào)負(fù)載，所述可調(diào)負(fù)載的滿載功率大于繼電器的功率且大于BUCK電路的功率，所述輔助電源為所述可調(diào)負(fù)載供電，且所述主控模塊通過調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來測(cè)試太陽能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開關(guān)和BUCK電路的開關(guān)。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，可避免在臨界狀態(tài)下繼電器和BUCK電路的反復(fù)開關(guān)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101931345SQ20101024142
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者孫景, 李 杰, 趙剛 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司