[发明专利]光伏电池的最大功率跟踪装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏电池的最大功率跟踪装置和方法，具体地，涉及一种利用硬件电路实现光伏电池的最大功率跟踪装置和方法。

背景技术

目前，光伏电池的应用越来越广泛。光伏电池主要用于将太阳的光能直接转化为电能，以直流的形式输出，再根据需要与不同的外电路连接，从而实现相应的功能。

但是，光伏电池的电压电流曲线呈现严重的非线性，而光伏电池的功率为电压和电流的乘积。并且，功率和电压的关系曲线、功率和电流的关系曲线不是单调曲线，而是在某个电压或某个电流时，存在最大功率值。因此，我们希望光伏电池始终工作在此最大功率点或其附近，这样就能输出更多的能量，带来更高的系统效益。

当光伏电池输出电压比较小时，随着电压的变化，输出电流变化很小，光伏电池近似于一个恒流源；当电压超过一定的临界值继续上升时，电流急剧下降，此时的光伏阵列近似于一个恒压源。因此，在该临界值附近光伏电池达到最大功率。但是，光伏电池的最大功率点不是固定不变的，会随着辐射强度和环境温度的变化而移动。而电池并不能自动跟踪该最大功率点，因此需要采用一定的控制电路来人为地加以跟踪。

目前，在市场上已经出现了利用微处理器和软件实现的算法，例如数字信号处理(DSP)，来控制光伏电池的输出电压以实现使该电压接近最大功率跟踪的方法。对于那些考虑到光照度和温度的最大功率跟踪装置，通常是建立通过光照强度和温度确定最大功率点电压的算法，通过微处理器芯片对采集的电压和/或电流信号进行A/D转换，再利用芯片实施该算法，从而对光伏电池的输出电压进行控制，从而达到或接近最大功率点的电压。

但是，对车载光伏电池的最大功率跟踪装置的开发尚不成熟，而且上述功率跟踪装置由于成本较高，而且产品应用的差异较大，所以很难在车载领域推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏电池最大功率跟踪装置，该装置利用硬件方法来实现光伏电池的最大功率跟踪。

为了实现上述目的，本发明提供一种光伏电池的最大功率跟踪装置，该装置包括升压电路、输入电压跟踪模块、温度补偿模块、输出电压采样单元、控制模块、驱动模块和输入电流采样单元，其中：

所述温度补偿模块与所述输入电压跟踪模块电连接，用于检测所述光伏电池的温度并输出温度信号给所述输入电压跟踪模块；

所述输入电压跟踪模块与所述升压电路和所述控制模块电连接，用于采样所述升压电路的输入电压信号，并基于所述温度信号以及所述输入电压信号来控制是否向所述控制模块输出一反馈信号；

所述输出电压采样单元与所述升压电路和所述控制模块电连接，用于采样所述升压电路的输出电压信号，并基于所述输出电压信号来控制是否向所述控制模块输出一反馈信号；

所述输入电流采样单元与所述升压电路和所述控制模块电连接，用于采样所述升压电路的输入电流信号并输出到所述控制模块；

所述控制模块与所述驱动模块电连接，用于根据接收到的所述输入电压跟踪模块或者所述输出电压采样单元的反馈信号和输入电流信号生成控制信号传递给所述驱动模块；

所述驱动模块还与所述升压电路电连接，用于根据所述控制信号控制所述升压电路的升压；

所述输入电压跟踪模块和所述输出电压采样单元不同时输出启动信号。

通过上述技术方案，利用低成本的硬件装置来实现对光伏电池最大功率的跟踪，并且大大提高了光伏电池能量的利用效率，并且提出了一种利用硬件装置来实现光伏电池最大功率的方法，对于不同特性的产品，只需要对硬件装置进行调整即可，通用性高，对产品的适应性好。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的最大功率跟踪装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施方式的升压电路的电路图，包括输出电压采样单元和过压保护采样单元；

图3是本发明优选实施方式的输入电压跟踪模块的电路图；

图4是本发明优选实施方式的温度补偿模块的电路图；

图5是本发明优选实施方式的控制模块和驱动模块的电路图。

附图标记说明

1升压电路                    2输入电压跟踪模块

3温度补偿模块                4输出电压采样单元