[发明专利]用于光伏电池控制的多电源系统

说明书

一种多电源系统，包括第一电源、与第一电源并联的第二电源和阻止第二电源的电能驱动第一电源而允许第一电源为第二电源充电的二极管。该系统还包括可操作地耦合至第一电源和第二电源的控制器、以及与第一电源、第二电源和负载中的一个或多个串联连接的多个场效应晶体管(FET)，其中控制器能够转换多个FET使得第一电源能够驱动负载或者使得第二电源能够驱动负载。

分案申请

本发明是申请号为201810282832.5的发明专利申请的分案申请。原申请的申请日为2018年04月02日，申请号为201810282832.5，发明名称为“用于光伏电池控制的多电源系统”。

技术领域

本发明涉及一种双电源系统及控制算法，该算法用于确定将哪个电源应用于负载。特别地，本发明涉及太阳能系统，并更特别地涉及自供电太阳跟踪系统以及在太阳能和电池电能之间转换以驱动太阳跟踪器的控制系统和算法。

背景技术

在双电源和多电源系统，已经开发了许多电源控制解决方案。在太阳跟踪器方案中，特别是自供电太阳跟踪器方案中，如在2016年12月15日提交的，共同拥有的名称为“自供电太阳能跟踪器装置”，公开号为2016/0308488的美国专利中所描述，已经开发了某些控制系统。其中一个控制系统确定将应用于驱动电机的动力来源，该电机驱动太阳跟踪器追踪太阳，以确保太阳能面板被定位为最大限度地产生能量。能够使用的一个来源是太阳能电池组件产生的电力。通常，这种太阳能电池组件尤其地分配为仅用于产生驱动电机的电能。单个面板，即使是相对小的面板通常足以驱动电机，这可能仅需要每天约15W(通常在每天约10W和25W之间)来驱动太阳跟踪器。在某种程度上，这个很小的负载是对太阳追踪器自身和高精度工程的平衡的证明，通过平衡和减少系统内的摩擦大大减少了机械负荷。

尽管系统的负载相对低，但仍有一些时候，专用太阳能电池所产生的能量不足以驱动电机。例如，当系统跟随日落回到早晨开始位置时，这可能发生。或者当太阳被云层遮盖且太阳能面板无法产生足够的动力来驱动电机时，这可能发生。在这些情况下，使用电池驱动太阳跟踪器。应当理解的是，在两个供能系统(即太阳能面板或电池)之间转换的能力是任何此类系统的重要特征。尽管已经开发出支持这种转换的系统，但是总是需要改进和更高效的系统。

发明内容

本发明涉及一种多电源系统，包括第一电源、与第一电源并联的第二电源和阻止第二电源的电能驱动第一电源而允许第一电源为第二电源充电的二极管。该系统还包括可操作地耦合至第一电源和第二电源的控制器、与第一电源中的、第二电源和负载中的一个或多个串联连接的多个场效应晶体管(FET)，其中控制器能够转换多个FET使得第一电源能够驱动负载或者使得第二电源能够驱动负载。

第一电源可为太阳能面板阵列，例如多个太阳能面板组成的太阳跟踪器。负载可为用于驱动太阳跟踪器的驱动电机。第二电源可为电池。

该系统还包括比较第一电源和第二电源的输出的多个比例-积分-微分控制器。此外，多个FET可为以相反方式操作的两个FET。根据本发明的一个方面，该系统还包括与第二电源串联的电感器，其中该FET设置为通过将电感器两端的电流的方向控制为负值来由第一电源对第二电源充电。附加地或可替代地，该系统还包括与第二电源串联的电感器，其中FET设置为通过将电感器两端的电流的方向控制为正值来引起第一电源向负载供电。此外，该系统包括与第二电源串联的电感器，其中通过使电感器两端的电流方向为零来断开第二电源与负载电连接。

附加地或可替代地，该系统可还包括与负载电机并联的电容器。此外，当汇流条电压低于低电压阈值时，调节多个FET使得第一电源向第二电源充电。进一步地，当汇流条电压高于高电压阈值时，多个FET不可用。此外，当汇流条电压在高电压阈值和低电压阈值之间时，在第二电源上检测充电状态，在这种情况下，充电状态表示第二电源电量低，随后调节多个FET使得第一电源向第二电源充电。

附图说明

以下参照附图描述了本发明的各个方面，这些附图并入并构成本说明书的一部分，其中