串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽能電池最大功率輸出的串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源的不斷消耗，為了維持持續(xù)發(fā)展，太陽能電池得到了廣泛的關(guān)注與研宄。利用太陽能不僅可以減少環(huán)境污染、緩解環(huán)境壓力，而且可以緩解人類的能源危機(jī)。太陽能光伏發(fā)電是采用太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，光伏發(fā)電有可能成為最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)之一。
[0003]太陽能雖然取之不盡、用之不竭，但太陽能分散性大、密度低，光照強(qiáng)度因季節(jié)、晝夜的變化具有間歇性，而且受氣候、地理環(huán)境的影響很大。為了提高太陽能利用率，除了研宄如何提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和提高能量存儲效率外，還必須研宄如何提高太陽能電池組合后的利用率。太陽能電池板由于周圍建筑、云霧和污垢積累等原因造成輸出狀態(tài)不理想，各自輸出電流不相等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上背景，為了提高太陽能電池組合系統(tǒng)的輸出功率，提供了串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路及其控制方法，在兩塊太陽能電池板因光照等條件不同導(dǎo)致輸出電壓及電流不相等時，該電路可以通過開關(guān)管的通斷控制太陽能電池的功率流動，達(dá)到提高系統(tǒng)輸出功率的目的。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下。
[0006]一種串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路，其包括串聯(lián)太陽能電池、開關(guān)管、電容、電阻、電感、二極管、負(fù)載RL、第一電壓傳感器、第二電壓傳感器；其中第一串聯(lián)太陽能電池與第一電容、第一電壓傳感器的輸入并聯(lián)，第二串聯(lián)太陽能電池與第二電容、第二電壓傳感器的輸入并聯(lián)，第一串聯(lián)太陽能電池與第二串聯(lián)太陽能電池串聯(lián)，負(fù)載接在第一串聯(lián)太陽能電池正極與第二串聯(lián)太陽能電池負(fù)極之間，第一電感與第三電容、第二電感依次串聯(lián)后并聯(lián)在負(fù)載兩端，第一電阻一端接第二串聯(lián)太陽能電池正極，另一端接第一二極管陽極，第一二極管陰極接在第一電感與第三電容之間，第一開關(guān)管并聯(lián)在第一二極管兩端，第二二極管的陽極接在第三電容與第二電感之間，第二二極管陰極接在第一串聯(lián)太陽能電池正極，第二開關(guān)管并聯(lián)在第二二極管兩端。
[0007]進(jìn)一步地，所述串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路還包括輔助電源模塊、單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動模塊，輔助電源模塊用來給單片機(jī)控制模塊及驅(qū)動模塊供電，單片機(jī)控制模塊獲得由第一電壓傳感器、第二電壓傳感器采樣得到的太陽能電池電壓，單片機(jī)控制模塊控制信號輸出端接驅(qū)動模塊的輸入，驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號、第二驅(qū)動信號分別接第一開關(guān)管、第二開關(guān)管的驅(qū)動端。
[0008]進(jìn)一步地，所述輔助電源模塊包括變壓器、穩(wěn)壓芯片；變壓器輸入接交流電源220V，輸出經(jīng)第三二極管、第四二極管整流，穩(wěn)壓芯片7818輸入端接第三二極管陰極，輸出+18V，輸出端接穩(wěn)壓芯片7805的輸入端，穩(wěn)壓芯片7805輸出+5V，穩(wěn)壓芯片7909輸入端接第四二極管陽極，輸出-9V，輸出端接穩(wěn)壓芯片LM337的輸入端，穩(wěn)壓芯片LM337調(diào)壓輸出-3V。
[0009]進(jìn)一步地，驅(qū)動模塊包括兩個動隔離電路，每一個驅(qū)動隔離電路均各自包括第四~第七電阻、第六二極管、第十七電容和光耦隔離器；第五電阻一端輸入PWM信號，另一端與光耦隔離器輸入端的陽極相連，第六二極管并聯(lián)在第五電阻兩端，第四電阻一端接地，另一端接第六二極管的陰極；第十七電容一端接地，另一端接光耦隔離器輸入端的陽極；光耦隔離器輸出端與第六電阻相連，第六電阻另一端接穩(wěn)壓芯片7818的輸出與第七電阻一端，第七電阻另一端輸出驅(qū)動信號至開關(guān)管的柵極。
[0010]利用所述串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路的控制方法，具體是:由兩個電壓傳感器采集到電壓信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)電壓信號轉(zhuǎn)化得到太陽能電池電流大小，根據(jù)電流大小輸出控制信號給驅(qū)動模塊，以此來控制兩個開關(guān)管的通斷來改變太陽能電池輸出的電流，實現(xiàn)電流匹配，實現(xiàn)電流匹配，不僅可以提高系統(tǒng)輸出功率，還可以防止太陽能組件溫度升高燒毀物理結(jié)構(gòu)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，不僅能提高了系統(tǒng)的整體輸出功率，即使太陽能電池板由于周圍建筑、云霧和污垢積累等原因造成輸出狀態(tài)不理想，各自輸出電流不相等，還能保證通過電路調(diào)節(jié)后達(dá)到電流匹配提高輸出功率，防止太陽能組件消耗功率產(chǎn)生熱能，致使溫度升高，破壞封裝或其內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0012]圖1是實施例中的電流匹配電路總體結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是實施例中的輔助電源模塊的電路圖。
[0014]圖3是實施例中的驅(qū)動模塊中的驅(qū)動隔離電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實施和保護(hù)范圍不限于此，需指出的是以下若有未特別詳細(xì)說明的過程均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)編程實現(xiàn)的。
[0016]如圖1，一種串聯(lián)太陽能電池電流匹配電路，包括主電路、輔助電源模塊、單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動模塊，輔助電源模塊用來給單片機(jī)控制模塊及驅(qū)動模塊供電，單片機(jī)控制模塊獲得由第一電壓傳感器、第二電壓傳感器采樣得到的太陽能電池電壓，單片機(jī)控制模塊控制信號輸出端接驅(qū)動模塊的輸入，驅(qū)動模塊輸出的第一驅(qū)動信號、第二驅(qū)動信號分別接第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的驅(qū)動端。主電路包括串聯(lián)太陽能電池PV1、PV2、開關(guān)管Q1、Q2、電容Cl、C2、C3、電阻R1、電感L1、L2、二極管Dl、D2、負(fù)載RL、第一電壓傳感器、第二電壓傳感器；其中第一串聯(lián)太陽能電池PVl與第一電容Cl、第一電壓傳感器LI的輸入并聯(lián)，第二串聯(lián)太陽能電池PV2與第二電容C2、第二電壓傳感器的輸入并聯(lián)，第一串聯(lián)太陽能電池PVl與第二串聯(lián)太陽能電池PV2串聯(lián)，負(fù)載接在第一串聯(lián)太陽能電池PVl正極與第二串聯(lián)太陽能電池PV2負(fù)極之間，第一電感LI與第三電容C3、第二電感L2依次串聯(lián)后并聯(lián)在負(fù)載兩端，第一電阻Rl —端接第二串聯(lián)太陽能電池PV2正極，另一端接第一二極管Dl陽極，第一二極管Dl陰極接在第一電感LI與第三電容C3之間，第一開關(guān)管Ql并聯(lián)在第一二極管Dl兩端，第二二極管D2的陽極接在第三電容C3與第二電感L2之間，第二二極管D2陰極接在第一串聯(lián)太陽能電池PVl正極，第二開關(guān)管Q2并聯(lián)在第二二極管D2兩端。
[0017]如圖2，所述輔助電源模塊包括變壓器11、穩(wěn)壓芯片(7818、7805、7909、11037);變壓器輸入接交流電源220V，輸出經(jīng)第三二極管D3、第四二極管D4整流，穩(wěn)壓芯片7818輸入端接第三二極管D3陰極，輸出+18V，輸出端接穩(wěn)壓芯片7805的輸入端，穩(wěn)壓芯片7805輸出+5V，穩(wěn)壓芯片7909輸入端接第四二極管D4陽極，輸出_9V，輸出端接穩(wěn)壓芯片LM337的輸入端，穩(wěn)壓芯片LM337調(diào)壓輸出-3V。圖2給出了電流匹配電路輔助電源模塊