專利名稱：單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，且特別涉及一種單級式低升降壓比獨(dú)立 型太陽能發(fā)電電路及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的典型應(yīng)用，如照明系統(tǒng)的電力供給，通常使用如電池的 儲能單元，來儲存白天太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力，以便到了晚上可以將白天所儲存的 電力供給至如照明設(shè)備等的負(fù)載單元。因此，典型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，通常包括充電轉(zhuǎn)換器 及放電轉(zhuǎn)換器等兩級的轉(zhuǎn)換器電路。如圖1及2所示，分別是使用Buck轉(zhuǎn)換器(Buck Converter) 11與同步整流Buck 轉(zhuǎn)換器21作為充電轉(zhuǎn)換器電路、以及使用Boost轉(zhuǎn)換器12與同步整流Boost轉(zhuǎn)換器22作 為放電轉(zhuǎn)換器電路的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)圖。由圖中可知，公知的兩 級式電路架構(gòu)，需要較多的開關(guān)及被動元件，以致電路的體積、重量及大小等均無法減少， 且因其開關(guān)的驅(qū)動電路復(fù)雜，造成電路的穩(wěn)定性受影響，同時(shí)也增加了電路的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路及 系統(tǒng)，其可通過將公知的兩級式獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電路架構(gòu)予以簡化，使由兩級式 電路簡化為單級式，而能大幅度地減少兩級式電路的元件的使用數(shù)目、體積及重量，以降低 電路的制作成本。為達(dá)上述及其他目的，本發(fā)明提供一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路 及系統(tǒng)，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)用單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能 發(fā)電電路，以將太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力儲存并供給至負(fù)載單元，而單級式低升降壓 比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路則包括儲能單元、充電轉(zhuǎn)換器電路及放電轉(zhuǎn)換器電路。其中，充 電轉(zhuǎn)換器電路用以將太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力儲存于儲能單元中，放電轉(zhuǎn)換器電路則 用以將儲能單元中所儲存的電力供給至負(fù)載單元，且構(gòu)成充電轉(zhuǎn)換器電路與放電轉(zhuǎn)換器電 路的元件，至少有一部分為共用。在實(shí)施例中，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路的充電轉(zhuǎn)換器電路與放電 轉(zhuǎn)換器電路，乃由共用元件的同步整流Buck-boost轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成。在實(shí)施例中，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路的充電轉(zhuǎn)換器電路與放電 轉(zhuǎn)換器電路，乃由共用元件的同步整流Zeta轉(zhuǎn)換器與同步整流Si5Pic轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成。在實(shí)施例中，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路的充電轉(zhuǎn)換器電路與放電 轉(zhuǎn)換器電路，乃由共用元件的同步整流Buck轉(zhuǎn)換器與同步整流Boost轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成。在實(shí)施例中，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路的儲能單元為電池。在實(shí)施例中，單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載單元包括負(fù)載及串 聯(lián)負(fù)載的開關(guān)。
綜上所述可知，本發(fā)明所提供的一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路及 系統(tǒng)，由于可將公知的兩級式獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電路架構(gòu)予以簡化，使由兩級式電 路簡化為單級式，因而能大幅度地減少兩級式電路的元件的使用數(shù)目、體積及重量，以降低 電路的制作成本。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特以優(yōu)選實(shí)施 例，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1顯示公知的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)圖。圖2顯示公知的另一種兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)圖。圖3顯示公知的兩級式獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)方塊示意圖。圖4A顯示公知的Buck轉(zhuǎn)換器電路圖。圖4B顯示公知的Boost轉(zhuǎn)換器電路圖。圖4C顯示公知的Buck-boost轉(zhuǎn)換器電路圖。圖4D顯示公知的Cuk轉(zhuǎn)換器電路圖。圖4E顯示公知的Zeta轉(zhuǎn)換器電路圖。圖4F顯示公知的S印ic轉(zhuǎn)換器電路圖。圖5A顯示基本轉(zhuǎn)換器的電壓型輸入單元電路示意圖。圖5B顯示基本轉(zhuǎn)換器的電流型輸入單元電路示意圖。圖6A顯示基本轉(zhuǎn)換器的電流型緩沖元件電路示意圖。圖6B顯示基本轉(zhuǎn)換器的電壓型緩沖元件電路示意圖。圖7A顯示基本轉(zhuǎn)換器的電壓型輸出單元電路示意圖。圖7B顯示基本轉(zhuǎn)換器的電流型輸出單元電路示意圖。圖8A顯示圖4A的Buck轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖8B顯示圖4B的Boost轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖8C顯示圖4C的Buck-boost轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖8D顯示圖4D的Cuk轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖8E顯示圖4E的Zeta轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖8F顯示圖4F的S印ic轉(zhuǎn)換器的等效電路示意圖。圖9顯示選用Buck轉(zhuǎn)換器作為前級充電轉(zhuǎn)換器電路、Boost轉(zhuǎn)換器作為后級放電 轉(zhuǎn)換器電路的示意圖。圖10顯示選用Boost轉(zhuǎn)換器作為前級充電轉(zhuǎn)換器電路、Zeta轉(zhuǎn)換器作為后級放 電轉(zhuǎn)換器電路的示意圖。圖IlA顯示選用Buck-boost轉(zhuǎn)換器來分別作為充電轉(zhuǎn)換器電路與放電轉(zhuǎn)換器電 路的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖IlB顯示將圖IlA的Buck-boost轉(zhuǎn)換器改以同步整流電路取代的兩級式低升 降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖IlC顯示將圖IlB化簡后的單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖12A顯示選用Zeta轉(zhuǎn)換器作為充電轉(zhuǎn)換器電路、且選用S印ic轉(zhuǎn)換器作為放電轉(zhuǎn)換器電路的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖12B顯示將圖12A的Zeta與S印ic轉(zhuǎn)換器改以同步整流電路取代的兩級式低 升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖12C顯示將圖12B化簡后的單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖13A顯示選用S印ic轉(zhuǎn)換器作為充電轉(zhuǎn)換器電路、且選用Zeta轉(zhuǎn)換器作為放電 轉(zhuǎn)換器電路的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖13B顯示將圖13A的Zeta與S印ic轉(zhuǎn)換器改以同步整流電路取代的兩級式低 升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。圖13C顯示將圖13B化簡后的單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路圖。
具體實(shí)施例方式請參考圖3所示，其為公知的一種兩級式獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的方塊示意圖。 如圖所示，獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，通常是在白天接收如太陽能光電板31的太陽能 發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力，并將此電力經(jīng)充電轉(zhuǎn)換器電路32而儲存于如電池33的儲能單元 中，以便在夜晚或陰天時(shí)，可以將儲存于電池33中的電力，通過放電轉(zhuǎn)換器電路34來供給 至負(fù)載單元35。其中，充電轉(zhuǎn)換器電路32與放電轉(zhuǎn)換器電路34架構(gòu)的選擇，根據(jù)太陽能光電板31 輸出的電壓Vpv、電池33的電壓Vb及負(fù)載單元35的需求電壓V。等的電壓升降關(guān)系來決定。 一般而言，可通過選用如圖4A至4F所示的Buck、Boost、Buck-boost、Cuk, Zeta、Sepic等 6種基本非隔離轉(zhuǎn)換器，來達(dá)到升壓或降壓的功能。在這些轉(zhuǎn)換器中，根據(jù)太陽能光電板31 輸出的電壓Vpv、電池33電壓Vb及負(fù)載單元35的需求電壓V。等不同電壓條件，而能夠選用 的電路架構(gòu)組合如下表一所示表1 可選用的電路架構(gòu)組合表
權(quán)利要求
一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路，適用于將太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力儲存并供給至負(fù)載單元，包括儲能單元；充電轉(zhuǎn)換器電路，用以將所述太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力儲存在所述儲能單元中；以及放電轉(zhuǎn)換器電路，用以將所述儲能單元中所儲存的電力供給至所述負(fù)載單元；其中，構(gòu)成所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路的元件，至少有一部分為共用。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Buck-boost轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Zeta轉(zhuǎn)換器與同步整流Si5Pic轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Buck轉(zhuǎn)換器與同步整流Boost轉(zhuǎn)換器。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述儲能單元為電池。
6.一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括 太陽能發(fā)電單元，用以產(chǎn)生電力；負(fù)載單元； 儲能單元；充電轉(zhuǎn)換器電路，用以將所述太陽能發(fā)電單元所產(chǎn)生的電力儲存在所述儲能單元中；以及放電轉(zhuǎn)換器電路，用以將所述儲能單元中所儲存的電力供給至所述負(fù)載單元； 其中，構(gòu)成所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路的元件，至少有一部分為共用。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Buck-boost轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Zeta轉(zhuǎn)換器與同步整流Si5Pic轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述充電轉(zhuǎn)換器電路與所述放電轉(zhuǎn)換器電路為共 用元件的同步整流Buck轉(zhuǎn)換器與同步整流Boost轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述儲能單元為電池。
11.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載單元包括負(fù)載及串聯(lián)所述負(fù)載的開關(guān)。
全文摘要
一種單級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路及系統(tǒng)，將公知具有儲能單元、并分別以充電轉(zhuǎn)換器電路及放電轉(zhuǎn)換器電路來達(dá)成充電儲能與負(fù)載供電的兩級式低升降壓比獨(dú)立型太陽能發(fā)電電路，通過分析歸類、再選用適合合并化簡的電路架構(gòu)組合，以共用構(gòu)成充電轉(zhuǎn)換器電路與放電轉(zhuǎn)換器電路的元件，進(jìn)而將公知的兩級式電路簡化為單級式電路，使大幅度地減少兩級式電路的元件的使用數(shù)目、體積及重量，從而降低電路的制作成本。
文檔編號H02M3/155GK101989754SQ20091016509
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者劉國基, 吳盈志, 曾圣有 申請人:立锜科技股份有限公司