專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及其開(kāi)關(guān)機(jī)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種太陽(yáng)能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn) 跟蹤裝置及其開(kāi)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(wèn)題已經(jīng)變得越來(lái)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(kāi)發(fā)新能源成了目前的主要任務(wù)，太陽(yáng)能作為一種新 能源，具有取之不盡、用之不竭以及無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)解決能源問(wèn)題的重要途徑之一。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是通過(guò)太陽(yáng)能光伏板陣列將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能的一種方式， 在圖1示出的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)的邏輯圖中，該太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(xiàn)圖可得知，在低于最大功率點(diǎn)電壓 時(shí)，太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能光伏板陣列的輸出功率時(shí)，太陽(yáng)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(yáng)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(kāi)。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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(kāi) 關(guān)機(jī)時(shí)反復(fù)開(kāi)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(kāi)關(guān)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)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(yáng)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(mǎn) 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(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè) 試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)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(kāi)啟功率；所述取電模塊通過(guò)假負(fù)載模塊 來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制 輔助電源的開(kāi)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(kāi)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(guò)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(yáng)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(kāi)關(guān)機(jī)方法，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率 來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制 繼電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)關(guān)。本發(fā)明還構(gòu)造一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開(kāi)關(guān)機(jī)方法，開(kāi)機(jī)時(shí)，若輔助電源上電， 則開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 El ；Dl.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束 循環(huán)；第二部分A2.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi) 關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第三部分A3.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E3 ；D3.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；第四部分
A4.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則
開(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；第五部分A5.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E5 ；D5.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束 循環(huán)；第六部分A6.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)方法，其特征在于，輔助 電源的上電通過(guò)以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，開(kāi)啟假負(fù)載模塊；在假負(fù)載模塊開(kāi)啟，且輸入電壓大于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開(kāi)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(mǎn)載功率大于繼電器的功率且大于BUCK電路的功率，所以通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的 功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，若所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率達(dá)到 繼電器的開(kāi)關(guān)條件或BUCK電路的開(kāi)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(kāi)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(shuō)明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種太陽(yáng)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(xiàn)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)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(yáng)能光伏板陣列(未示出)相連，用于從太陽(yáng)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(guò)調(diào)節(jié) 可調(diào)負(fù)載160的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板 陣列的輸出功率控制繼電器140的開(kāi)關(guān)和BUCK電路150的開(kāi)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(mǎn)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(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，若所測(cè)試 的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率達(dá)到繼電器140的開(kāi)關(guān)條件或BUCK電路150的開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shuō)明不同 的部分取電模塊110通過(guò)假負(fù)載模塊170的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并 根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制輔助電源120的開(kāi)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(kāi)啟功率，所以，用假負(fù)載模塊170的功率 來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并在太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率滿(mǎn)足輔助電源的 開(kāi)啟條件時(shí)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shuō) 明 書(shū)4/8頁(yè)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(guò)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(wú)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(xiàn)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(kāi)關(guān)機(jī)方法實(shí)施例一中，該方法為通過(guò)調(diào)節(jié) 可調(diào)負(fù)載的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列 的輸出功率控制繼電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)方法實(shí)施例二中，開(kāi)機(jī)時(shí)， 若輔助電源上電，則開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 El ；Dl.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束 循環(huán)；第二部分A2.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi) 關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第三部分A3.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E3 ；D3.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)；第四部分A4.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則 開(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)；第五部分A5.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟 E5 ；D5.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束 循環(huán)；第六部分A6.判斷開(kāi)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(kāi)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(guò)以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，開(kāi)啟假負(fù)載；在假負(fù)載開(kāi)啟，且輸入電壓大于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開(kāi)啟輔助 電源。下面以一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開(kāi)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(shuō)明的是，由于最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的取電模塊是從太陽(yáng)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(yáng)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(kāi) 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(kāi)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(kāi)機(jī)方法后，輸入電壓Vi與時(shí)間 關(guān)系的曲線(xiàn)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(kāi)啟電壓Vaux，輔助電源上電，開(kāi)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(mǎn)載功率，此時(shí)將開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)載功率，此時(shí)將開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)載功率，此時(shí)將開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置6，結(jié)束第六次循環(huán)。經(jīng)過(guò)以上六次 循環(huán)，由于在繼電器和BUCK電路開(kāi)啟前，都通過(guò)逐漸調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣 列的輸出功率，且風(fēng)扇滿(mǎn)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(kāi)機(jī)時(shí)不會(huì)發(fā) 生反復(fù)開(kāi)關(guān)的情況，從而實(shí)現(xiàn)了平滑的開(kāi)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(xiàn)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置2，開(kāi)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(kāi)機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓Vo+dVl，然后開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束第三次循環(huán)。經(jīng)過(guò)以上三次循環(huán)，由于在繼電器和BUCK電路關(guān)閉 前，都通過(guò)逐漸調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)試太陽(yáng)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(kāi)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(kāi)始小于輔助電源的開(kāi)啟電壓Vaux，輔助電源掉電，停止工作。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，圖6所示的采用早上開(kāi)機(jī)方法所得的輸入電壓與時(shí)間關(guān)系的曲線(xiàn) 圖僅是以在正常情況下，光強(qiáng)逐漸增加為例進(jìn)行說(shuō)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(lái)一片云而導(dǎo)致光強(qiáng)呈線(xiàn)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(xiàn)圖也是僅以在正常情況 下，光強(qiáng)逐漸減小為例進(jìn)行說(shuō)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(kāi)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(lèi)似，在次不做贅述。另外，上述實(shí)施例都是以早上開(kāi)機(jī)、傍晚關(guān)機(jī)的正常情況來(lái)說(shuō)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(kāi)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(lái)說(shuō)，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(yáng)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(mǎn)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(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)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(kāi)啟功率；所述取電模塊 通過(guò)假負(fù)載模塊來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列 的輸出功率控制輔助電源的開(kāi)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(kāi)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(guò)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(yáng)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(kāi)關(guān)機(jī)方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來(lái) 測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制繼 電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)關(guān)。
9.一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的開(kāi)關(guān)機(jī)方法，其特征在于，開(kāi)機(jī)時(shí)，若輔助電源上電，則 開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟Dl ；若否，則轉(zhuǎn)步驟El ；Dl.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)；第二部分A2.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī) 標(biāo)志置0，并結(jié)束循環(huán)； 第三部分A3.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D3 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E3 ；D3.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置1，并結(jié)束循環(huán)； 第四部分A4.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)機(jī)時(shí)的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓，則開(kāi)關(guān) 機(jī)標(biāo)志置2，并結(jié)束循環(huán)； 第五部分A5.判斷開(kāi)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(mǎn)載功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D5 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E5 ；D5.開(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)標(biāo)志置3，并結(jié)束循環(huán)；第六部分A6.判斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)機(jī)方法，其特征在于，輔助電源 的上電通過(guò)以下步驟完成在輸入電壓低于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，開(kāi)啟假負(fù)載模塊；在假負(fù)載模塊開(kāi)啟，且輸入電壓大于輔助電源的開(kāi)啟電壓時(shí)，關(guān)閉假負(fù)載，并開(kāi)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(yáng)能充電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及其開(kāi)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(yáng)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(mǎn)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(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載的功率來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率，并根據(jù)所測(cè)試的太陽(yáng)能光伏板陣列的輸出功率控制繼電器的開(kāi)關(guān)和BUCK電路的開(kāi)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(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101931345SQ20101024142
公開(kāi)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