專利名稱：一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，尤其涉及一種用于太陽(yáng)能電池升壓的超低壓升壓泵電路。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)因其“方便，清潔”成為現(xiàn)有能源的主體。單個(gè)太陽(yáng)能單元的電壓比較低，個(gè)體發(fā)電不能供用戶使用。現(xiàn)階段常用的方法是將多個(gè)單元串聯(lián)，組成一系列的串聯(lián)電源(電壓有12V，24V等)，然后將這些串聯(lián)電源并列后儲(chǔ)存或供逆變器使用。串聯(lián)電路的供電可靠性很低，當(dāng)串聯(lián)電路中的任何一個(gè)發(fā)電單元變化時(shí)都有可能導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的供電可靠性，由于太陽(yáng)能發(fā)電單元的運(yùn)行直接受光照的影響，這也就決定了串聯(lián)方式太陽(yáng)能電池板的效率很低，一般不到20%。本發(fā)明采樣超低壓升壓方式，通過(guò)將單個(gè)發(fā)電單元的電壓升到設(shè)定的穩(wěn)定值，然后采用并聯(lián)直流母線的方式供電，該發(fā)明能大大提高太陽(yáng)能電池板的利用效率，最高效率可達(dá)90%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其目的是為了克服太陽(yáng)能發(fā)電單元串聯(lián)效率低而提供一種并聯(lián)超低壓升壓本，它能夠在超低壓下運(yùn)行，輸出電壓穩(wěn)定性高，保證太陽(yáng)能發(fā)電的穩(wěn)定性及高效率性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，包括主升壓電路，用于將輸入的電壓升高到特定值；PWM控制電路，用于控制主升壓電路運(yùn)行；啟動(dòng)電路，用于啟動(dòng)PWM控制電路；啟動(dòng)控制電路，用于控制啟動(dòng)電路運(yùn)行狀態(tài)；輸出控制電路，用于調(diào)節(jié)PWM控制電路；輸出限制電路，用于控制升壓電路的功率流向；
其中，所述PWM控制電路與主升壓電路連接；所述啟動(dòng)電路與PWM控制電路連接；所述啟動(dòng)控制電路與啟動(dòng)電路連接；所述輸出控制電路及與PWM控制電路連接；所述的輸出限制電路與主升壓電路連接。較佳地，所述主升壓電路包括一電感、一用于控制電感中能量變化的高頻開關(guān)器件及一用于控制所述超低壓升壓電路的電流流向的第一二極管，所述電感分別與所述高頻開關(guān)器件以及第一二極管的陽(yáng)極連接。較佳地，所述PWM控制電路包括一振蕩發(fā)生器、一接地的用于調(diào)諧振蕩發(fā)生器的第二電容、一接地的用于設(shè)定最大占空比的第三電阻和一接地的用于設(shè)定振蕩發(fā)生器頻率的第四電阻；所述第二電容、第三電阻和第四電阻均與所述振蕩發(fā)生器的固定接口相連。較佳地，所述啟動(dòng)電路包括一啟動(dòng)控制器和一用于儲(chǔ)能的第一電容，所述第一電容的一端與所述啟動(dòng)控制器連接；所述第一電容的另一端接地。
較佳地，所述啟動(dòng)控制電路包括兩個(gè)分壓用的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)在一起。較佳地，所述輸出控制電路包括相互串聯(lián)的第五電阻和第六電阻，主要用于調(diào)節(jié)振蕩發(fā)生器輸出信號(hào)的占空比。較佳地，所述輸出限制電路包括第四二極管，主要用于限制所述超低壓升壓電路的功率流向；所述第四二極管的陰極與所述超低壓升壓電路外部的電路相連，陽(yáng)極與所述超低壓升壓電路的輸出端相連。較佳地，所述振蕩發(fā)生器的輸出口與高頻開關(guān)器件連接；
所述第五電阻和第六電阻串聯(lián)后整個(gè)接在所述超低壓升壓電路的輸出端和參考點(diǎn)之間；且兩電阻的串聯(lián)點(diǎn)與所述振蕩發(fā)生器的輸出采樣端相連； 所述第一電阻和第二電阻的串聯(lián)點(diǎn)與啟動(dòng)控制器相連； 所述超低壓升壓電路的參考點(diǎn)為地。較佳地，所述第一二極管、第四二極管為肖特基二極管。較佳地，所述高頻開關(guān)器件為一場(chǎng)效應(yīng)管，所述高頻開關(guān)器件的柵極分別與電感和第一二極管串聯(lián)，所述高頻開關(guān)器件的漏極接在所述超低壓升壓電路的參考點(diǎn)；所述高頻開關(guān)器件的控制端與所述振蕩發(fā)生器的輸出口連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路(輸入電壓最低可到0. 5V)，它通過(guò)采用超低壓?jiǎn)?dòng)電路和硬件振蕩發(fā)生器相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能超低壓狀態(tài)的電能轉(zhuǎn)化，本發(fā)明可用于太陽(yáng)能并聯(lián)供電技術(shù)領(lǐng)域，可大大提高太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下方結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例如圖1，一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路100，包括主升壓電路10，用于將輸入的電壓(最低可達(dá)0. 5V)升高到特定值；PWM控制電路20，用于控制主升壓電路10運(yùn)行；啟動(dòng)電路30，用于啟動(dòng)PWM控制電路20 ；啟動(dòng)控制電路40，用于控制啟動(dòng)電路30運(yùn)行狀態(tài)；輸出控制電路50，用于調(diào)節(jié)PWM控制電路20 ；輸出限制電路60，用于升壓電路與外部電路的功率流向。圖中，Vin為所述超低壓升壓電路100的電源輸入端，Vout為所述超低壓升壓電路 100的輸出端。GND為所述超低壓升壓電路100的參考點(diǎn)，同時(shí)也是地。其中，P麗控制電路20與主升壓電路10連接；啟動(dòng)電路30與P麗控制電路20連接；啟動(dòng)控制電路40與啟動(dòng)電路30連接；輸出控制電路50及輸出限制電路60均與PWM控制電路20連接。主升壓電路10包括一電感L、一用于控制電感L中能量變化的高頻開關(guān)器件Tl及一用于控制所述超低壓升壓電路100的電流流向的第一二極管SDl ；電感L的一端與電源輸入端Vin連接，其另一端分別與高頻開關(guān)器件Tl以及第一二極管SDl的陽(yáng)極連接；第一二極管的陰極與升壓電路的輸出端Vout連接。PWM控制電路20包括一振蕩發(fā)生器、一接地的用于調(diào)諧振蕩發(fā)生器的第二電容 C2、一接地的用于設(shè)定最大占空比的第三電阻R3和一接地的用于設(shè)定振蕩發(fā)生器頻率的第四電阻R4 ；第二電容C2、第三電阻R3和第四電阻R4均與所述振蕩發(fā)生器的固定接口相連。其中，振蕩發(fā)生器設(shè)置有輸出端、電源端、輸出采樣端。所述振蕩發(fā)生器的輸出口與高頻開關(guān)器件Tl連接。啟動(dòng)電路30包括一啟動(dòng)控制器和一用于儲(chǔ)能的第一電容Cl，其中，啟動(dòng)控制器設(shè)置有輸入端、儲(chǔ)能端、輸出端和控制端。第一電容Cl的一端與啟動(dòng)控制器的儲(chǔ)能端連接；第一電容Cl的另一端接地。啟動(dòng)控制電路40包括兩個(gè)分壓用的第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl和第二電阻R2串聯(lián)在一起。且第一電阻Rl和第二電阻R2的串聯(lián)點(diǎn)與啟動(dòng)控制器的控制端相連。輸出控制電路50包括相互串聯(lián)的第五電阻R5和第六電阻R6，主要用于調(diào)節(jié)振蕩發(fā)生器輸出信號(hào)的占空比。第五電阻R5和第六電阻R6串聯(lián)后整個(gè)接在所述超低壓升壓電路100的輸出端Vout和參考點(diǎn)GND之間；且兩電阻的串聯(lián)點(diǎn)與所述振蕩發(fā)生器的輸出采樣端相連。輸出限制電路60包括第四二極管SD4，主要用于限制所述超低壓升壓電路100的功率流向；第四二極管SD4的陰極與所述超低壓升壓電路100外部的電路相連，陽(yáng)極與所述超低壓升壓電路100的輸出端相連。本實(shí)施例中，第一二極管SD1、第四二極管SD4為肖特基二極管。本實(shí)施例中，主升壓電路10為標(biāo)準(zhǔn)的boost升壓電路，用來(lái)對(duì)輸入電壓放大到標(biāo)準(zhǔn)值，本實(shí)施例中高頻開關(guān)器件Tl為一場(chǎng)效應(yīng)管，采用高頻開關(guān)器件MCH3406作為Tl，其柵極接儲(chǔ)能電感L的一端，漏極接在所述超低壓升壓電路100的參考點(diǎn)GND，高頻開關(guān)器件 Tl的控制端與所述振蕩發(fā)生器的輸出口連接。電感L為儲(chǔ)能元件，第一二極管SDl主要控制所述超低壓升壓電路100的電流流向。高頻開關(guān)器件Tl主要控制電感L中能量的變化。 該電路的工作原理是在高頻開關(guān)器件Tl導(dǎo)通時(shí)，電源輸入端Vin向電感L充電，當(dāng)高頻開關(guān)器件Tl斷開時(shí)，輸入電源連同電感L向輸出端Vout供電；假設(shè)高頻開關(guān)器件Tl的占空比為a，則輸出電壓為Vin/(l-a)，由于a恒小于1，因而總體電路體現(xiàn)了升壓的作用，在本實(shí)例中，a最高可到0. 93。本實(shí)施例中，PWM控制電路20采用一個(gè)可設(shè)置的PWM信息的振蕩發(fā)生器，本實(shí)例采用精工系列的高占空比發(fā)生器S-8337作為振蕩發(fā)生器，該電路中的第三電阻R3用于設(shè)定最大占空比，第四電阻R4用于設(shè)定振蕩發(fā)生器的頻率，第三電阻R3和第四R4分別接芯片的固定端口，R3和R4另一端接電路的參考點(diǎn)。PWM控制電路20的輸出與主升壓電路10 的Tl的控制口相連，同時(shí)受輸出控制電路50控制，總體輸出為一可調(diào)的PWM信號(hào)，動(dòng)態(tài)維持輸出電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。啟動(dòng)電路30，用于在電路未工作之前，輸入電壓過(guò)低而不能啟動(dòng)控制電路時(shí)向 PWM控制電路20供電，本實(shí)施例中采用精工S-882Z芯片作為啟動(dòng)控制器，該啟動(dòng)芯片能在超低壓下運(yùn)行，可直接由輸入側(cè)供電。在升壓電路未工作前，啟動(dòng)芯片通過(guò)控制向第一電容Cl充電，充電電壓可到2. OV左右，在本實(shí)例中放電電壓可通過(guò)硬件設(shè)定，最高可設(shè)置為 2. 4V，當(dāng)電容電壓到規(guī)定值后由電容向PWM控制電路20供電，從而啟動(dòng)整個(gè)電路。在本實(shí)例中，啟動(dòng)電路可工作于超低壓狀態(tài)(最低為0. 3V)，能確保升壓電路啟動(dòng)。該啟動(dòng)電路30受啟動(dòng)控制電路40控制，啟動(dòng)控制電路40由兩個(gè)電阻組成，主要反饋升壓電路的運(yùn)行狀態(tài)，電阻的串聯(lián)點(diǎn)與啟動(dòng)電路的控制口相連，整個(gè)串聯(lián)電阻接在升壓電路的輸出端與參考點(diǎn)之間，當(dāng)升壓電路正常運(yùn)行時(shí)控制啟動(dòng)電路待機(jī)，從而達(dá)到高效率的優(yōu)點(diǎn)。輸出限制電路60，主用隔離升壓電路與外部直流母線，防止外部電路影響本升壓電路，其主要元器件為一二極管SD4，其陰極與外部電路相連，陽(yáng)極與升壓電路的輸出口相連。另外，所述超低壓升壓電路100還包括輸入電容Cin、第二二極管SD2、第三二極管 SD3、輸出電容Cout。其中，輸入電容Cin設(shè)置于所述超低壓升壓電路100的輸出端Vin和參考點(diǎn)GND之間。輸出電容Cout設(shè)置于所述超低壓升壓電路100的輸出端Vout和參考點(diǎn)GND之間。第二二極管SD2設(shè)置于啟動(dòng)控制器的輸出端與振蕩發(fā)生器的電源端之間。第三二極管設(shè)置于所述振蕩發(fā)生器的電源端與Rl之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，它通過(guò)采用超低壓?jiǎn)?dòng)電路和硬件振蕩發(fā)生器相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能超低壓狀態(tài)的電能轉(zhuǎn)化，本發(fā)明可用于太陽(yáng)能并聯(lián)供電技術(shù)領(lǐng)域，可在很大程度上提高太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式
。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1 一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，包括 主升壓電路，用于將輸入的電壓升高到特定值；PWM控制電路，用于控制主升壓電路運(yùn)行； 啟動(dòng)電路，用于啟動(dòng)PWM控制電路； 啟動(dòng)控制電路，用于控制啟動(dòng)電路運(yùn)行狀態(tài)； 輸出控制電路，用于調(diào)節(jié)PWM控制電路； 輸出限制電路，用于控制升壓電路的功率流向；其中，所述PWM控制電路與主升壓電路連接；所述啟動(dòng)電路與PWM控制電路連接；所述啟動(dòng)控制電路與啟動(dòng)電路連接；所述輸出控制電路與PWM控制電路連接；所述的輸出限制電路與主升壓電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述主升壓電路包括一電感、一用于控制電感中能量變化的高頻開關(guān)器件及一用于控制所述超低壓升壓電路的電流流向的第一二極管，所述電感分別與所述高頻開關(guān)器件以及第一二極管的陽(yáng)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述 PWM控制電路包括一振蕩發(fā)生器、一接地的用于調(diào)諧振蕩發(fā)生器的第二電容、一接地的用于設(shè)定最大占空比的第三電阻和一接地的用于設(shè)定振蕩發(fā)生器頻率的第四電阻；所述第二電容、第三電阻和第四電阻均與所述振蕩發(fā)生器的固定接口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述啟動(dòng)電路包括一啟動(dòng)控制器和一用于儲(chǔ)能的第一電容，所述第一電容的一端與所述啟動(dòng)控制器連接；所述第一電容的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述啟動(dòng)控制電路包括兩個(gè)分壓用的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述輸出控制電路包括相互串聯(lián)的第五電阻和第六電阻，主要用于調(diào)節(jié)振蕩發(fā)生器輸出信號(hào)的占空比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述輸出限制電路包括第四二極管，主要用于限制所述超低壓升壓電路的功率流向；所述第四二極管的陰極與所述超低壓升壓電路外部的電路相連，陽(yáng)極與所述超低壓升壓電路的輸出端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述振蕩發(fā)生器的輸出口與高頻開關(guān)器件連接；所述第五電阻和第六電阻串聯(lián)后整個(gè)接在所述超低壓升壓電路的輸出端和參考點(diǎn)之間；且兩電阻的串聯(lián)點(diǎn)與所述振蕩發(fā)生器的輸出采樣端相連； 所述第一電阻和第二電阻的串聯(lián)點(diǎn)與啟動(dòng)控制器相連； 所述超低壓升壓電路的參考點(diǎn)為地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述第一二極管、第四二極管為肖特基二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述高頻開關(guān)器件為一場(chǎng)效應(yīng)管，所述高頻開關(guān)器件的柵極分別與電感和第一二極管串聯(lián)，所述高頻開關(guān)器件的漏極接在所述超低壓升壓電路的參考點(diǎn)；所述高頻開關(guān)器件的控制端與所述振蕩發(fā)生器的輸出口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的超低壓升壓電路，包括主升壓電路，用于將輸入的電壓升高到特定值；PWM控制電路，用于控制主升壓電路運(yùn)行；啟動(dòng)電路，用于啟動(dòng)PWM控制電路；啟動(dòng)控制電路，用于控制啟動(dòng)電路運(yùn)行狀態(tài)；輸出控制電路，用于調(diào)節(jié)PWM; 輸出限制電路, 用于控制升壓電路的功率流向。其中，PWM控制電路與主升壓電路連接；啟動(dòng)電路與PWM控制電路連接；啟動(dòng)控制電路與啟動(dòng)電路連接；輸出控制電路與PWM控制電路連接；所述輸出限制電路與主升壓電路連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)采用超低壓?jiǎn)?dòng)電路和硬件振蕩發(fā)生器相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能超低壓狀態(tài)的電能轉(zhuǎn)化，本發(fā)明可用于太陽(yáng)能并聯(lián)供電技術(shù)領(lǐng)域，可在很大程度上提高太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102497097SQ20111040564
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者余志文, 劉高維, 房新雨, 艾芊, 解大, 賈玉健 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)